礦山對生態環境的“黑洞與白洞”效應假說

趙文廷

（河北農業大學，河北 保定 071051）

宇宙中存在黑洞和白洞〔1，2〕，它們以不同的方式干擾和影響宇宙場。黑洞是一種引力極強的天體，它就像宇宙中的無底洞，任何物質一旦掉進去，就再也不能逃出。白洞則是科學家在黑洞學說的基礎上，根據愛因斯的廣義相對論和牛頓的萬有引力理論提出的另一個非常重要的天文學概念。黑洞可以用強大的吸力把任何物體都吸進去，而白洞可以把這些東西都吐出來?？茖W家們還設想過，黑洞與白洞是連在一起的，黑洞把物質吸進去，物質在里面會經過一個叫做奇異點的東西，然后物質就到達了白洞的：“管轄范圍”，會“吐”出來。

礦山對生態環境的影響是否像“黑洞和白洞”干擾宇宙場一樣破壞了自然生態場呢？自然生態場就是影響生物生存與發展的地球物理場，包括地溫、地磁、地應力、重力、水、氣等物理場。礦山就是礦產資源開發建設與施工在自然生態面（包括生物圈和部分巖石圈、水圈和大氣圈）上挖除了一塊，使完整的自然生態面出現一個“空洞”，而這種“空洞”有可能吸收生態系統的物質和能量，此時稱之為生態環境的“黑洞”；也有可能向生態系統吐出物質和能量，此時稱之為生態環境的“白洞”。

1 探索礦山對生態環境“黑洞與白洞”效應的科學命題

如果“黑洞和白洞”對生態環境存著很大的影響作用，那么礦山對生態環境的“黑洞與白洞”效應到底如何？為探索之，需進行下列命題的研究。

1.1 礦山對生態環境是否存在“黑洞與白洞”效應？

生態環境是生態系統的外部表征，由于生態系統的結構十分復雜，其內、外部條件或要素受到強烈破壞時，生態環境就會隨之產生具大的破壞，如同天體中的“黑洞與白洞”一樣。其理由如下：

1）礦山建設與生產對生態環境的破壞和影響是不爭的事實。礦山建設與生產活動就是一種人為地質作用，同自然地質作用一樣改變了自然地形地貌特征和植被，改變了動植物的生存條件，污染了自然生態環境等，都屬不爭的事實。由于科學技術的發展及人口數量的劇增，人類對礦產資源的需求量越來越大，因此礦山建設與生產對生態環境的破壞和影響也隨之愈演愈烈。

礦山能夠釋放物質，也能釋放能量，如遼寧撫順西露天煤礦〔3〕，由于開采釋放大量的能量，在采場內部形成逆溫層。該逆溫層始于坑底，增強于-196m 水平，在采場坑口地面附近形成一個暖蓋，厚度達200～400m，逆溫梯度平均為-2.5℃/100m，采場-196m 水平年平均氣溫為9.7℃，比正常地面溫度高2.2℃。這種現象在夏季的白天更為顯著，平均氣溫比地面溫度高3.1℃，極端氣溫平均高7.4℃。

2）同動物有機體一樣，山也有血脈和氣脈〔4〕，而山的血脈和氣脈是決定山區生態的重要因素。有古人云：“山以水為血脈，以草木為毛發，以煙云為神彩。故山得水而活，得草木而華，得煙云而秀媚。” 哪么是誰動了山之血脈和氣脈，除自然地質作用之外，主要是礦山建設及其生產活動所形成的人為地質作用。如太行山和燕山地區，歷史上水系曾經很發達，水資源也很豐富。近十幾年來，兩大山脈地區的河流幾乎都成為干河，水資源日漸枯竭，其主要原因在于兩大山脈地區礦山數量增加和過量開采。這些礦山就象一個一個的“黑洞”或“白洞”，改變或破壞了兩大山脈地區的生態平衡，進而影響和破壞了下游地區，即華北平原地區的生態平衡。

3）通常情況下，在一個完整的生態系統中，物質、能量和信息保持著穩定的循環狀態〔5〕。但受外部條件的影響、破壞及生態結構變化，生態系統中的物質、能量和信息循環也隨之發生變化，因此產生生態失調，自然生態環境受到一定程度的影響。生態系統都有自凈能力和自我調節能力，當這種變化超出生態系統的自凈能力和自我調節能力時，生態環境發生破壞，因此會產生生態災難。

