环境地球化学省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

环环 境境 地地 球球 化化 学学(Environmental Geochemistry)第1页绪 论主要内容：主要内容：环境地球化学概念及主要研究内容环境地球化学概念及主要研究内容 环境地球化学与其它学科相互关系环境地球化学与其它学科相互关系 环境地球化学发展历史、研究现实状况及相关问环境地球化学发展历史、研究现实状况及相关问题题第2页一、环境地球化学概念环境地球化学概念及其主要研究内容及其主要研究内容1.概念：概念：环境地球化学（环境地球化学（Environmental Geochemistry）与其它许多学科有亲密关系，是介于环境科学和地球化学之间一门新兴边缘交叉学科，是研究化学元素和微量元素在人类赖以生存周围环境中含量、分布和迁移和循环规律科学，并研究它们对人类健康造成影响。同时，还研究人类生产和消费活动对自然环境这些地球化学规律造成影响。第3页2.主要研究内容主要研究内容环境地球化学以研究人类赖以生存地球环境化学组成、化学作用、化学演化与人类活动相互关系及全球环境改变为主要任务。进而揭示人类生存与环境之间内在联络。当前环境地球化学研究集中表现在下面几个方面：u地球化学环境与人类健康，亦即原生环境地球化学性质及其与植物、动物和人体健康关系；u环境污染地球化学研究，亦即人类活动对环境化学组成、化学作用、化学演化影响及其环境效应。u全球环境改变地球化学统计u农业地球化学研究第4页主要内容：主要内容：研究元素在岩石、土壤、水体和大气中含量、分布及其分配研究元素在岩石、土壤、水体和大气中含量、分布及其分配规律，并评价原生环境质量，为改造原生环境提供科学依据；规律，并评价原生环境质量，为改造原生环境提供科学依据；研究个别元素和元素正确环境地球化学行为，亦即研究对人研究个别元素和元素正确环境地球化学行为，亦即研究对人类有益或有害元素以及生命元素赋存规律、结合形态及其对类有益或有害元素以及生命元素赋存规律、结合形态及其对人类健康影响；人类健康影响；研究区域环境地球化学特征，揭示与原生环境相关地方性疾研究区域环境地球化学特征，揭示与原生环境相关地方性疾病发生原因，探讨人类长寿环境地球化学原因；病发生原因，探讨人类长寿环境地球化学原因；研究原生地球环境及其演化原因环境地球化学分类、元素演研究原生地球环境及其演化原因环境地球化学分类、元素演化过程中能量作用、元素环境背景值确实定、原生环境质量化过程中能量作用、元素环境背景值确实定、原生环境质量评价以及人类活动对自然环境影响和预测等；评价以及人类活动对自然环境影响和预测等；研究人类活动对环境破坏和污染问题，并说明污染规律及其研究人类活动对环境破坏和污染问题，并说明污染规律及其环境效应；环境效应；研究过去地球环境（尤其是研究过去地球环境（尤其是1515万年以来）演变历史以及环境万年以来）演变历史以及环境改变统计信息提取；改变统计信息提取；研究碳、氧、氢、磷、硫及其它元素全球地球化学和生物地研究碳、氧、氢、磷、硫及其它元素全球地球化学和生物地球化学循环；球化学循环；研究农业环境介质中化学元素分布、结合转化、迁移循环对研究农业环境介质中化学元素分布、结合转化、迁移循环对农业生产影响。农业生产影响。第5页二、环境地球化学与相关学科关系二、环境地球化学与相关学科关系 总体上，环境地球化学隶属于环境科学分支。它与其它相关学科有亲密关系，所以要注意环境地球化学及各个学科在研究对象、内容、方法等方面区分。环环 境境 地地 球球 化化 学学地球化学环境科学土壤学医药学生态学岩石学生物学物理化学矿物学第6页三、环境地球化学发展历史及研究现实状况1.1.环境地球化学发展历史环境地球化学发展历史：1)环境地球化学与人类健康研究：时间：20世纪60年代及以前。特点：以生物地球化学思想作指导，把生物地球化学中关于地球化学环境与植物、动物健康关系研究深入延伸到地球化学环境与人体健康关系研究方面。我国与国外基本同时开展了一系列卓有成效研究工作，并取得很大成绩。第7页2)环境地球化学与污染研究环境地球化学与污染研究：时间：二十世纪70-80年代。特点：既研究天然产出化学元素在环境中地球化学行为及其与植物、动物和人体健康关系，更研究人为活动释放元素地球化学行为及其影响；它不但研究碳、氮、硫、磷等生命支撑元素；同时还研究人为活动释放入环境中各种重金属和毒性化合物。