“俄罗斯大陆架地质生态”联邦计划规定，要开展大陆架地质生态调查，对其地质环境进行监测。实施该计划的最终目的是保护海洋环境，保证大陆架的生态安全和合理开发利用。
1   地质生态边界和地质环境稳定性
    生物圈的连续性和不连续性可见于任何地质系统，包括大陆架。总的来看，地质系统的连续-不连续问题，多半是个边界问题。边界的性质和结构决定了地质系统内外的物质、能量、信息交流的特点，也决定了地质系统的自我调节能力及抵抗外部影响的能力。
    在海洋地质系统的发展过程中，边界具有重要意义，它在很大程度上决定了地质系统的结构，边界影响可能扩展到一个地质系统范围以外很远的地方。例如，“河流-海洋”边界影响既包括了海洋地质系统，也包括了近岸地质系统。
    在研究地质生态边界在大陆架地质系统中的作用问题时，我们必须指出，我们所指的地质生态边界，即是在海洋地质学、岩石学和地球化学中传统研究的物理化学、化学和水动力学边界。我们是将其作为地质生态边界研究的，与新的自然现象绝无关系。
    从连续性和不连续性看，边界可以是渐变的，也可以是突变的。渐变的边界反映了海洋地质系统的连续性原则，它保证了海洋地质系统主要功能参数（温度、压力、透光度、海水含盐量、岩石圈化学成分等）等具有一定的稳定性。突变边界决定了地质系统的不连续性，并对海洋中的物质能量交换造成了影响。
    边界分为两种类型，即标识型边界和屏障型边界。标识型边界是介于物质的不同相态（固相、液相、气相）之间。在海洋生态系统中，气-水、水-冰、冰-气、水 -海底等边界都是标识型边界。按其各自的物理学特点，界面在不同时间-空间测量时是不稳定的。介质化学成分的不均一性，是这些边界的另一个重要特点，这种不均一性是由物质不同集合状态造成的，它对质量交换过程产生重要影响。
    屏障型边界见于物理学上均一的介质范围内，是由其物理化学特性与参数变化造成的。屏障的范围可能极不相同，从局部直至区域性。与标识型边界相比，屏障型边界在时间空间测量上是动荡不定的。
    在标识型边界上，化合物和物质的相变机制可能是各种各样的，但它首先取决于物质本身的化学性质和介质的物理化学参数 （ pH , Eh 等）。在不同介质的混合过程中，物质化学性质所起的作用不断增大。
    屏障型边界决定了一种介质内物质分布的不连续性。在生态地质调查过程中，综合性地球化学障和障带是最重要的。在其影响下，往往形成天然地球化学异常，在人为影响下则形成极强烈的污染区。地球化学障的性质往往是由介质的物理化学参数和动力学条件决定的。
    界面上的作用控制着系统内总的物质－能量平衡。屏障是化学、物理（导电性、光学性质和磁性等）、力学（粒度和密度等）不连续性的基本机制之一，可以完成大陆架生态系统的自我调节功能。
    简言之，种种性质决定了大陆架地质系统的稳定性。生态系统的稳定性遵循热力学准则，生态系统的稳定性通常呈下列方式连续下降：连续区～屏障带～介质界面。根据这一准则，可将大陆架的地质环境划分出一系列监测对象和监测区。海面、接近海面的大气圈层、海底（即沉积物表层和靠近海底的水层）是首要的监测对象和监测区。这些介质的主要地球化学参数（主要水化学指标、重金属和毒性有机物含量、 pH 和 Eh ）和生物地球化学参数（生物群状况的一般性指标、生物产量和物种数量等）相对于“标准”的变化，是对水域造成有害影响的首要特征。其次，显示负面影响的地球化学障也是重要的地质生态监测对象，从记录生态变化的观点来看，在连续区范围内进行监测，由于相对于边界介质显示不那么明显，监测效果不太好。
    评价稳定性有两种主要方法。首先是专家评价得到广泛推广，它是在分级表基础上对地质生态调查结果进行深入细致的分析。专家评价法一般用于复杂的系统，对于这样的系统来说，获得直接的量值，有很大的方法难度。专家工作的第一步，要查明特征的分级体系，在此基础上评价地质系统的稳定性。由专门的程序来完成相对指标的计算，用一种统计分析方法来评估专家工作结果的一致性。在总体指标比较一致的情况下，将地质系统的平均分级特征移入由地理信息系统实现的数据库。对地质系统各组成部分进行稳定性评价，需要初步确定目前人类活动的程度。为此，要求对影响源和影响类别进行彻底登记，按照程序计算其“等级评价”。
