环境地理讲座.ppt

2019/12/7,1,环境地理,退出,进入,环境地理学（EnvironmentalGeography）是地理学与环境科学之间的边缘学科，它以区域人类环境系统为对象，是研究某一区域人类环境系统的发生与发展、组织与结构、调解与控制以及改造与利用的科学，具有应用科学与基础科学的双重性。,2019/12/7,2,环境地理,第四节地球环境系统的能量平衡,第一节地球大气环境,第二节地球水环境,第三节地球土壤环境,退出,首页,上页,下页,作业,参考教材,2019/12/7,3,一、大气温度层结人们通常把静大气的温度在垂直方向上的分布，称为大气温度层结。,第一节地球大气环境,放大,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,4,1.对流层：厚度12km（818km）,特点：气温随高度的增加而降低。,原因：热源是地面的长波辐射。,现象：含有全部大气质量的3/4。集中了几乎全部水蒸气。天气现象：风、雨、雷、电空气的垂直上升速度可高达3040m/s通常的大气污染发生在这一层，污染物的迁移转化过程也发生在这一层。,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,5,2.平流层：厚度：1755km,特点：25km以下气温基本不变，2555km温度随高度的增加稍有上升。由于温度下低上高，所以没有垂直方向的运动，只能随地球的自转产生平流运动。,原因：形成臭氧分子时，吸收大量紫外线放热。,现象：没有天气现象。污染物难以扩散，能形成一薄层而遍布全球,甚至可滞留达数年之久。,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,6,3.中间层(高空对流层):厚度：5585km,特点：气温随高度的增加而降低，顶部达-92，空气的垂直运动相当强烈。,原因：可能是（臭）氧分解吸热，高空吸收辐射的物质（尤其是臭氧）减少。,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,7,特点：温度随高度的增加迅速上升。,原因：空气稀薄，在紫外线和宇宙射线的辐射下，N2、O2被分解为离子，使大气处于高度电离状态。,5.逸散层：厚度800km以上（到20003000km）,特点：地球引力小，大气质点向星际空间逃逸。,4.热层（暖层、电离层）厚度：85800km,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,8,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,9,二、大气稳定度1.大气稳定度是指气层的稳定程度，或者说大气中某一高度上的气块在垂直方向上相对稳定的程度。一般地讲，大气温度垂直递减率越大，气块越不稳定，反之，气块就越稳定。如果形成等温或逆温状态，这时对大气垂直对流运动形成巨大障碍，地面气流不易上升，地面污染物难以借气流上升而扩散。,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,10,2.逆温现象对流层中的一种反常现象，气温随高度的增加而增加，这时气层稳定性特强，对大气中垂直运动的发展起阻碍作用。,近地面层的逆温：辐射逆温、乱流逆温、融雪逆温、地形逆温等自由大气的逆温：平流逆温、下沉逆温、锋面逆温,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,11,辐射逆温：是地面因强烈辐射而冷却所形成。条件：平静而晴朗的夜晚。多发生在距地面100150m高度内。地形逆温：在盆地和谷地中，由于山坡散热快，冷空气斜坡下滑，在盆地和谷地内聚积，暖空气上升，形成地形逆温。下沉逆温：高空大规模下沉的气流，在下沉运动终止的高度形成下沉逆温。锋面逆温：两气团相遇时，暖气团位于冷气团之上，可形成锋面逆温。,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,12,3.影响大气污染物迁移的因素,（1）风和大气湍流的影响,退出,首页,上页,下页,在摩擦层中大气稳定度较低，污染物可自排放源向下风向迁移，从而得到稀释，也可随空气的铅直对流运动使得污染物升到高空而扩散。在自由大气中的乱流及其效应通常极微弱，污染物很少到达这里。,2019/12/7,13,（2）天气形势和地理形势的影响,退出,首页,上页,下页,天气形势是指大范围气压分布的状况。局部地区的扩散条件与大型的天气形势是互相联系的。不利的天气形势和地形特征结合在一起常常可以使某一地区的污染程度大大加重。,逆温现象：如：高压区形成下沉逆温，加重局部污染。,2019/12/7,14,海陆风：白天海风（海上吹向大陆）夜间陆风（陆地吹向海洋）城郊风：形成烟幕,导致市区大气污染加剧。