我国该时期尤其是八十年代以来环境地球化学研究得到蓬勃发展。我国该时期尤其是八十年代以来环境地球化学研究得到蓬勃发展。注：这一时期环境科学基本学术特征突出反应在两个方面：一是它力图对社会需要充分满足和适应，环境科学把它本身注意力几乎全部投入到了人类生产活动引发局部地方性或区域性污染问题上；其二是含有显著拼合性，即这一时期环境科学基本上是传统地学、生物学、化学、物理学、医学、工程学和社会科学研究活动向环境污染领域延伸或扩展结果。第8页3)环境地球化学与全球环境改变研究：时间：二十世纪90年代以来。特点：环境地球化学研究活动不但包含地球化学环境与植物、动物和人体健康，也包含人为活动释放入环境中污染物地球化学，而且还包含了全球环境改变地球化学方面。环境地球化学研究范围实现了第三次扩展或更新。环境地球化学已被了解为研究人类赖以生存地球环境化学组成、化学作用、化学演化与人类相互关系科学。第9页2.环境地球化学研究现实状况环境地球化学研究现实状况 1)区域环境研究区域环境研究；2)环境地球化学理论问题探索环境地球化学理论问题探索；3)区域性经典环境研究区域性经典环境研究；4)过去全球改变中环境信息提取过去全球改变中环境信息提取.第10页1)区域环境研究区域环境研究区域环境分异研究;区域环境地球化学分异特征是区划环境主要基础。区域性环境规划是发展区域环境中协调资源开发、发展经济和改进环境纲领。编制区域环境规划必须在环境目标和环境内容上与区域规划协调。80年代初以区域环境综合研究为主，着重探索区域内环境物质运移和净化关系。经过分析自然环境特征和承载能力，说明了环境区域控制原因及净化功效，提出了环境保护分区，说明了环境污染过程及环境质量情况，提出了区域环境对策提议。区域环境背景研究;为了评价人为经济社会对环境地球化学平衡关系影响程度，必须了解不一样区域、不一样环境介质中化学元素及化学物质背景浓度水平。80年代以来以地球化学背景为基本概念，适应于环境学科发展所需要“环境背景值”调查和研究成为环境地球化学热点研究问题。第11页 区域环境效应研究区域环境效应研究地方性分布疾病是经典环境效应。我国环境地球化学工作者对地方病环境病因作了大量研究，对克山病、大骨节病、地方性氟中毒、地方性甲状腺肿等疾病进行了环境地球化学病因研究，同时对伽师病、地方性砷中毒、肝癌、肺癌、宫颈癌、鼻咽癌、食管癌、肠癌等地方性或区域性高发疾病环境地球化学病因进行了探索，揭示了许多有意义现象。区域环境容量研究区域环境容量研究区域地球化学分异造成同一个化学元素或污染物在不一样区域生态效应差异。亦即不一样地球化学环境类型环境介质中，允许存在污染物临界数量不尽一样。也就是一个环境容量问题。从地球化学角度看，环境容量是一定地域单元内环境条件、环境背景、污染物性质及其人体健康和生物学效应函数。对于确定地域和污染物而言，环境容量是稀释扩散和净化降解能力及其生态效应综合评定。二十世纪80年代来，我国环境地球化学工作者分别对大气、水体及土壤环境容量详细含义、计算方法进行了广泛讨论，并在土壤环境标准、农灌水质标准、污泥施用标准、污染物排放总量及土壤污染预测等方面表达出较大实际意义。第12页2)2)环境地球化学理论问题方面探索环境地球化学理论问题方面探索环境地球化学理论问题方面探索环境地球化学理论问题方面探索u环境介质中重金属和微量物质含量水平、分布规律、赋存状态、运移特征、转化机制及其对生物学效应研究；u土壤植物系统污染生态学研究；u环境质量变异地球化学原理确实立；u“环境界面地球化学”概念提出；u核素示踪技术在环境地球化学领域广泛应用。第13页3)区域性经典环境研究区域性经典环境研究处理区域性环境问题首先要认识这些问题产生处理区域性环境问题首先要认识这些问题产生原因及其发展演绎过程。所以应在较大时空尺度原因及其发展演绎过程。所以应在较大时空尺度下，综合各种环境要素影响和改变，对比自然演下，综合各种环境要素影响和改变，对比自然演化过程与人为干扰影响份额，深入剖析其发生演化过程与人为干扰影响份额，深入剖析其发生演绎机理，揭示问题实质。绎机理，揭示问题实质。环境地球化学以其宏观与微观结合工作方法、环境地球化学以其宏观与微观结合工作方法、各种环境因子界面作用原理、对比识别自然改变各种环境因子界面作用原理、对比识别自然改变与人为干扰关系等学科专长，来认识和处理经典与人为干扰关系等学科专长，来认识和处理经典区域环境问题区域环境问题 。