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文檔簡介
1、第一章在環(huán)境科學(xué)中所講的環(huán)境也稱人類生存環(huán)境,是指以人群為中心、為主體的外部世界,主要是地球表層與人類發(fā)生相互作用的自然要素及其總體。換句話說,以人類為中心,人以外的充滿著各種有生命和無生命的物質(zhì)、空間、條件和狀況,即為人類環(huán)境。從環(huán)境地學(xué)研究的角度,可以將地球環(huán)境系統(tǒng)分解為生態(tài)子系統(tǒng)、資源子系統(tǒng)和社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)三個相對獨(dú)立的部分。 在這個系統(tǒng)中環(huán)境要素之間的相互作用通常遵循以下規(guī)律:Ø 木桶定律Ø 整體大于部分之和原理Ø 相互依賴性和不可替代性環(huán)境地學(xué)屬于環(huán)境科學(xué)的分支學(xué)科之一,它是以人-地系統(tǒng)為研究對象,研究人-地系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)、發(fā)展變化規(guī)律,并運(yùn)用地球科學(xué)
2、一系列分支學(xué)科的理論和方法來調(diào)節(jié)和控制、改造和利用人-地系統(tǒng)的科學(xué)。 環(huán)境地學(xué)并不是研究人-地系統(tǒng)的全面性質(zhì),而只研究自然環(huán)境作用于人類的影響,以及人類作用于環(huán)境而引起環(huán)境變化對人類活動的反饋的那部分內(nèi)容。 環(huán)境地學(xué)研究的起步必須立足于堅(jiān)實(shí)的野外調(diào)查與定位觀測,結(jié)合室內(nèi)化驗(yàn)分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)M資料,運(yùn)用綜合比較研究法和相關(guān)分析研究法,才能從宏觀和微觀相結(jié)合角度把握環(huán)境系統(tǒng)過程與功能時空分異規(guī)律。圖片中子解的常識:疊層石,由古老的藍(lán)綠藻和沉積物所形成,1800Ma;三葉蟲,興盛于寒武紀(jì),5億年;恐龍 興盛于珠羅紀(jì)、白堊紀(jì),絕滅于第三紀(jì)開始 0.65億年。第二章 太陽系是由恒星太陽、行星及其衛(wèi)星、小行星
3、、矮行星、彗星、流星體和行星際物質(zhì)構(gòu)成的天體系統(tǒng)。太陽是太陽系的中心天體,占太陽系總質(zhì)量的99.86%,其他天體都在太陽的引力作用下繞其公轉(zhuǎn)。 按照2006年在布拉格召開的國際天文學(xué)聯(lián)合會(IAU)新的定義,太陽系中共計(jì)有八大行星,按距太陽遠(yuǎn)近排列依次為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星,按照最新的行星定義,原來的行星冥王星被降級為矮行星。太陽是一個熾熱的氣體球,在廣闊的恒星世界中,太陽是一顆中等質(zhì)量的壯年星。太陽大氣層從內(nèi)到外可分為光球、色球和日冕三層。太陽黑子是指光球上經(jīng)??梢钥吹皆S多黑色斑點(diǎn),是光球表面劇烈旋渦狀氣流形成的局部強(qiáng)磁場區(qū)域,是光球活動的重要標(biāo)志。八大行星可歸
4、為三類:類地行星,包括水星、金星、地球、火星等體積和質(zhì)量都較小,密度大,衛(wèi)星少的行星;巨行星,包括木星、土星,其特征是體積和質(zhì)量大,密度小,衛(wèi)星多;遠(yuǎn)日行星,包括天王星、海王星,其特征介于前兩者之間。八大行星都在接近同一平面的近圓形的橢圓軌道上,朝同一方向繞太陽公轉(zhuǎn),即行星的軌道運(yùn)動具有共面性、近圓性和同向性。小行星是指主要分布于火星和木星軌道之間,圍繞太陽旋轉(zhuǎn)的為數(shù)眾多的小天體。大多數(shù)小行星的體積都很小,是形狀不規(guī)則的石塊或碎屑物質(zhì)。目前已登記在冊和編了號的小行星已超過8000顆。 彗星是繞太陽運(yùn)行的一種微小天體,是由冰凍著的各種雜質(zhì)、塵埃組成云霧狀的斑點(diǎn)。地球是目前發(fā)現(xiàn)的唯一有適宜生物生長
5、發(fā)育的溫度場、壓力場、電磁輻射場、充裕氧氣和液態(tài)水的星球;唯一經(jīng)由板塊構(gòu)造過程不斷更新的地表結(jié)構(gòu),使生命體所必需養(yǎng)分反復(fù)循環(huán)的星球。根據(jù)對地震波傳播的研究,地球內(nèi)部分為四個主要圈層,即地殼、地幔、地外核和地內(nèi)核。各個圈層之間存在著一個物理上不連續(xù)的界面,即莫霍洛維奇界面(Mohorovicic Discontinuity),簡稱莫霍面、古登堡面(Gutenbery Discontinuity)和利曼界面(Rehmann Discontinuity)。 一種是質(zhì)點(diǎn)振動方向與傳播方向一致的縱波,另一種是質(zhì)點(diǎn)振動方向與傳播方向相垂直的橫波??v波又稱P波;橫波又稱S波。地殼:是莫霍面以上的地球表層。其