山谷风：白天谷风（沿山坡的上升气流）夜间山风（冷空气沿坡下滑）山谷风转换时，往往造成严重的空气污染。,退出,首页,上页,下页,地理地势：局地环流,2019/12/7,15,小结：风和大气湍流越强，污染源排出的污染物越易散开，降低局部污染。而逆温和局地环流加重了局部污染。,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,16,三、硫酸烟雾型污染（伦敦烟雾、还原烟雾）,马斯河谷烟雾事件：1932.12.15比利时马斯河谷工业区，60人死亡，数千人发病。,多诺拉烟雾事件：1948.10.2631美国宾夕法尼亚州，多诺拉镇，6000人患病，17人死亡。,*伦敦烟雾事件：1952.12.58英国伦敦，5天内4000人死亡，伦敦分别于1873，1952，1956，19571962共12次，死亡近万人。,我国空气污染就是以煤烟为主的硫酸烟雾型污染。,图片,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,17,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,18,硫酸型烟雾：主要是由于燃煤而排放出来的SO2、颗粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸盐颗粒物所造成的大气污染现象。,特征：黄色烟雾，属于还原型混合物，由燃煤引起。SO2等中毒，对呼吸道有刺激作用。,产生条件：冬季，气温较低（4以下），湿度较高，日光较弱的气象条件下，上空形成一道逆温层。,污染物：SO2（煤烟）、SO3（酸雾）、颗粒物（硫酸盐）。,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,19,四、臭氧层的形成与耗损,1.位置：平流层（1755km）。主要存在1050km范围，再2025km达峰值。,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,20,2.清洁大气O3的平衡机制,形成：,消耗：,上述过程处于动态平衡，因而臭氧浓度保持恒定。,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,21,3.污染物在O3耗损过程中起催化剂作用,（1）平流层中NOx（NO、NO2）（2）平流层中的HOxHO、HO2、(H)（3）平流层中的ClOx（Cl、ClO）人为源：氯氟烃制冷剂的性质：常温下液体，温度稍高变成气体，无毒、不易点燃，80年代末，冰箱、空调主要使用氟里昂。CFCl3(CFC-11)+hCFCl2+ClCF2Cl2(CFC-12)+hCF2Cl+Cl,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,22,破坏机理：,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,23,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,24,4.危害,臭氧层能够吸收99%以上来自太阳的紫外辐射，如果臭氧层减少10%，紫外辐射增加1920%，皮肤癌增加1525%，一些生物物种灭绝，将使2/3的作物减产。,5.南极的臭氧洞现象,危害图示,图示,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,25,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,26,点击图片移动并放大,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,27,第二节地球水环境,一、天然水的组成,1.组成,相关链接中国水资源,退出,首页,上页,水的总含盐量（TDS）TDS=Ca2+Mg2+Na+K+HCO3-+SO42-+Cl-,世界水资源状况,下页,2019/12/7,28,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,29,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,30,2水中的金属离子pH值的减小，可以明显增加金属离子的含量。3气体在水中的溶解性（1）氧气在水中的溶解度氧在干燥大气中的含量为：20.95%（体积）2.610-4mol/L氧在水中的摩尔浓度（氧在水中的溶解度8.3210-3g/L）（2）CO2的溶解度干大气中含量0.0314%（体积）CO2在水中的平衡浓度1.2410-5mol/L4水生生物自养生物（生产者）大部分植物异养生物大部分动物,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,31,二、水体自净,清洁区：表面未被污染，氧及时得到补充。