第14页4)过去全球改变中环境信息提取过去全球改变中环境信息提取提取过去全球历史演变过程中地质和地球化提取过去全球历史演变过程中地质和地球化学统计，可预测未来地球环境演变，并为评价学统计，可预测未来地球环境演变，并为评价现今环境提供了对照基准。现今环境提供了对照基准。在过去历史统计研究方法上，树轮、湖泊沉在过去历史统计研究方法上，树轮、湖泊沉积物、海洋沉积物、冰岩心、黄土剖面、古土积物、海洋沉积物、冰岩心、黄土剖面、古土壤、沉积岩层、抱粉及火山灰等均提供了可供壤、沉积岩层、抱粉及火山灰等均提供了可供人类分析环境演变丰富信息。人类分析环境演变丰富信息。第15页3.环境地球化学发展趋势环境地球化学发展趋势今后一段时期内环境地球化学研究中几个前沿问题：今后一段时期内环境地球化学研究中几个前沿问题：v地球化学环境与健康地球化学环境与健康v地球化学敏感及生态脆弱地域风化淋溶；地球化学敏感及生态脆弱地域风化淋溶；v环境微量物质与人体健康和生态效应关系。环境微量物质与人体健康和生态效应关系。v环境污染地球化学研究环境污染地球化学研究v地地气界面碳、硫及大气飘尘释放以及环境地球化学行为；气界面碳、硫及大气飘尘释放以及环境地球化学行为；v城镇和经济开发区地球化学环境基础调查以及矿山开发环境地球化学研究。城镇和经济开发区地球化学环境基础调查以及矿山开发环境地球化学研究。v环境改变地球化学统计研究环境改变地球化学统计研究v过去全球改变研究中气候信息提取；过去全球改变研究中气候信息提取；v地球化学环境信息系统模型和模拟；地球化学环境信息系统模型和模拟；v地球环境地史演化。地球环境地史演化。v农业地球化学研究农业地球化学研究v农作物生长地球化学研究（为农作物合理种植和选择肥料提供科学依据）；农作物生长地球化学研究（为农作物合理种植和选择肥料提供科学依据）；v农业矿物岩石资源开发；农业矿物岩石资源开发；v生态农业体系地球化学研究。生态农业体系地球化学研究。第16页第一章：环境问题与可连续发展第一章：环境问题与可连续发展 本章主要内容：本章主要内容：环境及其环境要素；环境问题；当前人类所面临环境问题；可连续发展。第17页第二节：环境问题第二节：环境问题 1.环境问题概念及划分环境问题概念及划分：a.概念：概念：所谓环境问题，是指作为中心事物人类与作为周围事物环境之间矛盾。当前所指环境问题，主要是人类利用环境不妥和人类社会发展中与环境不协调所致。环境问题内容包括到各个方面，如环境污染、生态破坏、人口急剧增加和资源破坏与枯竭等。第18页b.环境问题划分环境问题划分(1).原生环境问题原生环境问题是与人类活动无关，由自然界原来环境给人类造成，如许多自然灾害是大自然活动必定结果；又如疾病流行或一些地方病发生等。(2).次生环境问题次生环境问题是由人类活动引发环境质量改变，以及这种改变对人类生产、生活和健康影响问题。(3).社会环境问题社会环境问题是因为社会结构本身不合理所造成，如人口增加、城市膨胀、科技和教育结构不合理，以及经济发展不平衡带来社会结构和社会生活问题。需要注意是，普通讨论环境问题多指次生环境问题，但上述三类环境问题往往又是彼此联络、不易分割，尤其是讨论全球环境问题时，不可能不包括社会环境问题。第19页二、当代环境问题特点二、当代环境问题特点人类本身发展到一个关键时刻；人类本身发展到一个关键时刻；当代许多认为过程到了可与自然过程相匹敌程当代许多认为过程到了可与自然过程相匹敌程度；度；人类合成了各种自然界原本不存在地物质，它人类合成了各种自然界原本不存在地物质，它们对环境影响尚难以预料；们对环境影响尚难以预料；人类大规模干预环境一些活动可能造成一些自人类大规模干预环境一些活动可能造成一些自然过程不可逆改变；然过程不可逆改变；人类与环境矛盾中，人口增加已成为矛盾主要人类与环境矛盾中，人口增加已成为矛盾主要方面；方面；环境保护已成为公众、政府和国际都十分关切环境保护已成为公众、政府和国际都十分关切问题问题第20页三、世界当前面临几大环境问题三、世界当前面临几大环境问题 人口问题人口问题:人口急剧增加是当前环境首要问题。资源问题：资源问题：土地资源在不停降低和退化、森林资源在不停缩小、淡水资源出现严重不足、生物物种在降低、一些矿产资源濒临枯竭。生态破坏：生态破坏：全球性生态破坏主要包含：森林降低、土地退化、水土流失、沙漠化、物种消失等。环境污染环境污染：环境污染主要是指温室气体过量排放造成气候改变、广泛大气污染和酸雨沉降、臭氧层破坏、有毒化学物质污染危害及其全球气候改变。