6、厚度變化在5-70 km之間。其中大陸地區(qū)厚度較大,平均約為33km;大洋地區(qū)厚度較小,平均約7km。地殼為固態(tài)巖石所組成,包括沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖三大巖類。這些巖石主要由各類富鋁的硅酸鹽礦物所組成。它們具有架狀、鏈狀或?qū)訝畹缺容^松散的硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)。 地幔 :其厚度約2850km,占地球體積的82.3,質(zhì)量的67.0。是地球的主體部分。是由固態(tài)的巖石所組成。球粒隕石的密度(g/cm)、化學(xué)成分與地幔相近,主要是由與球粒隕石成分相當(dāng)?shù)拈蠙鞄r類(Mg,Fe)2SiO4所組成的。還含有少量金屬硫化物或氧化物的流體。 地核 其體積約為地球的16.2,質(zhì)量約占地球的32.0,地核的密度達(dá)9.9812
7、.5g/cm3。其成分以鐵鎳合金為主。在外核中,根據(jù)橫波不能通過,縱波發(fā)生大幅度衰減的事實(shí)推測其為液態(tài)。巖石圈 在地質(zhì)學(xué)研究中常常將地殼和上地幔頂部剛性巖石層統(tǒng)稱為巖石圈,其厚度約60120km。巖石圈厚度不均一,通常認(rèn)為在大洋中脊處巖石圈厚度接近于零,到大陸下部大約100150km處。地球表層系統(tǒng)是由大氣圈、水圈、生物圈、土壤圈、巖石圈和人類智慧圈所組成的復(fù)雜開放系統(tǒng),也是環(huán)境科學(xué)、環(huán)境地學(xué)和地理科學(xué)重要的研究內(nèi)容。 根據(jù)地球最古老的巖石及其放射性同位素的測定,地球大約誕生于46億年前。地球形成的早期是一個炙熱的球體,球體表面的大氣中幾乎沒有氧氣,即早期的地球是一個無生命的世界。經(jīng)過數(shù)十億年
8、的演化才逐漸形成了現(xiàn)代地球環(huán)境。 物質(zhì)是指那些具有質(zhì)量并占據(jù)一定空間的客觀存在。在地球環(huán)境系統(tǒng)之中物質(zhì)常以固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)和等離子態(tài)存在;其存在形式可歸結(jié)為元素和化合物兩大類。有92種自然元素存在。地球環(huán)境系統(tǒng)對人類社會生存和發(fā)展的影響,可以歸結(jié)為自然資源、自然災(zāi)害、環(huán)境條件三個方面。 自然資源是人類社會生產(chǎn)生活原料和燃料的來源,或是社會生產(chǎn)力布局的必要條件和場所。 自然災(zāi)害是指發(fā)生在地球表層并給人類社會帶來重大損失與危害的各種自然變異過程和事件。一般將自然災(zāi)害劃分為突發(fā)性災(zāi)害和非突發(fā)性災(zāi)害。? 環(huán)境質(zhì)量對人類社會的生存和發(fā)展具有全方位、持續(xù)性的影響。 第三章大氣圈是指連續(xù)包圍地球外圍的空氣層
9、。大氣圈的總質(zhì)量約為5.3´1015t,其中98.2的空氣集中在30km以下的近地層。大氣是由多種氣體及懸浮其中的液態(tài)和固態(tài)雜質(zhì)所組成的混合物。 影響大氣污染程度和污染物遷移轉(zhuǎn)化的重要因素。其主要包括:氣溫,氣壓,濕度,降水量, 風(fēng),云量, 大氣能見度。依據(jù)大氣溫度、成分、電荷和大氣垂直運(yùn)動狀況的垂直差異性,可以將整個大氣圈劃分為對流層、平流層、中間層、熱層和逸散層五個層次。輻射是能量傳播方式之一,也是太陽能傳輸?shù)降厍虻奈ㄒ煌緩?。太陽輻射通過星際空間到達(dá)地球,實(shí)際上大氣層頂單位面積的表面所接受到的太陽輻射能并不均等于太陽常數(shù),而是隨時間和空間不同而變化,其變化受日地距離、太陽高度角和
10、日照時間三個因素所制約。 由于地面和大氣溫度比太陽低得多,因而地面和大氣輻射的電磁波長比太陽輻射波長得多,其能量集中在3120mm的紅外波段。故習(xí)慣上稱太陽輻射為短波輻射,地面和大氣輻射為長波輻射。 太陽輻射的分布規(guī)律盡管受到其他因素的干擾,從全球范圍來看,熱量分布總趨勢仍然與緯度大致平行,由低緯向高緯呈帶狀排列,形成地球上的熱量帶。熱量帶的劃分有著不同的標(biāo)準(zhǔn)。 氣壓梯度力:因氣壓在空間分布不均,便產(chǎn)生一個從高壓指向低壓的力,這是氣壓梯度力;科里奧利力:地球自轉(zhuǎn)的角速度分為垂直和水平兩個方向的分量,水平方向分量對地球上任何做水平運(yùn)動的物體產(chǎn)生一個與其運(yùn)動方向相垂直的作用力;摩擦力。季風(fēng),是指大
11、范圍的具有顯著季節(jié)性變化的盛行風(fēng)。在大氣運(yùn)動的過程中常常伴隨有水分的蒸發(fā)、凝結(jié)和降水等過程。液態(tài)水吸熱轉(zhuǎn)化為水汽的過程叫蒸發(fā)。蒸發(fā)消耗的水量稱為蒸發(fā)量,以蒸發(fā)失去的水層厚度(mm)表示。蒸發(fā)量大小與所在地區(qū)的年降水量也有關(guān)系。 降水量是指降落在地面的雨和融化后的雪、雹、霰等,未經(jīng)蒸發(fā)、滲透流失而積聚在水平面上的水層厚度(mm)。 全球降水量的空間分布,受地理緯度、海陸位置、大氣環(huán)流、天氣系統(tǒng)和地形等多種因素制約。從降水量的緯度分布來看,全球可劃分為四個降水帶:Ø 赤道多雨帶Ø 亞熱帶15°30°少雨帶Ø 中緯度多雨帶Ø 高緯少雨帶人類