对稳定性进行定量评价是个很复杂的问题。目前，计算数值的数字方法还十分有限。通常针对影响的具体类别，对系统的个别组分的稳定性进行详细研究时，可以进行定量评价。为了解决这一问题，首先要对影响进行定量评价，并论证地质系统各组分或参数的闺值。为此，可以利用下列准则：
    （ 1 ）系统在其受影响后恢复到原来状态的速度。例如，在因事故而向水体泄漏污染物之后，物种或种群数量的恢复。
    （ 2 ）系统对某种扰动因素稳定的极限。在天然水体遭受热污染的情况下，大约 28 ℃ 水温是阈值，超过这一温度，物质分解时所消耗的能量与生物量中积累的能量之比，大约提高一个数量级，生物产量与破坏量之比亦发生变化。假如这一比值大于 1 ,水体因受热导致的营养丰富破坏了生态系统的功能，则生态系统退化。
    （ 3 ）对干扰因素的缓冲能力或者稳定性潜力。例如，阳离子交换能力，是土壤抗酸雨的累积指标。又如，底积物吸收污染物质的数量是海洋介质埋藏某种工业废物的缓冲能力。各种参数是在实验监测过程中测定的。
    （ 4 ）可靠的统计资料是计算的基础。为了评价地质系统的稳定性，要求对介质以及介质对某种有害影响的反应进行大量监测。
    （ 5 ）当嫡的增长趋于零时，地质系统的状况可作为稳定性标准。嫡平衡证明，地质系统失去了自我调节和稳定的能力。
    谈及地质环境稳定性问题时必须指出，稳定性是由自然因素和人为因素共同造成的。在工业发达地区，必须注意考虑人为因素。在大陆架地区，除了十分局部性的水域（例如港区水域）以外，人为影响是次要因素。据此可以确定海洋介质的稳定性。
    大陆架地质介质的稳定性取决于：底积物表层的岩石-地球化学成分，岩石动力作用，大陆架地质构造，介质水动力参数的稳定性。大陆架地质介质的稳定性基于下列性质：底部水的污染程度，底积物的污染程度和同化能力，再次污染的可能性。同化能力包括：污染物吸着容量，其微生物分解和化学分解强度。一般来说，沉积物的同化能力与再次污染强度之间存在着十分复杂的关系。
    对于介质的化学污染来说，海洋地质系统稳定性评价具有重要意义。化学组分的带出、分解和封存，是水污染与底积物污染稳定性的主要机制。
    污染物质被带出所研究的生态系统（港湾，海湾，某一水域）范围以外的强度，主要是通过水动力机制（波浪，海流）实现的，介质动力越是活跃，污染物质被带出的可能性越大。
    通过氧化、水解、微生物分解等作用实现物质的破坏和代谢，使物质分解成非毒性组分。有机质的含氧量对解毒起着明显的作用，它取决于物质的分子量、碳原子数目和化学构成。
    最后，可通过物理-化学作用和生物学作用（高等水生植物，化学吸附，将重金属变为难溶化合物），将毒性组分封存起来。这一机制的有效性主要与地球化学障的容量有关。
    海流和波浪的强度，水中的溶解氧含量，底积物氧化层的深度，微生物活动性，海底上高等水生植物的覆盖率，底积层表面和近底部海水的物理化学性质，底积物的吸附能力，所有上述因素都是海洋介质抗化学污染的主要因素。分析上述因素的功能，可以得出如下结论：水动态、水层-海底界面上微生物的活性和氧化-还原条件，在化学污染条件下，对海洋介质的稳定性有极大影响。
2   地质生态系统研究中的岩石学标志
    在人类活动日益增强的情况下，底积物的状态对海域的生态条件产生很大影响。例如，在水生生物学家当中存在这样一种看法，底积物污染对鱼产量下降和水质恶化起了决定性的作用。底积物不仅聚集了污染物质，在某种情况下，底积物亦可成为海水的二次污染源。现代底积物的化学成分，往往比海水中所含的元素还要全面，尤其是含有大量有机化合物，它们是疏水的，有助于在底积物和悬浮物中聚集。
    底积物是个极具封存性的系统，可以聚积和保存有关水介质状况、化学参数和物理一力学参数时空变化方面的信息。利用底积物的这一特性，可以弄清某些地质生态和自然保护方面的问题，近年来在这一方面取得很大进展。研究底积物成分，可以解决许多地质生态问题：
    ——可以获取采取水保护措施后水体污染程度下降的证据；
    ——查明水体在时间上的污染动态，根据这一参数，对各个地区进行比较分析；
    ——分析污染物进入水体的历史；
    ——评价不同时间内进入水体污染物的质量平衡情况；