分解区：水体中溶解氧下降，细菌个数增加。腐败区：溶解氧消耗殆尽，水体进行缺氧分解。恢复区：有机物降解接近完成，溶解氧上升并接近饱和。清洁区：水体环境改善，又恢复致原始状态。,水体自净,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,32,富营养化在高生产率的水中藻类生长旺盛，死藻的分解引起水中溶解氧的降低，这种情况常称为富营养化。,赤潮次数,赤潮,水华,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,33,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,34,点击放大,浮游生物赤潮,海洋赤潮,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,35,水华,点击移动并放大,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,36,判断营养化的重要参数：许多情况下（地表淡水系统中），磷酸盐是限制的营养物，总P。而在海水系统中往往是氨氮和硝酸盐限制植物的生长和总的生产量，总N。生物需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）。水中溶解氧的浓度（DO）。有些情况下，CO2是限制因素。叶绿素a。,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,37,2形成条件（1）N、P等营养元素过量。来源于大气、家畜、化肥、水产养殖、洗涤用品等。（2）缓慢的水流状态。（3）适宜的温度（夏季）、光线、pH（79）。,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,38,3危害（1）藻类、或浮游生物大量繁殖，水质变臭。水体中的藻类本来以硅藻和绿藻为主，蓝藻、红藻、或浮游生物大量出现是富营养化的征兆，水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。（2）藻类、或浮游生物的分泌物和分解物含有毒素。（3）水体中DO下降，鱼类等水生动物大量死亡。（4）富营养化了的水体，即使切断外界营养物质的来源，水体也很难自净和恢复到正常状态。（5）水流变缓，河流深度变浅，甚至沼泽化。,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,39,(一)汞Hg1.汞的天然本底值地球岩石圈内汞的浓度为0.03g/g；土壤：0.030.10g/g；水：0.21.0g/L。（泉水80g/L）,退出,首页,上页,下页,一般指显著毒性的元素，主要是Hg、As、Cd、Pb、Cr,四、水体的重金属污染,2019/12/7,40,2环境中汞的来源（1）化学工业：氯碱：生产1t氯碱，流失汞100200g乙醛：生产1t乙醛，损耗汞515g（2）农业：农药：种子杀真菌剂C2H5H9Cl(氯化乙基汞)防霉剂二硫代二甲氨基甲酸苯基汞（3）生活：高压汞灯、温度计（4）汞齐,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,41,3.汞存在的特点（1）能以零价态存在于大气、土壤和天然水中（2）汞及其化合物特别容易挥发汞有机汞无机汞（3）溶解络合性Hg2+与Cl-发生强的络合作用，使Hg(OH)2和HgS溶解,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,42,1953年在日本九州南部熊本县水俣湾附近发现第一个水俣病患者，以后新泻县也相继出现类似水俣病的症状。1963年分离出CH3HgCl结晶，到1972年发现了283个病例，死亡100多人，仅水俣镇受害居民10000多人。,4.水俣病和汞的甲基化,退出,首页,上页,下页,典型案例,2019/12/7,43,抗议,患者,水俣病甲基汞来源：由乙炔法生产氯乙烯和乙醛时使用汞盐作催化剂，废物经微生物作用形成甲基汞，进入鱼体，进入人体。,退出,首页,上页,下页,后代,2019/12/7,44,（1）微生物甲基钴氨酸转移酶进行汞的甲基化,（2）甲基钴氨素再生,甲基钴胺素,水合钴胺素,甲基汞,退出,首页,上页,下页,甲基汞,人体,2019/12/7,45,退出,首页,上页,下页,5.毒理分析,甲基汞与蛋氨酸结合，还能与核糖核酸结合。出现中枢神经系统症状。,蛋氨酸,症状：头痛、头晕、肢体麻木和疼痛语言障碍视野缩小听力障碍肌体震颤，运动失调。,致病性汞：甲基汞、乙基汞和丙基汞,2019/12/7,46,6.