第21页第三节：环境保护第三节：环境保护 环境保护就是利用当代环境科学理论环境保护就是利用当代环境科学理论与方法，协调人类和环境关系，处理各与方法，协调人类和环境关系，处理各种环境问题，是保护、改进、创建环境种环境问题，是保护、改进、创建环境一切人类活动总称。一切人类活动总称。第22页环境保护内容：环境保护内容：大气污染防治；水污染防治；食物污染防治；土壤污染防治；自然保护和自然保护区。第23页第四节：可连续发展第四节：可连续发展一、可连续发展定义：一、可连续发展定义：普通将可连续发展了解为：既满足当代人需求，又不对既满足当代人需求，又不对后代人满足其本身需求能力组成危害发展。后代人满足其本身需求能力组成危害发展。这里隐含了两层含义：一是人类要发展，要满足人类发展需求；二是不能损害自然界支持当代人和后代人生存能力。所以，可连续发展被明确地了解为一个“正向”、“有益”过程，而且可望在不一样空间尺度和不一样时间尺度，作为一个标准去诊疗、去核查、去监测、去仲裁“自然社会经济”复杂系统健康程度。可连续发展表现为生态连续、经济连续和社会连续三大特征。其中生态连续是基础，经济连续是条件，社会连续是目标。人们共同追求应是自然经济社会复合系统连续、稳定、健康发展。第24页二、可连续发展战略基本思想二、可连续发展战略基本思想(一一)可连续发展勉励经济增加：可连续发展勉励经济增加：人类经过经济增加提升当代人福利水平，增强国家实力和社会财人类经过经济增加提升当代人福利水平，增强国家实力和社会财富。但可连续发展不但要重视经济增加数量，更要追求经济增加质量。富。但可连续发展不但要重视经济增加数量，更要追求经济增加质量。这就是说这就是说经济发展包含数量增加和质量提升两部分经济发展包含数量增加和质量提升两部分。(二二)可连续发展标志是资源永续利用和良好生态环境可连续发展标志是资源永续利用和良好生态环境：经济和社会发展不能超越资源和环境承载能力。可连续发展以自经济和社会发展不能超越资源和环境承载能力。可连续发展以自然资源为基础，同生态环境相协调。它要求在严格控制人口增加、提升然资源为基础，同生态环境相协调。它要求在严格控制人口增加、提升人口素质和保护环境、资源永续利用条件下，进行经济建设、确保以可人口素质和保护环境、资源永续利用条件下，进行经济建设、确保以可连续方式使用自然资源和环境成本，使人类发展控制在地球承载力之内。连续方式使用自然资源和环境成本，使人类发展控制在地球承载力之内。(三三)可连续发展目标是寻求社会全方面进步可连续发展目标是寻求社会全方面进步 发展本质应该包含改进人类生活质量，提升人类健康水平，创造一个保障发展本质应该包含改进人类生活质量，提升人类健康水平，创造一个保障人们平等、自由、教育和免受暴力社会环境。这就是说，在人类可连续发展系人们平等、自由、教育和免受暴力社会环境。这就是说，在人类可连续发展系统中，经济发展是基础，自然生态保护是条件，社会进步才是目标。统中，经济发展是基础，自然生态保护是条件，社会进步才是目标。人类共同追求目标，是以人为本自然一经济一社会复合系统连续、人类共同追求目标，是以人为本自然一经济一社会复合系统连续、稳定、健康发展。稳定、健康发展。第25页三、可连续发展基本标准三、可连续发展基本标准(一)公平性标准可连续发展公平性标准包含两个方面：一是本代人公平即代内之间横代内之间横向公平向公平。可连续发展要满足全部入基本需求，给他们机会以满足他们要求过美好生活愿望。二是代际间公平即世代纵向公平世代纵向公平。人类赖以生存自然资源是有限，当代人不能因为自己发展与需求而损害后代入满足其发展需求条件自然资源与环境，要给后代人以公平利用自然资源权利。(二)连续性标准资源永续利用和生态环境可连续性是可连续发展主要确保。人类在经济社会发展进程中，需要依据连续性标准调整自己生活方式，确定本身消耗标准，而不是盲目地、过分地生产、消费。(三)共同性标准实现可连续发展就是人类要共同促进本身之间、本身与自然之间协调，这是人类共同道义和责任。第26页四、可连续发展评价四、可连续发展评价为了对区域可连续发展情况做出诊疗，必须把区域可连续发展评价放在首位。区域可连续发展评价与规划是一个战略性、根本性、指导性，也带有风险性管理行为。区域可连续发展评价在于它是两种功效有机结合：从纵纵方方面面讲，即从过程角度出发，可连续发展评价强调资源世代分配、强调过程顺畅运行、强调社会发展稳定健康、强调人类在发展上伦理道德与责任感；从横横方方面面讲，即从区域系统瞬间场景出发，可连续发展强调结构均衡、强调生产链协调、强调供需关系平衡、强调社会管理有序。