Click to edit Master text styles,*,環(huán)境地學,第七章 環(huán)境地學,7.1,環(huán)境地學的學科性質(zhì)、地位與作用,7.2,人類,-,地球環(huán)境復合系統(tǒng),7.3,人,-,地環(huán)境復合系統(tǒng)的整體性及各圈層間的影響與響應,7.4 環(huán)境地學的發(fā)展趨勢,主要內(nèi)容,7.1 環(huán)境地學的學科性質(zhì)、地位與作用,7.1.1 環(huán)境地學的學科性質(zhì),環(huán)境地學是以,人-地復合系統(tǒng),為研究對象，研究其發(fā)生、演變、組成、結(jié)構(gòu)、特性和功能，及其,整體行為對人類,（以及生物）的影響和作用以及,人類（生物）對系統(tǒng)發(fā)展,變化的反應或相應，據(jù)此制定合理改造、利用和保護資源與環(huán)境優(yōu)化控制和調(diào)節(jié)的途徑與措施，,使人類與環(huán)境相協(xié)調(diào),，達到可持續(xù)發(fā)展目的的學科。,7.1.2 關(guān)于環(huán)境地學學科性質(zhì)的幾個問題,3.研究思想：地球系統(tǒng)科學,演化觀、循環(huán)觀、系統(tǒng)觀、空間尺度觀。,4.研究的問題,第一環(huán)境問題,：是指自然界本身所存在的因素變化產(chǎn)生的對人類生存環(huán)境的破壞（和惡化）問題。,第二環(huán)境問題,：是指由于人類生產(chǎn)活動和生活活動所產(chǎn)生的對環(huán)境的破壞（和惡化）問題。,7.1.3 環(huán)境地學的地位和作用,地位：環(huán)境科學的一門支柱性、基礎(chǔ)性分支學科。,作用：建立了生命系統(tǒng)與非生命系統(tǒng)之間的關(guān)系，起著將各分支學科有機聯(lián)系在一起的“,紐帶,”作用。,7.2 人類-地球復合系統(tǒng),7.2.1 人類-地球環(huán)境復合系統(tǒng),（1）氣候系統(tǒng),氣候系統(tǒng)是由大氣圈下層、水圈、冰凍圈、生物圈、,土壤圈和巖石圈上部所組成的整個體系。它們之間存在著,密切而復雜的相互作用。,（2）大氣環(huán)境與邊界層中的空氣污染,大氣是地球系統(tǒng)中最活躍、變化最大的部分，作為人,類-地球復合系統(tǒng)中子系統(tǒng)之一的大氣圈是人類生存環(huán)境的,重要組成部分。,大氣環(huán)境及空氣污染,大氣環(huán)境,是地球系統(tǒng)中以大氣為中心介質(zhì)的自然環(huán)境，通常指大氣圈中與人類關(guān)系密切的臭氧層及其以下的部分，尤其是指邊界層內(nèi)的大氣狀態(tài)。,大氣污染,通常是指由于人類活動和自然過程引起某種物質(zhì)進入大氣，呈現(xiàn)出足夠的濃度，達到了足夠的時間并因此危害了人體的舒適、健康和福利或危害了環(huán)境的現(xiàn)象。,人為排放是造成空氣污染、尤其是局地空氣污染的主要原因。,污染物在大氣中的彌散及研究方法,廣義的大氣彌散,泛指進入大氣的污染物通過風、,湍流、抬升、下沉、干濕沉降、化學轉(zhuǎn)化等過程在空,間逐漸分散、稀釋的現(xiàn)象。,它雖有助于緩解局地大氣污染，但會擴大污染物,的影響范圍，可能會導致二次污染的形成，或?qū)⑽廴?轉(zhuǎn)移到土壤及水體中去。,其研究方法一般分數(shù)學模擬、室內(nèi)流體物理模擬,（如風洞、水槽、對流室模擬）及現(xiàn)場實驗。,大氣圈的水循環(huán),海洋和大氣間的水汽交換,大氣中的水汽運輸,生物圈驅(qū)動的水汽循環(huán),海,-,氣耦合系統(tǒng),植物的作用,冰層覆蓋,（4）,氣候系統(tǒng)與大氣圈能量及水分循環(huán)的關(guān)系,（5）,空氣資源的價值及保護,通過動物的呼吸，新鮮空氣中含有的氧氣由血液輸送到體內(nèi),各組織和細胞并參與各種生化反應和代謝過程，才能使生命得,以延續(xù)。,空氣還是第一性生產(chǎn)者植物的呼吸及正常生理反應中必,不可少的物質(zhì)?？諝膺\動除了能促進物質(zhì)、熱量和水汽的交,換，產(chǎn)生形形色色的大氣現(xiàn)象、為人類提供清潔的風能外，還,是植物種子傳播的重要途徑。