12、活動時刻不斷地對大氣圈施加各種各樣的影響,這些影響可歸結(jié)為:溫室氣體排放、臭氧層耗損、大氣污染、城市小氣候與熱島效應(yīng)。大氣層中那些對太陽短波輻射透明、且能夠吸收地面和低層大氣長波輻射的氣體被稱為溫室氣體,其種類主要有:CO2、CH4、N2O、CFCs等。大氣污染是指大氣中一些物質(zhì)的含量超過其正常本底值且持續(xù)的時間足以對人體、生物及材料產(chǎn)生不利的影響和危害,這時的大氣狀況就稱之為大氣污染。 大氣污染源是指向大氣環(huán)境排放有害物質(zhì)或?qū)Υ髿猸h(huán)境產(chǎn)生有害影響的場所、裝置和設(shè)備。按大氣污染物質(zhì)的來源,可分為天然污染源和人為污染源。大氣污染的天然污染源主要有:火山噴發(fā);森林火災(zāi);自然風(fēng)塵;沼澤釋放溫室氣體;
13、海洋飛沫。 人為大氣污染源可分四類:工業(yè)企業(yè)排放源點(diǎn)源;家庭爐灶與取暖設(shè)備排放源面源;交通運(yùn)輸污染源線源;農(nóng)業(yè)污染源面源。 按大氣污染物發(fā)生成因可歸為兩大類,即一次污染物(primary air pollutants)和二次污染物(secondary air pollutants)。 自然大氣中O3多分布在距地面1050km的平流層中,其濃度峰值在距地面25km左右,O3分子的混合比是指單位體積大氣中所含O3氣體的體積,以mL/m3 表示。由于現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,人們的活動范圍已進(jìn)入了平流層,如超音速飛機(jī)向平流層中排放大量水汽、氮氧化合物、碳?xì)浠衔锏任廴疚?,另外現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)所釋放的制冷劑、噴霧劑
14、和發(fā)泡劑,這些含有CFCs類物質(zhì)的污染物進(jìn)入平流層,在太陽輻射的作用下,能夠加速O3耗損過程。 一個區(qū)域大氣污染程度取決于本區(qū)域污染源特征、環(huán)境因素。污染源特征決定著區(qū)域污染物數(shù)量和組成、排放方式和幾何形狀、相對位置和密集程度;環(huán)境因素決定了大氣對污染物稀釋擴(kuò)散速率和遷移途徑。 城市小氣候是大氣圈局部經(jīng)受人類活動強(qiáng)烈影響之后,形成的一種特殊的人工氣候。第四章水圈是指地球上除了存在于各種礦物中的化合水、結(jié)合水以及被深層巖石所封存的液態(tài)水以外,由海洋、河流、湖泊、沼澤、地下水、冰川和大氣水分等共同構(gòu)成的一個環(huán)繞地球表層的不連續(xù)的圈層,其中海洋是水圈的主體。 河流和大氣水是水圈中水分交換最活躍、更新
15、最快的水體。從整體上看水圈具有以下特點(diǎn):Ø 在地球環(huán)境系統(tǒng)中水以液、固、氣三態(tài)存在Ø 水是一種可重新利用、可更新的自然資源 Ø 對流層中天氣現(xiàn)象與水遷移轉(zhuǎn)化密不可分Ø 水是生物生存的基本原料 Ø 水是再生的和不可替代的自然資源Ø 水是地球環(huán)境中物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化的重要媒介物Ø 水分及其運(yùn)動,一能調(diào)節(jié)氣候,二能凈化環(huán)境Ø 地表水熱的不同組合孕育了多樣的生存環(huán)境地球環(huán)境系統(tǒng)中水分循環(huán)的主要原動力是太陽輻射能、地心引力。 從環(huán)境地學(xué)角度來看,地表水分循環(huán)的重要意義有:緩解了地表濕度、溫度的時空梯度,為生物創(chuàng)造了適宜的生存環(huán)境;
16、是地球環(huán)境系統(tǒng)中營養(yǎng)循環(huán)的傳送帶;為人類社會生存和發(fā)展提供了水資源;是地表環(huán)境自凈過程的主要機(jī)制;是自然環(huán)境過程主要組成部分;許多礦產(chǎn)資源的形成也有賴于長期的水分循環(huán)。地面流水:分為片流、洪流和河流。片流:是指沿著山坡流動的面狀暫時性流水。 洪流:是指沿著溝谷流動的線狀暫時性流水。河流:是指沿著溝谷流動的常年性流水。埋藏在地表以下,巖石或堆積物孔隙或裂隙中的水。地下水可分為:包氣帶水、潛水、承壓水。湖泊是陸地表面具有一定規(guī)模的天然洼地的蓄水體系,是湖盆、湖水及水中物質(zhì)組成的自然綜合體。湖泊也是地表交替周期較長、流動緩慢的滯流水體,因受周期陸地環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的制約,湖泊與河流和海洋相比,湖泊
17、的動力學(xué)過程、生物化學(xué)過程均具有明顯的個性和地區(qū)性的特點(diǎn)。 沼澤是地表有多年薄層積水或土壤層水分過飽和、生長著喜濕和喜水植物的地段,沼澤具有以下三個特征:地表經(jīng)常有薄層積水或土壤層處于水分飽和狀態(tài);其上生長濕生植物或沼生植物;地面表層或有泥炭層或無泥炭層,但地表下層均有灰藍(lán)色的潛育層。 地下水是存在于地表以下巖層、土壤層空隙中的各種不同形式水的統(tǒng)稱。地下水主要來源于大氣降水的地表水的入滲補(bǔ)給;同時它又以地下滲流的方式補(bǔ)給河流、湖泊和沼澤,或直接注入海洋;上部土壤層中的水分則通過地表蒸發(fā)和植物蒸騰再散發(fā)到大氣之中。 地下水硬度的增高:一般把含有一定數(shù)量的Ca、Mg、Al和 Mn的碳酸鹽、重碳酸鹽