礦山建設與生產活動就是通過改變生態系統的物質、能量和信息傳輸模式影響生態平衡的。同自然地質作用相比，來自礦產資源開發的人為地質作用往往屬突發性的，因此其對生態平衡的破壞也是突然的，超出了生態環境的自我調節能力和自凈能力。

1.2 礦山對生態環境有怎樣的“黑洞與白洞”效應？

簡單的講，礦山對生態環境的“黑洞”或“白洞”效應就是指礦山建設與生產活動對生態環境的影響作用及其作用強度。但是，礦山對生態環境的“黑洞”和“白洞”效應歸根結底是什么呢？到目前為止，還沒有人進行過研究。

1.2.1 單個礦山對生態環境有怎樣的“黑洞與白洞”效應？

單個礦山對生態環境的“黑洞與白洞”效應取決于礦山的規模和開采強度，以及礦山所在地區的自然生態結構。即：

其中，z為單個礦山對生態環境的“黑洞與白洞”效應；r為礦山的規模；f(x)為礦山開采強度；f(y,t)為礦山所在地區的自然生態結構。

1.2.2 礦山集群對生態環境有怎樣的“黑洞與白洞”效應？

單個礦山視為自然生態面上的一個“黑洞”或“白洞”，當某區域有多個礦山時，則在自然生態面上的就有多個“黑洞”或“白洞”。它們之間應存在這樣一種關系，使多個（可能是指6個或者是9個以上）礦山對生態環境的“黑洞”或“白洞”效應相互疊加，并起集群作用。如果用相鄰礦山的距離表這種關系，那么當任意相鄰礦山之間的距離在一定范圍時，這群礦山（稱為礦山集群）對生態環境的“黑洞”或“白洞”效應不再是單個礦山對生態環境“黑洞”或“白洞”效應的簡單疊加，而是一定會存一種放大效應。即：

各單礦山對生態環境的“黑洞”或“白洞”效應之和；n 一定區域的自然生態面上的礦山個數。

1.2.3 礦山生態環境可人為優化嗎？

礦山建設與生產活動影響和破壞了自然生態環境，為保護和治理礦山生態環境，需要一些科學技術和方法。這些科學技術與方法應是基于“礦山對生態環境的‘黑洞與白洞’效應猜想”命題之解基礎的科學技術和方法。以此為前題下的礦山生態環境保護和治理是可以產生最優生態系統的。自然界中生態系統種類很多，有的可以通過人工改造而進行優化，有的則不可以進行人工改造。礦產資源開發過程對自然生態環境產生影響或破壞，人工對礦山生態環境進行治理，目的在于優化生態系統。而如何通過人工優化生態系統，取決于礦產資源開發對生態環境的“黑洞與白洞”效應的研究程度。

2 結論

礦山對生態環境存在“黑洞與白洞”效應，礦山就是在自然生態面上開除的破洞，它對生態環境的影響就像天體中的黑洞和白洞一樣。單個礦山對生態環境的“黑洞與白洞”效應取決于礦山的規模、開采強度和自然生態結構等因素。當一區域有多個礦山，且它們之間滿足一定關系時，這些礦山對生態環境的影響和破壞作不再是單個礦山的簡單疊加，而存著一種放大作用。

當解開礦山對生態環境的“黑洞與白洞”效應并形成一定理論之后，人們就可依據這個理論對礦山生態環境進行人為優化，因此從根本上解決資源開發與環境保護之間的矛盾問題。

[1]李兆遠.白洞與黑洞[M].北京：北京時代弄潮文化發展有限公司,2009.

[2]傳奇書系編委會.星空奧秘[M].北京：北京理工大學出版社,2009.

[3]武強，劉伏昌，李鐸.礦山環境研究理論與實踐[M].北京：地質出版社,2005.

[4]王其亨,等.風水理論研究（第2 版）[M].天津大學出版社,2005.

[5]劉瑞芳,趙安芳,龐春華.生態學[M].北京：地震出版,2009.