工业治理和人体治疗方法（1）CH3Hg+被某些细菌降解而转化为甲烷和汞；如：日本的K62假单胞菌新技术：CH3Hg+2H（H2）Hg+CH4+H+（2）医用络合剂；（3）消除汞最活跃的部位是肾、肝、毛发等。,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,47,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,48,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,49,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,50,（二）镉Cd(1)背景值：土壤：0.012.0ppm（日本把1.00ppm作为污染临界值）地壳中：0.2ppm。,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,51,(2)来源颜料：硫化镉类、硫化硒镉类聚氯乙烯的盐类稳定剂，硫酸镉生产不锈钢的重要原料。电镀、镍镉电池含有镉的杀菌剂(3)存在：水生生物对镉有很强的富集能力，尤其是水生植物，富集系数1000。Zn的存在可抑制植物对镉的吸收。,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,52,(4)骨痛病（痛痛病）发生在日本富山县神通川流域。原因：日本富山县冶炼厂排出的含镉废水和废气污染了附近农田，该地居民长期食用镉污染的污水和稻米，引起慢性镉中毒，患者百余人。,事件回放,患者图示,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,53,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,54,症状：初期表现为腰、背、膝关节疼痛，后期骨骼变形，身长缩短，刺痛加剧，骨脆易折，全身骨折处达73处（72处），身长缩短30厘米，病态十分凄惨。一般潜伏期28年，长者达1030年，患者多数平均年龄4754岁。,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,55,第三节地球土壤环境,一、土壤圈的结构1.土壤圈的组成（1）覆盖层（A0）：地面上的枯枝落叶构成。（2）淋溶层（A）：土壤有机质大部分在这层，金属离子和粘土颗粒在此层被淋溶得最显著，也是生物最活跃的一层。（3）淀积层（B）：受纳来自上一层淋溶出来的有机物、盐类和粘土颗粒类物质。（4）母质层（C）：风化的成土母岩构成。（5）基岩（D）：未风化的基岩（岩石）。,图示,退出,首页,上页,下页,图片,2019/12/7,56,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,57,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,58,2.土壤的组成土壤矿物质（占90%）：是岩石经过物理风化和化学风化形成的。（1）原生矿物：各种岩石（主要是岩浆岩）受到程度不同的物理风化而未经化学风化的碎屑物。（2）次生矿物：它们大多数是由原生矿物经化学风化后形成的新矿物，其化学组成和晶体结构都有所改变。岩石的化学风化主要分为三个历程：氧化、水解、酸性水解。,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,59,二、土地的荒漠化,荒漠化：是由于气候变化和人类活动等因素所造成的干旱、半干旱和干燥半湿润地区的土地退化。,沙漠：在我国广义上沙漠就是指荒漠，狭义上指沙质荒漠，是荒漠的一种。,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,60,1.荒漠化的类型,（1）风蚀荒漠化风蚀荒漠化是指由风蚀和风积形成的荒漠化类型。（2）水蚀荒漠化水蚀荒漠化是以流水作用侵蚀为动力形成的荒漠化类型。（3）土壤盐渍化主要指不合理的灌溉而形成的土壤次生盐渍化。（4）冻融荒漠化发生在高海拔地区，由于季节和昼夜温差较大，岩体或土壤因剧烈的热胀冷缩而形成的滑坡。（5）植被的长期退化表现为草原群落盖度明显降低，单位面积产草量下降，群落组成改变，可食性草类减少，有毒草类增加。,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,61,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,62,总之，我们可以将荒漠化的发生和形成大致概括为，荒漠化是人类活动与自然因素共同作用的结果。气象条件决定了荒漠化的必然性和广泛性；人类活动决定了土地退化的程度和可逆性，同样，诱发、加速、延缓、推动一些类型的荒漠化。