第27页第二章：地球环境第二章：地球环境 本章主要内容：本章主要内容：地球圈层结构地球圈层结构 ;地球大气环境；地球大气环境；地球水环境；地球水环境；地球生态环境（生态系统）；地球生态环境（生态系统）；地球各圈层与人类关系。地球各圈层与人类关系。第28页第一节：地球环境概述：第一节：地球环境概述：一、地球环境及其组成：一、地球环境及其组成：自然环境包含人类赖以生存环境要素，比如空气、阳光、自然环境包含人类赖以生存环境要素，比如空气、阳光、水、土壤、矿物、岩石和生物等，以及由这些要素组成各圈层，水、土壤、矿物、岩石和生物等，以及由这些要素组成各圈层，如大气圈、水圈、土壤圈、生物圈和岩石圈。这些要素和圈层如大气圈、水圈、土壤圈、生物圈和岩石圈。这些要素和圈层组成了人类生存环境和地理环境。组成了人类生存环境和地理环境。二、地球环境独特征二、地球环境独特征：地球环境丰富多样，适合生物生存和繁衍：地球上存在着地球环境丰富多样，适合生物生存和繁衍：地球上存在着大气、陆地和海洋；距地面大气、陆地和海洋；距地面151540km40km处有一个臭氧层，保护着处有一个臭氧层，保护着地球不受高能紫外线侵袭；大气中含有一定数量地球不受高能紫外线侵袭；大气中含有一定数量COCO2 2，使地表保，使地表保持适中温度，有利于生物生长持适中温度，有利于生物生长,地表上覆盖着一层或厚或薄土壤，地表上覆盖着一层或厚或薄土壤，为植物提供营养和生长基地。为植物提供营养和生长基地。地球独特征在于它是一个靠生命来捕捉、转移和储存太阳地球独特征在于它是一个靠生命来捕捉、转移和储存太阳辐射能，靠生命活动来驱动地球表层物质元素循环，靠生命过辐射能，靠生命活动来驱动地球表层物质元素循环，靠生命过程来调控并保持其远离天体物理学平衡开放系统。程来调控并保持其远离天体物理学平衡开放系统。第29页三、地球（生物）圈层演化及其作用三、地球（生物）圈层演化及其作用：约约46亿年时候：亿年时候：地球是一个炙热大火球，还没有圈层分化。地球外面包围着原始大气，主要由地球是一个炙热大火球，还没有圈层分化。地球外面包围着原始大气，主要由H H2 2、CHCH4 4、NHNH3 3和水蒸气等组成，是一个还原性大气圈。和水蒸气等组成，是一个还原性大气圈。在在38亿年左右：亿年左右：在某种机制作用下，地球上出现了水。水分蒸发和降雨，降低了地表温度产生在某种机制作用下，地球上出现了水。水分蒸发和降雨，降低了地表温度产生了河流、湖泊和海洋，为地球生命出现创造了最基本条件。了河流、湖泊和海洋，为地球生命出现创造了最基本条件。水出现是地球发育史第一水出现是地球发育史第一个重大事件。个重大事件。20亿年前后：亿年前后：地地球球上上出出现现了了较较为为进进化化细细菌菌和和蓝蓝藻藻等等生生物物。从从此此，开开始始了了一一个个新新生生命命过过程程光光合合作用，大气圈中首次出现作用，大气圈中首次出现O O2 2。生命出现是生命出现是地地球史上第二个重大事件。球史上第二个重大事件。到距今到距今1616亿年左右：亿年左右：一一个个含含氧氧大大气气圈圈终终于于形形成成。性性质质极极其其活活泼泼O O2 2对对大大气气圈圈进进行行了了一一场场“氧氧革革命命”，造造成成还还原原性性原原始始大大气气逐逐步步向向含含有有C0C02 2、H H2 20 0和和O O3 3氧氧化化性性大大气气转转化化。这这一一过过程程不不但但深深入入改改变变了了大大气气圈圈组组成成，而而且且0 03 3在在高高空空积积累累逐逐步步形形成成了了保保护护地地球球臭臭氧氧层层，为为更更高高等等海海洋洋生生物物进进化化和生命登陆创造了条件。和生命登陆创造了条件。1616亿亿年年后后，生生物物进进化化过过程程加加速速。1212亿亿年年前前出出现现最最早早真真核核细细胞胞。5 5亿亿年年前前出出现现海海洋洋无无脊脊椎椎动动物物，4.54.5亿亿年年以以前前，哺哺乳乳类类动动物物出出现现在在2 2亿亿年年前前。今今天天，大大约约有有500500万万至至50005000万万种种生生物物组组成成了了五五彩彩摈摈纷纷生生物物界界，组组成成了了包包含含人人类类在在内内生生物物圈圈。地地球球各各圈圈层层发发育育过过程程中中生物能动作用起有主要作用。生物能动作用起有主要作用。第30页第二节：大气圈第二节：大气圈 一、大气圈组成与结构一、大气圈组成与结构.