18、、氯化物、硫酸鹽及硝酸鹽雜質(zhì)的水稱為硬水。而水的硬度是指水中除K、Na之外,溶解的全部金屬陽離子濃度的總和。常用德國度表示,即一個德國度相當(dāng)于10mg CaO/L。 海水是含有多種可溶性鹽分、氣體和少量懸浮物的混合物,其中水約占96.5,其他物質(zhì)僅占3.5。因此化學(xué)元素氫和氧是海水中最主要的化學(xué)元素,據(jù)分析在海水中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有約80種化學(xué)元素,但它們之間的含量差別很大。 廣闊無垠的海洋處于不斷運(yùn)動之中。引起海水運(yùn)動的原因主要有:天體引力、太陽輻射、大氣壓力梯度等;海水運(yùn)動形式主要有:規(guī)模宏大的洋流系統(tǒng)、周期性漲落和水平運(yùn)動的潮汐系統(tǒng)、澎湃激蕩的波浪系統(tǒng)、永無休止的混合系統(tǒng)。在南美的秘魯和厄瓜多爾
19、瀕臨東太平洋的數(shù)千千米海域,在圣誕節(jié)前后發(fā)生的一種上層海水異?;嘏默F(xiàn)象,當(dāng)?shù)厝藗兎Q之為厄爾尼諾流。 近代科學(xué)觀測表明,厄爾尼諾不僅是局部的海洋異常,其影響也不限于熱帶太平洋的東部,而是波及全球,造成世界性的天氣異常。 海洋是生命的發(fā)源地,地球上生命已經(jīng)具有長達(dá)30多億年的發(fā)展史,其中85%以上的時間是完全在海洋中度過的。冰凍圈或低溫環(huán)境是指最暖月月平均氣溫低于1014°C,且地表有以固態(tài)水、多年凍土或苔原植被所組成的區(qū)域。它主要包括高緯度地區(qū)和高海拔地區(qū)。水環(huán)境凈化與修復(fù)技術(shù)主要是在全面了解特定水環(huán)境特征、水環(huán)境系統(tǒng)中污染物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的基礎(chǔ)上,運(yùn)用物理化學(xué)與生物學(xué)原理和工程技術(shù)手
20、段凈化水環(huán)境,修復(fù)水體系統(tǒng)的正常結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境功能的總稱。 第五章巖石圈(Lithosphere)是指上地幔軟流圈以上的堅(jiān)硬巖石部分。包括屬于地殼的硅鋁層、玄武巖層和屬于上地幔最上部的超基性巖層。德國學(xué)者韋格納(Alfred Wegener)于20世紀(jì)初期先后發(fā)表了大陸的生成和海陸的起源,他認(rèn)為距今3億年前的古生代后期地球上所有大陸和島嶼都連接在了一起,構(gòu)成一個龐大原始聯(lián)合古陸即泛大陸(Pangea);圍繞泛大陸的是一片廣闊的海洋即泛海洋(Panthalassa) 。韋格納提出大陸漂移的主要依據(jù)有:Ø 全球地貌學(xué)證據(jù)即世界大陸輪廓相似性Ø 物理學(xué)證據(jù)即根據(jù)阿基米德定律
21、16; 地質(zhì)學(xué)與地球物理等方面相似性和連續(xù)性Ø 古氣候?qū)W和古生物學(xué)證據(jù)Ø 現(xiàn)代大地測量與古地磁學(xué)證據(jù)海底擴(kuò)張學(xué)說是關(guān)于海底地殼生長和運(yùn)動擴(kuò)張的一種科學(xué)解釋。它是大陸漂移學(xué)說的進(jìn)一步發(fā)展。1960年美國學(xué)者赫斯(H.H.Hess)設(shè)想大洋中海嶺(中脊)是新地殼不斷產(chǎn)生的地帶,海嶺高峰被中間谷分成兩排峰脊,中間谷是地殼張裂的結(jié)果 。板塊構(gòu)造學(xué)認(rèn)為地球表層是由若干個大小不等的巖石圈板塊拼合成的,它們“漂浮”在地幔軟流層之上不停地移動著。 地殼可以分為大陸型地殼(簡稱陸殼)和大洋型地殼(簡稱洋殼)。 據(jù)地球化學(xué)分析,在地殼中已發(fā)現(xiàn)90多種化學(xué)元素,但它們的含量差別很大,其中以O(shè)、S
22、i、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、H、Ti等為主。這些元素在地殼中的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)(即豐度)稱為克拉克值。 礦物是地殼中的化學(xué)元素在各種地質(zhì)作用下所形成的、具有一定化學(xué)成分和物理性質(zhì)的自然均質(zhì)體,它是組成巖石的基本單位。目前已經(jīng)分析的礦物有3000多種,其中硅酸鹽類礦物約占1/3,其他含氧鹽類礦物占1/3,其余為氧化物、氫氧化物、硫化物及硫酸鹽、鹵化物和自然元素類礦物。巖石可分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大類。 巖漿 是形成于地殼深部或上地幔的,以硅酸鹽為主要成分的、熾熱、粘稠并富含揮發(fā)分的熔融體。 巖漿巖 經(jīng)過巖漿熔融之后,再冷凝下來的巖石(也稱火成巖)。按巖漿中硅酸鹽的含量 (即SiO多少