,地球大氣溫室效應還大大抑制了地面溫度的劇烈變化；保護,了地球上的生物不受宇宙射線和流星的傷害；為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提,供了豐富的原料。,但對于某個區(qū)域（如城市、山谷、盆地）來說，大氣,對人類活動排放于其中的污染物的自凈、稀釋能力是有限,的。如果超過了其大氣環(huán)境容量的閾值，環(huán)境空氣質(zhì)量將,明顯惡化。除了加強宣傳教育，提高環(huán)境意識，實行清潔,生產(chǎn)，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高森林面積（圖7-2）之外，保護,空氣資源，改善環(huán)境空氣質(zhì)量還須采取法律手段以及經(jīng)濟,手段。,圖 7-2 19801995世界森林面積的變化,（引自世界資源報告，UNDP,UNEP,WB,WRI，2002）,7.2.2 水環(huán)境與海洋環(huán)境,（1）水循環(huán)的基本類型,大循環(huán)：,發(fā)生于全球海洋與陸地之間的水分交換過程，由于廣及全球，故名大循環(huán)，又稱外循環(huán)。,小循環(huán)：,發(fā)生于海洋與大氣之間，或陸地與大氣之間的水分交換過程。小循環(huán)又稱內(nèi)部循環(huán)，前者又可稱為海洋小循環(huán)，后者稱陸地小循環(huán)。,水量平衡是水循環(huán)的數(shù)量表示。即在一定的時域空間內(nèi)，水分在循環(huán)、轉(zhuǎn)化過程中，其數(shù)量遵循質(zhì)量守恒定律，收入的水量與支出的水量之間的差額必等于該區(qū)域（或水體）內(nèi)蓄水的變化量（圖7-3）。,水循環(huán)是地球上客觀存在的自然現(xiàn)象，水量平衡是水循環(huán)的內(nèi)在規(guī)律。,（2）,水量平衡,（3）,水體污染與水體自凈,當污染物進入河流、湖泊、海洋或地下水等水體后，其含量超過了水體的自凈能力，使水體的水質(zhì)和水體底質(zhì)的物理、化學性質(zhì)或生物組成發(fā)生變化，從而降低了水體的使用價值和使用功能的現(xiàn)象，被稱作為,水體污染,。,污染物進入水體后，通過復雜的物理、化學和生物等方面的作用，使污染物的濃度逐漸降低，經(jīng)過一段時間后，水體將恢復到受污染前的狀態(tài)，這一現(xiàn)象就稱為,水體的自凈作用,。,水體的凈化作用，按其凈化機制，可分為三種凈化類型：,物理凈化：,污,染物在水體中由于混合、稀釋、擴散、,揮發(fā)、沉淀等作用，而使污染物質(zhì)在水體中濃度降低的,過程。,化學凈化：,污,染物在水體中以簡單或復雜的離子或分,子狀態(tài)遷移，并發(fā)生化學性質(zhì)或形態(tài)、價態(tài)上的轉(zhuǎn)化，使水質(zhì)發(fā)生化學性質(zhì)的變化，但不參與生物作用。,生物凈化：,水,體中的污染物在生物新陳代謝過程中，,通過生物的吸收、降解作用使環(huán)境污染物的濃度與毒性,減弱以至消失。,海洋環(huán)境,地球上面積廣大的連續(xù)水域通稱海洋，其面積占地表總面積的70.8%。海水的形成與地球物質(zhì)整體演化作用有關(guān)。一般認為海水是地球內(nèi)部物質(zhì)排氣作用的產(chǎn)物，即水汽和其它氣體是通過巖漿活動和火山作用不斷從地球內(nèi)部排出的。,（4）海洋環(huán)境及海-氣、海-陸相互作用,a.物質(zhì)交換：,入海河流將從陸地攜帶的泥沙輸入,海洋。與此同時，陸地的營養(yǎng)物質(zhì)和污染物質(zhì)如N2、P等的化合物也隨之排入海洋。,b.動量交換：,在海陸交替的海岸帶，受波浪沖擊,而存在著海蝕作用，使巖石發(fā)生坍塌。,c.海平面變化：,由于全球氣候變暖，使海水膨脹、極地冰原和大陸冰川融化，導致海平面上升。,海,-,陸相互作用,冰雪覆蓋,對全球氣候和環(huán)境具有很重要的影響。由于冰雪具有很高的表面反射率，可大大減少下墊面對太陽輻射的吸收；冰雪具有較低的熱傳導率，可減弱冰雪蓋下面介質(zhì)的熱量垂直傳導。冰川是氣候和地貌的產(chǎn)物，但它又對氣候和地貌產(chǎn)生強烈影響。