,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,63,2.沙尘暴、扬沙、浮尘,相关链接,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,64,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,65,相关链接,三、土壤农药污染,杀虫剂、杀菌剂、除草剂、及动植物生长调节剂,寂静的春天,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,66,退出,首页,上页,下页,1962年出版,2019/12/7,67,1.有机氯农药,退出,首页,上页,下页,DDT(p,p-二氯二苯基三氯乙烷),林丹（99%以上的-六六六）,发明者,2019/12/7,68,PaulHermannMller保罗赫尔曼缪勒(18991965)瑞士化学家，1948年诺贝尔生理医学奖得主。,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,69,早期使用的有敌敌畏、对硫磷（1605）、甲拌磷（3911）、内吸磷，高效高毒；晚期使用的有乐倍硫磷（百治图）、乐果、敌百虫、敌杀死、马拉硫磷。目前超过150种。,2.有机磷农药,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,70,（1）物化性状油状液体，微溶于水，易溶于有机溶剂，中等毒性，熏、蒸、胃毒、触杀作用。,（2）中毒机理对生物体内的胆碱酯酶有直接抑制作用。引起乙酰胆碱在人体内大量蓄积。,退出,首页,上页,下页,敌敌畏,2019/12/7,71,（2）中毒症状,轻度：头痛、头晕、恶心、呕吐、胸闷、无力、视力模糊、瞳孔缩小、酶活力50%70%中度：出现多汗、流泪、流涎、鼻液分泌、支气管收缩和分泌过多，消化液分泌增多，肌肉抽搐，腹痛、腹泻、血压不稳，酶活力30%50%重度：唾液及消化液分泌急剧增多，可出现肌无力加重，瞳孔小如针尖，呼吸困难、紫绀、肺水肿、大小便失禁，昏迷、惊厥、脑水肿、最后因呼吸麻痹而死亡。酶活力30%以下。,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,72,（4）消除：洗涤（洗涤灵）、去皮、烹调。急性中毒：肥皂水清洗接触部位；眼用2%NaHCO3；阿托品和（碘）解磷定、氯磷定等胆碱酯酶复活剂进行解毒和治疗。,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,73,第四节地球环境系统的能量平衡,一、地球的热平衡太阳以短波辐射的方式向地球传送热能与光能，这些短波辐射照射在地球表面物质（空气、水、土壤、植物等）上，使它们获得能量，升高温度。与此同时，这些物质又以长波辐射的方式（如红外线）向宇宙空间释放能量。这是一种动态平衡，在这种平衡中，地球表面的温度可以保持相对稳定。,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,74,（1）太阳活动和日地距离（2）温室气体和大气颗粒物（3）其它因素。如：日月引力能（潮汐）、宇宙辐射能（宇宙射线）、陨击能、地球本身放射性物质所放出的核能。科学家詹姆士汉森是最早提出气候变化威胁的科学家，他指出，人类生产和生活中所排放的温室气体已经成为气候变化的主要因素。,影响因素：,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,75,二、温室效应,大气中的CO2等吸收了地面辐射出来的红外光，把能量截留于大气之中，从而使大气温度升高，这种现象，称为温室效应。,作用体系：太阳、大气层、地表,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,76,1.温室气体,(1)CO2（占60%）：强烈吸收12001630nm红外光,18601949：排放510亿吨19501987：排放1300亿吨19872000：排放600亿吨,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,77,(2)水蒸气：700850nm近红外、11001400nm近红外（弱）,(3)甲烷（15%）：1987年排放2.55亿吨，2030倍CO2温室效应,(4)氯氟烃（17%）：1987年排放77万吨，2万倍CO2温室效应,(5)N2O（氧化亚氮）（6%）,(6)其他：CO、O3等,退出,首页,上页,下页,2019/12/7,78,2.危害(预测),高纬度和低纬度的温差将明显减小，而使大气环流运动状态发生变化，对北半球影响更为严重。（厄尔尼诺次数增加）降水可能增