23、),巖漿可分為四種基本類型: 酸性巖漿(SiO> 65) 中性巖漿(SiO 65-52) 基性巖漿( SiO 52-45) 超基性巖漿( SiO < 45) 酸性巖類流紋巖 中性巖類安山巖 基性巖類玄武巖 超基性巖類科馬提巖 堿性巖類粗面巖 超基性巖類(超淺成巖)金伯利巖(角礫云母橄欖巖,是金剛石的母巖)通常把巖漿巖中暗色礦物的百分含量稱為色率。超基性巖暗色礦物含量一般約90,基性巖約50,中性巖約30,酸性巖約510。色率,不但反映了巖石中礦物成分與化學(xué)成分的變化,而且也是鑒定巖漿巖和進(jìn)行分類的重要標(biāo)志。沉積巖是在地殼發(fā)展演化過程中,在地表或接近地表的常溫常壓條件下,任何先成的巖
24、石遭受風(fēng)化剝蝕作用的破壞產(chǎn)物,以及生物作用與火山作用的產(chǎn)物在原地或經(jīng)過外力搬運(yùn)所形成的沉積層,又經(jīng)成巖作用而成的巖石。變質(zhì)巖:地質(zhì)活動等所造成的理化條件的變化,使其成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造發(fā)生一系列改變,這種促使巖石發(fā)生改變的過程稱為變質(zhì)作用。由變質(zhì)作用形成的巖石稱為變質(zhì)巖。地殼運(yùn)動和巖漿活動可使區(qū)域溫度、壓力及化學(xué)性質(zhì)活潑的氣體和溶液出現(xiàn),從而促使附近巖石發(fā)生變質(zhì)作用。 構(gòu)造運(yùn)動(tectonic movement)主要是指地球內(nèi)力所引起的巖石圈的變形、變位以及洋底的增生和消亡的地質(zhì)作用。構(gòu)造運(yùn)動可使地殼的地質(zhì)體發(fā)生變形、變位和改變地殼各部分之間的空間組合形式,從而形成各式各樣的變動形跡。 發(fā)生在晚
25、第三紀(jì)末以前各地質(zhì)時期的構(gòu)造運(yùn)動為(古)構(gòu)造運(yùn)動,發(fā)生在晚第三紀(jì)末和第四紀(jì)的構(gòu)造運(yùn)動為新構(gòu)造運(yùn)動(neotectonics)。把有人類歷史以來發(fā)生的新構(gòu)造運(yùn)動,稱為現(xiàn)代構(gòu)造運(yùn)動(recent tectonics)。按巖石運(yùn)動的方式可以將構(gòu)造運(yùn)動劃分為水平運(yùn)動和垂直運(yùn)動。 巖層是指由兩個平行的或近于平行的界面所限制的巖性相同或近似的層狀巖石。巖層的上下界面叫層面。巖層的頂面和底面的垂直距離稱為巖層的厚度。 生物化石是指保存在地層中的地質(zhì)時期的生物遺體(如動物骨骼、硬殼)和遺跡(如動物足印、蟲穴、蛋殼、糞便、古人所使用過的石器等)。著名地質(zhì)學(xué)家萊爾(Charles Lyell)在19世紀(jì)提出了“以
26、今證古”、“現(xiàn)在是認(rèn)識過去的鑰匙”的科學(xué)方法,即當(dāng)前正在進(jìn)行著的地質(zhì)作用和方式與地質(zhì)時期是一樣的,所不同的只是量的差別。 地質(zhì)時代單位是從年代地層單位概括抽象出來的時間概念,即組成地殼的全部地層(從最古老到最新)所代表的時代稱為地質(zhì)時代,不同級別的年代地層單位所代表的時代稱為地質(zhì)時代單位。 外營力是指由于太陽輻射、重力和日月引力等作用通過大氣、水體、生物的物理和化學(xué)作用而產(chǎn)生的各種營力。外營力作用使地表地形發(fā)生變化,使高處被削平,低處被填充。按作用方式可將外營力作用劃分為:風(fēng)化作用、剝蝕作用、搬運(yùn)作用、沉積或堆積作用等。 凡是地下水和地表水對可溶性巖石所產(chǎn)生的作用就叫喀斯特作用,它包括化學(xué)過程
27、(溶蝕和沉淀)和機(jī)械過程(流水的侵蝕和沉積、重力崩塌、坍陷和堆積等)。這種作用所造成的地貌,稱為喀斯特地貌或巖溶地貌。 風(fēng)挾帶沙粒沿地表流動時對地面物質(zhì)的侵蝕、搬運(yùn)和堆積等過程稱為風(fēng)沙作用。風(fēng)沙作用形成的地貌稱為風(fēng)沙地貌或風(fēng)成地貌。風(fēng)的作用以干旱地區(qū)最為活躍,因此那里的風(fēng)沙地貌也最普遍。 黃土是第四紀(jì)時期形成的土狀堆積物,主要是由于風(fēng)力搬運(yùn)堆積而成。黃土主要分布在相對干燥的中緯大陸腹地,全球黃土分布區(qū)總面積達(dá)10×l06 km2。中國是黃土分布最廣的國家之一,主要分布在西北和華北等地,以黃土高原最為集中,其厚度一般為50150 m。 冰川運(yùn)動是寒冷地區(qū)重要的地貌營力,可塑造一系列冰川
28、地貌。冰川作用是冰川在運(yùn)動中對地表進(jìn)行侵蝕并將侵蝕物在地表堆積下來的過程。海岸帶是陸地和海洋相互作用的地帶。海岸帶地貌外營力包括波浪、潮汐、海流等海洋動力作用。人類活動正日益促進(jìn)巖石圈和自然環(huán)境的變化,使巖石圈及其地貌演化不再是純自然過程。學(xué)術(shù)界已經(jīng)將促使巖石圈表面及其地貌變化的驅(qū)動力劃歸為三大類,即自然地貌內(nèi)動力、自然地貌外動力,人為作用的第三地貌動力。 人們在各種生產(chǎn)活動過程中,作用于巖石圈表層導(dǎo)致區(qū)域地貌發(fā)育速率的改變,具體表現(xiàn)為對風(fēng)化、侵蝕、搬運(yùn)和堆積過程的影響。人類的經(jīng)濟(jì)活動往往能導(dǎo)致地表組成物質(zhì)風(fēng)化速率的進(jìn)一步加劇,而且這種作用的性質(zhì)包括物理、化學(xué)兩個方面。 第六章土壤是地球陸地表