组成：组成：大气是由干洁大气、水汽及气溶胶质粒子三部分组成。大气是由干洁大气、水汽及气溶胶质粒子三部分组成。1.干洁空气干洁空气：大气中除去水汽和杂质空气称为干洁空气。其组成成份最主要是氮、大气中除去水汽和杂质空气称为干洁空气。其组成成份最主要是氮、氧、氩三种气体，。还有少许二氧化碳、臭氧、各种氮氧化合物及其它一些氧、氩三种气体，。还有少许二氧化碳、臭氧、各种氮氧化合物及其它一些惰性气体惰性气体(表表2-1)2-1)。2.2.水汽：水汽：大气中水汽起源于海洋、湖泊、江河、沼泽、潮湿地面及植物表面蒸大气中水汽起源于海洋、湖泊、江河、沼泽、潮湿地面及植物表面蒸发或蒸腾作用。发或蒸腾作用。3.3.固体杂质（气溶胶粒子）：固体杂质（气溶胶粒子）：固体杂质（或大气气溶胶粒子）是指悬浮于空气中液体和固体粒子，固体杂质（或大气气溶胶粒子）是指悬浮于空气中液体和固体粒子，包含水滴、冰晶、悬浮着固体灰尘微粒、烟粒、微生物、植物抱子花粉以及包含水滴、冰晶、悬浮着固体灰尘微粒、烟粒、微生物、植物抱子花粉以及各种凝结核和带电离子等。各种凝结核和带电离子等。4.4.大气污染物大气污染物 人类活动所产生一些有害颗粒物和废气，可分为两类：一类是有害气人类活动所产生一些有害颗粒物和废气，可分为两类：一类是有害气体，如体，如SO2SO2、COCO、CH4CH4、N2ON2O、H2SH2S、HFHF等；另一类是灰尘烟雾，如煤烟、煤尘、等；另一类是灰尘烟雾，如煤烟、煤尘、水泥、金属粉尘等。水泥、金属粉尘等。第31页表2-1大气组成成份体积混合比体积混合比成份体积混合比体积混合比氮(N2)0.78083氪(Kr)1.110-6氧(O2)0.20947氙(Xe)0.110-6氩(Ar)0.00934氡(Rn)0.510-6二氧化碳(CO2)0.00035甲烷(CH4)1.710-6氖(Ne)1.8210-6一氧化二氮(N2O)0.310-6氦(He)5.210-6臭氧(O3)10-5010-6第32页、大气圈结构、大气圈结构 按大气温度随高度分布特征可把大气分为对流层、平流层、中间层、热层和外层(图21)。1)对流层：对流层：大气圈最下一层，平均厚度在高纬度地域为89km，中纬度地域为10.12km，低纬度地域为1718km。2)2)平流层：平流层：从对流层顶以上到大约50Km左右高度为平流层。3)3)中间层：中间层：平流层顶以上到大约80km一层为中间层。4)4)热层热层(或暖层或暖层)：中间层顶以上到800km高空属于暖层。5)5)外层（或逸散层）：外层（或逸散层）：是指热层以上大气层，即800km高度以上大气层属散逸层。第33页地球大气层结构地球大气层结构第34页二、地球大气平衡对生命影响二、地球大气平衡对生命影响 组成地球大气各种成份可分为稳定组分和不稳定组分。组成地球大气各种成份可分为稳定组分和不稳定组分。氮、氧、氩、氦、氪、甲烷、氢、氖等，这些气体之间百分氮、氧、氩、氦、氪、甲烷、氢、氖等，这些气体之间百分比，从地表到比，从地表到90km90km高度范围内都是稳定，属稳定组分；不稳高度范围内都是稳定，属稳定组分；不稳定组分包含二氧化碳、二氧化硫、臭氧和水汽等。定组分包含二氧化碳、二氧化硫、臭氧和水汽等。不稳定组分不稳定组分COCO2 2、O O3 3等浓度改变对生物圈会造成极大影响。等浓度改变对生物圈会造成极大影响。作为大气微量组分作为大气微量组分C0C02 2和和0 03 3等气体浓度已经发生实质性改变则等气体浓度已经发生实质性改变则是不争事实，当前还没有观察到大气氧浓度这种戏剧性改变。是不争事实，当前还没有观察到大气氧浓度这种戏剧性改变。大气圈各组分之间平衡是地球环境亿万年来发育结果。大气圈各组分之间平衡是地球环境亿万年来发育结果。保持这种平衡乃是维护生物圈所必须，破坏这种平衡就是破保持这种平衡乃是维护生物圈所必须，破坏这种平衡就是破坏生命基础。然而，人类社会实现工业化以来，规模和强度坏生命基础。然而，人类社会实现工业化以来，规模和强度日益加大人类活动正在破坏这种平衡，这是人类面临重大环日益加大人类活动正在破坏这种平衡，这是人类面临重大环境问题之一。境问题之一。第35页第二节：水圈第二节：水圈 一、水圈组成一、水圈组成水分布地 球 水 体 总 质 量 为 1.51018t，体 积 约1.41018m3：，其中，海洋水约占97.212，大陆表面水约占2.167，地下水为0.619，大气水占0.001(表22)。