    ——在分析沉积速度的基础上，比较各水库的状况；
    ——利用矿物成分资料，查明污染源及其迁移途径。
    在评价水体一般状况和快速生态变化时，以及在污染源的生态监测过程中，底积物的性质以及底积物积累和保存地质生态信息的能力，可用作岩石学标志。
3   人为沉积作用和二次污染作用
    对俄罗斯西北部水体的调查表明，当随排放废水和弥散性污染物进入水体的固体物与溶解物的数量与自然释放的固体物和溶解物相当时，自然沉积作用便让位于人为沉积作用。淤泥就是人为沉积作用的产物。
    在分析大量实际资料的基础上，查明了自然沉积作用与人为沉积作用的一系列差别：
    （ l ）缺少头两个沉积作用阶段：即物质的活化和送入最终的水体。保存了物质的集聚和分异阶段，其中人工物质的成分和分异的动力学因素起了主导作用。
    （ 2 ）沉积物异常高的堆积速度。某些地方的沉积速度达 5 ~ 10 cm / a ，绝对物质流的生产能力为 3 ~ 6g / cm2 / a 。
    （ 3 ）在自然电场水平下，电化学作用在人类活动形成的物质的搬运和沉积当中起了重要作用。自然电场影响，是所观测到的人为沉积作用发育的时空规律同公认的沉积模型不一致的原因之一。
    （ 4 ）在海水和沉积物中，异地成因的有机质含量高，在底积物表层形成还原条件。
    （ 5 ）沉积物中粘土质成分占优势，有时具有单一或多种粒度成分，整个剖面（平均 0.5 ~ 3 m ）都具有特殊的物理力学性质（较大的湿度和孔隙度）。
    （ 6 ）微量元素的浓度大，其组合首先反映了人工物质流的性质及地球化学氧化-还原和酸碱条件的特点。人工沉积物已遭重金属的污染，毒性的人工淤泥已使细菌群落的结构发生变化。
    人工沉积作用一般见于大陆架的个别地段，但在内陆水体和河川中都具有代表性。对人工沉积产物划分的定量标准还需进一步研究和论证，目前初步采用下列数值：年平均沉积速度＞ 1 cm ，沉积物的粒度中值＜0.05 mm ，每年进入海底的有机碳的绝对数量＞ 150g/m，毒性物质的浓度高于背景值 100 ~1000倍。
    水体的二次污染是指，由于水动力学条件、岩石动力学条件和地球化学条件发生变化，破坏了海水-底积物界面的亚稳定状况，使底积物中的污染物重新进入水中，这样的作用过程称为二次污染。
    对俄罗斯西北部水体的地质生态调查表明，由底积物造成的水体二次污染危害极大。二次污染作用是由以下几种因素引起的：
    （ l ）机械因素，例如在海底深挖或清理作业过程中，翻动、搅和、搬运底积物时，污染物从淤泥水中泛出。
    由于受到机械作用的影响，底积物表层的氧化还原条件和酸碱条件发生变化，进而加快了化学物质的溶解作用。
    （ 2 ）物理-化学因素，二次污染是通过有机质分解、结合型元素的化学析出、金属络合物的解吸、化学物质在淤泥水中的扩散等作用表现出来的。
4   综上所述，我们得出以下 5 条基本结论
    （ l ）在大陆架上可以划分出连续区和以下两类边界：标识型边界（海水-海底，海水-海冰，海冰-大气），屏障型边界（盐楔扩散稳定流前峰，河-海屏障等边界）。结论是，最好在一个连续区的范围内测定地质生态参数的背景值。
    （ 2 ）分析大陆架地质系统在外来作用下的稳定性，可以查明地质介质监测对象和监测区的优先系列：介质的分界面-屏障带-连续区。
    （ 3 ）底积物具有储积和保存地质生态信息的特点，因此，在评价水体的一般状况和快速生态变化以及在生态监测过程中对污染源进行监测时，可将它们用作岩石学标志。
    （ 4 ）个别水域在强烈的人为影响条件下可形成人工淤泥。淤泥的形成机制就是人为沉积作用，它与自然形成作用有很多区别。热动力学分析将人为沉积作用视为水体地质系统的一种自我调节和自洁机制。
    （ 5 ）二次污染对海水介质是一种有害影响。二次污染作用是由机械因素、物理-化学因素和生物学因素造成的，在实际条件下，可以对其进行定量评价和预测。本文所涉及的问题有待于进一步论证与深入研究，这种研究的基础是实验室实验研究，以及对遭受人类影响比较大的地区进行多方面观测。不弄清这些问题，就不能建立大陆架合理与生态安全的开发系统，就不能大规模地开发大陆架油气资源并建立运输走廊系统。