29、面的疏松礦物質(zhì),是經(jīng)過成土因素的長期作用的產(chǎn)物,即土壤是地球陸地表面具有肥力能夠生長植物的疏松層(包括海、湖淺水區(qū))。土壤圈(pedosphere)是覆蓋于地球陸地表面和淺水域底部的土壤所構(gòu)成的一種連續(xù)體或覆蓋層,土壤圈猶如地球的地膜,通過它與其他地圈之間進(jìn)行物質(zhì)能量交換。 土壤對人類社會發(fā)展具有兩個主要功能,一是為綠色植物光合作用提供并協(xié)調(diào)水分、養(yǎng)分、溫度、空氣等營養(yǎng)條件,向人類和陸生動物提供食物、纖維物質(zhì),故土壤是人類社會發(fā)展的重要自然資源;二是土壤形成發(fā)育過程可分解和凈化環(huán)境中的污染物,故土壤是維持生存環(huán)境質(zhì)量的凈化器。 土壤由固相、液相、氣相和土壤生物體四部分組成。適于植物生長的典型壤
30、質(zhì)土壤的體積組成為土壤孔隙占50,內(nèi)含水分和空氣;土壤固體占50%,其中礦物質(zhì)占45,有機(jī)質(zhì)占5%;土壤生物體均生活在土壤孔隙之中。土壤原生礦物(primary mineral)直接來源于母巖特別是巖漿巖,它只受不同程度的物理風(fēng)化作用,其化學(xué)成分和結(jié)晶構(gòu)造并未改變。土壤次生礦物(secondary mineral of soil) 是在礦物風(fēng)化和成土過程中新形成的礦物,它包括各種簡單鹽類、次生氧化物和鋁硅酸鹽類礦物。次生礦物一般具有活動的晶格呈現(xiàn)高度分散性,并具有強(qiáng)烈的吸附代換性、膨脹性和明顯的膠體特性。 土壤有機(jī)質(zhì)是土壤重要的組成成分和土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ),也是土壤形成發(fā)育的主要標(biāo)志。土壤有機(jī)
31、質(zhì)可分為兩大類:非特異性土壤有機(jī)質(zhì)和土壤腐殖質(zhì)。 腐殖質(zhì)是一種分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜、抗分解性強(qiáng)的棕色或暗棕色無定形膠體物,是土壤微生物利用植物殘?bào)w及其分解產(chǎn)物重新合成的一類有機(jī)高分子化合物。 土壤生物是指棲息在土壤中的生物體的總稱,主要包括土壤動物、土壤微生物和高等植物根系,它們以緊密的方式和各種生物的生命活動聯(lián)系在一起。在陸地生態(tài)系統(tǒng)中許多土壤生物則扮演著消費(fèi)者與分解者的雙重角色,通過食物鏈將生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者聯(lián)系起來。 土壤流體組分是指存在于土壤孔隙中的土壤空氣和土壤溶液,它們都是土壤的重要組成成分,也是構(gòu)成土壤肥力與土壤自凈能力的重要因素。主要成土過程:Ø 腐殖質(zhì)化過程(humif
32、ication)Ø 泥炭化過程(paludization)Ø 礦質(zhì)化過程(mineralization)Ø 淋濾作用 (eluviations)Ø 淀積作用(illuviation) Ø 灰化過程(podzolization)Ø 黏化過程(clayification)Ø 富鋁化過程(alitization)Ø 鈣化過程(calcification)和脫鈣過程(decalcification) Ø 鹽化過程(salinization)和脫鹽化過程(desalinition) Ø 堿化過程(solo
33、nization)和脫堿化過程(solodization)Ø 潛育化過程(gleyization)與潴育化過程(redoxing)Ø 白漿化過程(albicbleaching)Ø 土壤的熟化過程Ø 土壤退化過程(soil degradation土壤退化(soil degradation)是指因自然環(huán)境不利因素和人為利用不當(dāng)引起的土壤肥力下降、植物生長條件惡化和土壤生產(chǎn)力減退的過程。第七章 生物圈(biosphere)是地表生命有機(jī)體及其生存環(huán)境的總稱,是地球特有的圈層。從生物活動與影響范圍來看,生物圈包括巖石圈表層(主要為風(fēng)化層)、土壤圈、水圈和大氣圈的
34、對流層,其厚度約20 km ,但生物圈的核心部分是它們的接觸帶。 生命形成與演化經(jīng)歷了漫長的元素演化、化學(xué)演化和生命演化過程,到距今約15億年前的太古代,原始細(xì)菌生命開始出現(xiàn)。無脊椎動物這種真正有形的生命則出現(xiàn)在距今30億年前,脊椎動物或多細(xì)胞動物則出現(xiàn)在距今5.7億年前,而真正的早期人類則出現(xiàn)在距今約300萬年的第四紀(jì)初期。 據(jù)統(tǒng)計(jì),現(xiàn)今地球上已被人們發(fā)現(xiàn)、記載和定名的生物約有200萬種。一般認(rèn)為,生態(tài)幅比較狹窄的生物比生態(tài)幅寬廣的指示意義大;生物群落的指示性要比一個種或其個體的指示性可靠些。生態(tài)系統(tǒng)是指在一定地域空間內(nèi)共同棲居的所有生物(即生物群落)與其環(huán)境之間通過物質(zhì)的循環(huán)和能量的流動互