冰川覆蓋的山區(qū)降水量往往高于無冰川覆蓋的山區(qū)。,（5）冰雪下墊面對氣候變化的影響,（2）土壤環(huán)境與土地覆被變化的環(huán)境效應,土壤,是指位于地球陸地表面的具有一定肥力而能夠生,長植物的疏松表層，是巖石、地形、氣候、生物、時間和人類活動等成土因素綜合作用的產(chǎn)物。,土壤肥力,是土壤為植物生長供應和協(xié)調(diào)營養(yǎng)因素以及協(xié)調(diào)環(huán)境條件的能力。土壤環(huán)境在整個地球表層環(huán)境系統(tǒng)中處于大氣圈、水圈、巖石圈及生物圈的交接地帶，是聯(lián)結(jié)無機環(huán)境和有機環(huán)境的紐帶。,土地覆被,是指地球表層的植被覆蓋物和人工覆蓋物的總稱。土地利用是土地覆被變化的外在驅(qū)動力，而土地覆被也會通過反饋來影響土地利用的方式。,土地覆被的特點對氣候、全球生物地球化學循環(huán)、陸地生物種類的豐度和組成都具有重要的影響。,土地利用與土地覆被變化可通過改變地表反射率、溫室氣體和痕量氣體的含量來影響區(qū)域氣候。同時，影響著能量交換、水交換、侵蝕與堆積、生物循環(huán)和作物生產(chǎn)等土壤主要生態(tài)過程。,生物圈與人-地環(huán)境復合系統(tǒng)中其它各圈層的相,互影響、相互作用，正是促使整個復合系統(tǒng)永不停,息地演化與發(fā)展的重要一環(huán)。生物圈與土壤、水和,大氣等圈層共同構(gòu)成了人類生態(tài)環(huán)境。通過能量和,物質(zhì)在各圈層內(nèi)及圈層間的流動、交換，地球系統(tǒng),的平衡與穩(wěn)定才得以維系。,（3）生物圈與人地環(huán)境復合系統(tǒng)的關(guān)系,智慧圈的主體是人，而各種人文過程與人文現(xiàn)象的,總體所表現(xiàn)的主要特征是其社會性。人類社會的各種,活動都是彼此相聯(lián)并結(jié)合成一個社會整體進行的。智,慧圈的形成和發(fā)展歷史，實質(zhì)上就是人類社會、經(jīng)濟、,政治、文化和技術(shù)的發(fā)展不斷對自然環(huán)境系統(tǒng)影響與,作用，并使之逐漸演變?yōu)槿?地關(guān)系演進的歷史。,（4）智慧圈與人地關(guān)系,7.3,人類,-,地球環(huán)境復合系統(tǒng)的整體性及各圈層間的影響與響應,7.3.1 人-地環(huán)境復合系統(tǒng)的整體性,人類-地球環(huán)境復合系統(tǒng)的整體行為涉及地球各圈層的相互作用，其中的物理、化學、生物過程和人文過程交織在一起，表現(xiàn)出復合系統(tǒng)有機統(tǒng)一的整體特性，使全球與地區(qū)、宏觀與微觀、地球環(huán)境與生命過程緊密結(jié)合。,7.3.2 各圈層間及圈層內(nèi)的相互作用,各圈層間的相互作用最重要的是海-氣相互作用、陸-氣相互作用和陸-海相互作用。,下墊面狀況決定太陽輻射在地表的分配,并影響氣候系統(tǒng)。濕地、森林、城市等的地表變化是溫室氣體CO,2,、CH,4,、N,2,O等的重要源。植被可增加地表吸收的太陽輻射能，減少地表向下傳輸?shù)臒嵬?，降低地面有效輻射?土地覆被一旦發(fā)生變化，便可影響氣候系統(tǒng)的水分交換、侵蝕與堆積、生物循環(huán)和作物生產(chǎn)等土壤主要生態(tài)過程和養(yǎng)分的遷移；造成土地退化、水資源短缺、生物多樣性減少等一系列生態(tài)環(huán)境問題。因而，城市建成區(qū)面積所占比例過大,必然會導致局地環(huán)境質(zhì)量下降。,7.3.3 人文過程的干擾,當前人類活動對地表系統(tǒng)影響的特點主要體現(xiàn)在兩個方面：,人類科學技術(shù)的創(chuàng)造力與日俱增；,對生態(tài)環(huán)境破壞的規(guī)模愈來愈具有區(qū)域性和全球性特征。,1995年歐,洲一些城市的建成區(qū)面積,7.4 環(huán)境地學的發(fā)展趨勢,全球性環(huán)境變化,探索地質(zhì)環(huán)境演化的特點和地質(zhì)環(huán)境災變預報的可能性,環(huán)境變化的時空尺度效應,現(xiàn)代新技術(shù)在環(huán)境研究中的應用,水,-,巖相互作用,