从表中能够看出，地球上水体分布是极不均匀，能被人类饮用淡水只占全部水体一小部分，而且大部分又为固结在两极及高山地域固态水。第36页地球上水分布分布类型水量（104km3)百分比（）海洋132,00097.212陆地表面水河流0.1250.0001淡水湖12.50.0092咸水湖10.40.0077冰川29202.15地下水土壤6.70.0049浅层地下水4200.31深层地下水4140.305生物水1.30.001总计135,786,145100第37页水类型水类型按天然水所处环境不一样可分为：海水、大气水和陆按天然水所处环境不一样可分为：海水、大气水和陆地水地水3 3类类。1海水海水(sea water)海洋是地球表面最大积水盆地，是水圈主体。海洋是地球表面最大积水盆地，是水圈主体。海水温度常随纬度和水深改变而改变，低纬度地海水温度常随纬度和水深改变而改变，低纬度地域海水温度较高；深部海水温度较稳定，常在域海水温度较高；深部海水温度较稳定，常在(-1(-14)4)之间，但表层海水温度改变较大。海水密度取决之间，但表层海水温度改变较大。海水密度取决于海水盐度和温度，于海水盐度和温度，00时，正常盐度时，正常盐度(35(35)海水密度海水密度为为1.02g1.02gcmcm3 3，密度随盐度增加而增加但随温度增高，密度随盐度增加而增加但随温度增高而降低。通常深部海水密度较大，而浅处较小；近岸而降低。通常深部海水密度较大，而浅处较小；近岸边较大，而海洋中心较小。海水压力每加深边较大，而海洋中心较小。海水压力每加深10 m10 m约增约增加加105Pa105Pa。海水透明度是指海水透过光线能力，普通近。海水透明度是指海水透过光线能力，普通近岸带海水透明度低，而远岸海水透明度高。岸带海水透明度低，而远岸海水透明度高。第38页2.陆地水陆地水 陆地水主要包含地面流水、地下水、湖泊与沼泽及冰川。陆地水主要包含地面流水、地下水、湖泊与沼泽及冰川。(1)地面流水地面流水地面流水是指沿陆地表面流动水体，其水源主要有大气降水、冰雪融水、地下水和湖泊。(2)地下水地下水地下水是埋藏在地表以下岩石和涣散堆积物空隙中水体。水源主要来自地面流水和大气降水，经过岩石或涣散堆积物空隙下渗而保留在地表以下。常见泉、水井就是地下水在地表露头。(3)湖泊与沼泽湖泊与沼泽湖泊湖泊是陆地上较大集水洼地，全世界湖泊总面积约27105km2，占陆地面积18。沼泽沼泽是陆地上潮湿积水、喜湿性植物大量生长并有泥炭堆积地方。沼泽主要分布在湿润气候区，不论热带、温带和寒带都可产生。(4)(4)冰川冰川冰川冰川是指由积雪形成、并能运动冰体。它是陆地上以固体形式存在水。现在陆地上冰川主要分布于地球两极及高山地域，覆盖陆地面积10，集中了全球85淡水。第39页3大气水大气水 大大气气水水是是指指存存在在于于大大气气圈圈中中水水，它它以以汽汽态态形形式式存存在在。据据估估算算，大大气气中中水水总总量量约约为为1.3101.3101313m m3 3：，而而绝绝大大多多数数分分布于大气圈对流层中。我们通惯用湿度表示大气中水含量。布于大气圈对流层中。我们通惯用湿度表示大气中水含量。大大气气水水对对地地球球温温度度能能起起到到“温温室室效效应应”，使使地地球球表表面面温温度度保保持持恒恒定定。水水汽汽与与CO2CO2一一样样，能能吸吸收收大大量量来来自自地地面面长长波波热热辐辐射射。把把太太阳阳辐辐射射能能量量截截留留住住，使使大大气气升升温温。据据研研究究，假如大气圈水分含量降低假如大气圈水分含量降低5050，气温将降低，气温将降低55左右。左右。第40页二、水圈循环二、水圈循环地地球球上上各各种种形形态态水水，在在太太阳阳辐辐射射和和地地心心引引力力作作用用下下，不不停蒸发、输送、凝结、降落往复循环过程就组成水循环。停蒸发、输送、凝结、降落往复循环过程就组成水循环。水水循循环环是是一一个个巨巨大大动动态态系系统统，它它将将地地球球上上各各种种水水体体连连接接起起来来组组成成水水圈圈，使使得得各各种种水水体体能能够够长长久久存存在在，并并在在循循环环过过程程中中进进入入大大气气圈圈、岩岩石石圈圈和和生生物物圈圈，组组成成一一个个循循环环联联络络有有机机整整体，从而使水能被周而复始地重复利用，成为再生性资源。体，从而使水能被周而复始地重复利用，成为再生性资源。水水圈圈循循环环可可分分为为自自然然循循环环和和人人为为循循环环，我我们们通通常常所所说说是是水自然循环。水自然循环。