35、相作用、互相依存而構(gòu)成的一個生態(tài)學(xué)功能單位。 生態(tài)系統(tǒng)一般包含4種主要組成成分:Ø 非生物環(huán)境(abiotic environment)Ø 生產(chǎn)者(producer)Ø 消費(fèi)者(consumer)Ø 分解者(decomposer) 其中非生物環(huán)境、生產(chǎn)者、分解者是任何生態(tài)系統(tǒng)必不可少的組成成分。通過一系列取食和被食的關(guān)系而在生態(tài)系統(tǒng)中傳遞,各種生物按其取食和被食的關(guān)系而排列的鏈狀順序稱為食物鏈(food chain)。水體生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈如:浮游植物®浮游動物®小型魚類®大型食肉魚類;草地生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈則較長,如綠色植物&
36、#174;蝴蝶®蜻蜓®蛙®蛇®鷹。 某些污染物如重(類)金屬元素、持久性有機(jī)污染物(DDT)進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)之后,一般都具有沿食物鏈逐級濃縮的現(xiàn)象,這說明研究食物鏈具有重要的理論意義和實(shí)踐價值。 能量流動、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞是生態(tài)系統(tǒng)的三大功能,生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動是單方向的,物質(zhì)流動是循環(huán)式的,信息傳遞則包括營養(yǎng)信息、化學(xué)信息、物理信息和行為信息構(gòu)成信息網(wǎng)。 實(shí)驗(yàn)觀察表明,當(dāng)生命體由于缺乏某一微量營養(yǎng)元素時,其生長發(fā)育就會停滯、異常或不能完成其生命循環(huán),如甲狀腺肥大與人體缺碘就密切相關(guān);地方性心肌病(即克山病)與人體缺硒、鉬也有相關(guān)性,這類問題便是所謂的第
37、一環(huán)境問題。 能量流動和物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的兩大基本功能。物質(zhì)循環(huán)和能量流動總是相伴發(fā)生的;物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)的生物成員中卻能被反復(fù)利用;能量一旦轉(zhuǎn)化為熱,它就不能再被有機(jī)體用于做功或作為合成生物量的燃料了,熱耗散到大氣中后就不能再循環(huán)。 能量是驅(qū)動生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)運(yùn)動的動力,是一切生命活動的基礎(chǔ)。一切生命活動都伴隨著能量的變化,沒有能量的轉(zhuǎn)化,也就沒有生命和生態(tài)系統(tǒng)。能量在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的傳遞和轉(zhuǎn)化服從熱力學(xué)定律。 生物多樣性(biodiversity)反映了地球上包括植物、動物、微生物等在內(nèi)的一切生命都各有不同的特征及生存環(huán)境,它們相互間存在著錯綜復(fù)雜的關(guān)系,生物多樣性描述了一個真實(shí)又精彩的大自然。
38、當(dāng)代人類活動對全球生物多樣性的影響及其評價指標(biāo)可以歸結(jié)為:大規(guī)模農(nóng)業(yè)生產(chǎn)導(dǎo)致了陸地生物資源的單一化;人類活動破壞了野生動植物的棲息地,使多種生物的生存受到威脅; 外來物種的入侵加速了生物多樣性的減少。 第九章自然資源是指地球環(huán)境系統(tǒng)中可被利用來為人類提供福利的自然物質(zhì)和能量的總稱。按照自然資源在地球環(huán)境系統(tǒng)中的位置及其形成過程的特征,可將其劃分為:巖石圈中的礦產(chǎn)資源、大氣圈中的氣候資源、水圈中的水利資源、土壤圈中的土壤資源、生物圈中的生物資源五大類。 土地資源是指凡可以被農(nóng)林牧副業(yè)利用的陸地。土地是地球陸地表層一定區(qū)域內(nèi)所有生物、非生物以及人為因素相互作用形成的地域綜合體,它包括區(qū)域之上和其下