第41页图2-2全球水循环过程（通量单位为1015kg/a，各源汇中水量用占全球总水量百分比表示）第42页三、水圈对生命主要作用三、水圈对生命主要作用 无色透明水允许太阳光中可见光和波长较长紫外线部分能够透过，无色透明水允许太阳光中可见光和波长较长紫外线部分能够透过，使光合作用所需光能能够抵达水面以下一定深度，而对生物体有使光合作用所需光能能够抵达水面以下一定深度，而对生物体有害短波紫外线则被阻挡在外。害短波紫外线则被阻挡在外。水是一个极好溶剂，为生命过程中营养物和废弃物传输提供了最水是一个极好溶剂，为生命过程中营养物和废弃物传输提供了最基本媒介。基本媒介。水高比热水高比热4.18J4.18J(g(g)、高蒸发烧、高蒸发烧 在在2020下为下为2.4kJ2.4kJgg使得地球上海洋、湖泊、河流等水体，白天吸收抵达地表太阳光使得地球上海洋、湖泊、河流等水体，白天吸收抵达地表太阳光热量，夜晚又将热量释放到大气中，防止了猛烈温度改变，使地热量，夜晚又将热量释放到大气中，防止了猛烈温度改变，使地表温度长久保持在一个相对恒定范围内。表温度长久保持在一个相对恒定范围内。水在水在44时密度最大，这一特征在控制水体温度分布和垂直循环时密度最大，这一特征在控制水体温度分布和垂直循环中起着主要作用。中起着主要作用。冰轻于水冰轻于水 冰密度只有冰密度只有0.92g/cm0.92g/cm3 3。能够浮在水面上。这一特征。能够浮在水面上。这一特征对水下生物含有十分主要意义。对水下生物含有十分主要意义。第43页第三节：土壤圈第三节：土壤圈 土土壤壤圈圈是是指指岩岩石石圈圈最最外外面面一一层层疏疏松松部部分分，其上或里面有生物栖息。其上或里面有生物栖息。土土壤壤圈圈是是组组成成自自然然环环境境五五大大圈圈之之一一，它它与与大大气气圈圈水水圈圈同同等等主主要要，为为第第三三大大环环境境要要素素。土土壤壤圈圈是是联联络络有有机机界界和和无无机机界界中中心心步步骤骤，也也是是与与人类关系最为亲密一个步骤要素。人类关系最为亲密一个步骤要素。第44页一、土壤组成一、土壤组成土壤为由固相(矿物质、有机质)、液相(土壤水分或溶液)和气相(土壤空气)等三相物质四种成份有机地组合在一起组成一个特殊物质。可分为：1.无机组成（矿物质）原原生生矿矿物物主要有硅硅酸酸盐盐类类：橄榄石、石榴子石、锆石、辉石、角闪石、滑石、黑云母、白云母、钾长石、钠长石、钙长石。碳碳酸酸盐盐类类：方解石、白云石。氧氧化化物物，氢氢氧氧化化物物：石英、针铁矿、赤铁矿、褐铁矿、水铝矿、硬水铝矿等。硫硫酸酸盐盐类类：石膏。硫硫化化物物类类：黄铁矿。磷酸盐类：磷灰石等。次次生生矿矿物物是原生矿物在成土过程中新生成矿物，包含各各种种简简单单盐盐类类、次次生生氧氧化化物物和和铝铝硅硅酸酸盐盐类类，主要是：方解石、白云石、石膏、芒硝、针铁矿、褐铁矿、伊利石、蒙脱石和高岭石等。第45页2.有机质土壤有机质是指以各种形式存在于土壤中有机化合物，其含量普通仅占百分之几。土壤有机质可分为两大类：普通有机物和腐殖质。3.机械组成土壤是由粗细不等土壤颗粒组成，这种粗细不等土粒按不一样百分比组合称为土壤机械组成，又称土壤质地。4.土壤溶液（水分）土壤溶液是土壤水分及其所含气体、溶质和悬浮物质总称。第46页二、土壤性质二、土壤性质1.土壤剖面：土壤形成过程中，因为物质在土壤中垂直迁移和累积结果，促使土壤中物质发生淋溶和聚集，因而在土壤层次上发生垂向分化，并可划分出不一样土层。2.土壤物理性质：土壤物理性质是土壤基本性质，它包含土壤质地、结构、比重、容量、空隙度、颜色、温度等。3.土壤化学性质：土壤化学性质主要表现为土壤胶体性质、土壤酸碱度和氧化还原反应三个方面。土壤溶液中胶体颗粒担当着离子吸收和保留作用；土壤溶液酸碱度决定着离子交换和养分有效性；土壤溶液氧化还原反应则影响着有机质分解和养分有效性程度。第47页土壤剖面单个土体土体枯枝落叶层腐殖质层淋溶层淀积层母质层第48页三、土壤圈与人类关系土壤含有肥力，也就是含有提供和调整水、气、热和营养元素能力，为植物生长提供了必要条件。地球半径约为6400km而地表土壤厚度仅为几十厘米，相比之下微乎其微，但却正是这薄薄一层土壤，才使得地球上有了辽阔森林、农田和草场，人类得以从中取得宝贵生产和生活资源。尽管人类日益紧迫地面临土地匮缺问题，不过，人类在其经济、政治和军事活动中依然有意无意地伤害关系到人类衣食住行土壤圈。人类对土壤圈较严重影响包含荒漠化、水土流失、盐渍化和水