39、組成生物圈的氣候、土壤、地形、地質(zhì)、水文、動植物等要素,以及人類過去和當(dāng)前勞動的結(jié)果。 水資源是指在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下可為人類利用的地表水、地下水和土壤水??梢娝Y源具有以下三個主要特征: Ø 循環(huán)性與可恢復(fù)性。Ø 流動性和水力功能,水資源屬于流體態(tài)資源, 其循環(huán)性、可恢復(fù)性、系統(tǒng)性、自凈性能都是通過水流運(yùn)動過程維系和實(shí)現(xiàn)的。Ø 利弊兩重性與可調(diào)節(jié)性。中國水資源具有以下三個特征: Ø 水資源總量多而人均量少Ø 水資源空間分布差異巨大Ø 水資源的時間分布不均,中國東部和中部地區(qū)季風(fēng)氣候顯著,其降水具有夏秋降水多、冬春降水少、年際降水變率
40、大的特征。生物資源具有以下特征:Ø 可更新性和周期性Ø 地域性和有限性Ø 系統(tǒng)性和可解體性 礦產(chǎn)資源是一種不可更新的自然資源,既是人類生活資料的來源又是極其重要的社會生產(chǎn)資料,人類社會就是在不斷發(fā)現(xiàn)、挖掘、擴(kuò)大開發(fā)利用礦產(chǎn)資源的過程中發(fā)展和進(jìn)步的,但是,當(dāng)今我們生存環(huán)境中的許多污染物均與礦產(chǎn)資源的過度開發(fā)和粗放利用有關(guān)。 有色金屬礦產(chǎn)包括重金屬礦產(chǎn)、輕金屬礦產(chǎn)、貴金屬礦產(chǎn)和稀有金屬礦產(chǎn)。有色金屬礦產(chǎn)是國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展必不可少的基礎(chǔ)原料。請同學(xué)們通過查閱資料或調(diào)查觀察,討論有色金屬礦產(chǎn)開發(fā)和利用對環(huán)境的影響有哪些?旅游資源作為滿足人們好奇、求知、休閑與健身的特
41、殊資源,具有以下顯著的特點(diǎn):Ø 綜合性Ø 時空差異性Ø 可重復(fù)利用性第十章自然災(zāi)害的定義是“自然環(huán)境的某個或多個環(huán)境要素發(fā)生變化,破壞了自然生態(tài)的相對平衡使人群或生物種群受到威脅或損害的現(xiàn)象”。 自然災(zāi)害是指發(fā)生在地球環(huán)境系統(tǒng)中,并給人類社會帶來重大損失與危害的各種自然過程變異和事件,即那些會給人類的生存與發(fā)展帶來各種災(zāi)禍的自然現(xiàn)象的總稱。自然災(zāi)害是由自然環(huán)境原因、人為活動原因或二者兼有的原因給人類社會系統(tǒng)帶來不利后果的現(xiàn)象,自然災(zāi)害并不是單純的自然現(xiàn)象或社會現(xiàn)象,而是一種自然社會現(xiàn)象,是自然環(huán)境系統(tǒng)與人類社會系統(tǒng)相互作用的產(chǎn)物。 根據(jù)自然災(zāi)害特征及其在地球環(huán)境系
42、統(tǒng)中出現(xiàn)的位置,可以將自然災(zāi)害劃歸為以下類型:Ø 天文災(zāi)害Ø 地質(zhì)災(zāi)害Ø 氣象水文災(zāi)害Ø 海洋災(zāi)害Ø 土壤生物災(zāi)害Ø 環(huán)境災(zāi)害按照自然災(zāi)害發(fā)生的速率和持續(xù)的時間,可將自然災(zāi)害劃分為突發(fā)性災(zāi)害和非突發(fā)性災(zāi)害。旱災(zāi)是指長時期降水偏少,造成空氣干燥、土壤缺水,使農(nóng)作物體內(nèi)水分發(fā)生虧缺,影響正常生長發(fā)育而減產(chǎn)的一種農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害。在氣象學(xué)上干旱具有兩種含義:一是干旱氣候,二是干旱災(zāi)害。 由于旱災(zāi)的發(fā)生使地表植被干枯死亡,導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)減產(chǎn)或絕收,區(qū)域人畜飲水困難。干旱還導(dǎo)致表土干燥裸露,如遇強(qiáng)風(fēng)就會引發(fā)嚴(yán)重的地表揚(yáng)塵過程,從而損害區(qū)域大氣質(zhì)量。洪
43、澇災(zāi)害包括洪水災(zāi)害和澇災(zāi)。前者是指因大雨、暴雨或大量積雪快速融化而引起的山洪暴發(fā),河水泛濫,淹沒農(nóng)田園林,毀壞農(nóng)舍、農(nóng)業(yè)設(shè)施和交通設(shè)施的現(xiàn)象;后者是指由于當(dāng)年降雨量比常年顯著偏多,造成農(nóng)田積水危害農(nóng)作物正常生長發(fā)育的現(xiàn)象,區(qū)域發(fā)生澇災(zāi)的頻繁程度與該地降水量的變率大小密切相關(guān)。 沙塵暴是一種風(fēng)與沙相互作用的災(zāi)害性天氣現(xiàn)象,它的形成與地球溫室效應(yīng)、厄爾尼諾現(xiàn)象、森林銳減、植被破壞、草場退化、氣候異常等因素有著不可分割的關(guān)系。 赤潮是指在一定的環(huán)境條件下,由海水中某些浮游植物、原生動物或細(xì)菌在一定環(huán)境條件下,突發(fā)性增殖或聚集,并在單位水體中達(dá)到一定的生物量且引起表層海水變色的一種生態(tài)異?,F(xiàn)象。 赤潮的形成原因十分復(fù)雜,但必須具備以下兩個基本條件:一是要有赤潮生物的存在;二是要有適宜赤潮生物快速繁殖和聚集的生態(tài)環(huán)境條
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