环境地化.ppt

环境地球化学 EnvironmentalGeochemistry 环境地球化学第2页 课程简介 面向地质学 工程地质学等专业所需基础知识化学 地球化学等应用学科课程普通地质学 古生物地史学 第四纪地质学以及矿物岩石学等专业基础课环境科学及其相关学科的专业知识学习方法 讲授 专题讨论和学生查阅文献相结合的互动式教学 旨在课程结束后学生能够掌握学习和科研方法 环境地球化学第3页 主要授课内容 课程内容环境地化的研究内容 方法 发展历史和研究现状以及与环境地化相关的某些相关问题过去全球变化信息载体的地球化学研究方法人类与地球化学环境的关系 环境地球化学第4页 教材与文献 教材杨忠芳等 现代环境地球化学 北京 地质出版社 1999中国科学院地球化学研究所编 高等地球化学 北京 科学出版社 1998 379 433戎秋涛 翁焕新编 环境地球化学 北京 地质出版社 1989文献黄润华 贾振邦编 环境学基础教程 北京 高等教育出版社 1999 1 11EldonDEnger BradleyF Smith EnvironmentalScience AstudyofInterrelationships 北京 清华大学出版社 2000刘本培 蔡运龙主编 地球科学导论 北京 高等教育出版社 2000 139 301张兰生 方修琦 任国玉编著 全球变化 北京 高等教育出版社 2000戴树桂主编 环境化学 北京 高等教育出版社 2000国内外各类刊物及地质系网页 教师提供 有关文献 环境地球化学第5页 课程要求 授课熟悉和掌握 环境地球化学 的研究内容 方法以及该学科的当前发展动向和面临的问题学会利用环境地球化学的研究方法解决当前人类所面临的环境问题及在研究全球变化和过去全球变化信息提取过程中的作用了解地球化学环境与人类健康的辨证关系考核科研小报告 专题论文以及课堂讨论相结合 环境地球化学第6页 第1章 绪论 本章主要内容 环境地球化学的概念环境地球化学主要研究内容环境地球化学与其它学科的相互关系环境地球化学的发展历史 研究现状及有关问题 环境地球化学第7页 第1节 环境地学的概念及主要研究内容 一 概念环境地球化学 EnvironmentalGeochemistry 是介于环境科学和地球化学之间的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的周围环境中的含量 分布 迁移以及循环规律的科学 并研究它们对人类健康造成的影响 同时 还研究人类生产和消费活动对自然环境的这些地球化学规律造成的影响 环境地球化学第8页 第1节 环境地学的概念及主要研究内容 二 主要研究内容环境地球化学以研究人类赖以生存的地球环境的化学组成 化学作用 化学演化与人类活动相互关系及全球环境变化为主要任务 进而揭示人类生存与环境之间的内在联系 目前环境地球化学研究集中表现在下面几个方面 地球化学环境与人类健康 亦即原生环境的地球化学性质及其与植物 动物和人体健康的关系 环境污染的地球化学研究 亦即人类活动对环境的化学组成 化学作用 化学演化的影响及其环境效应 全球环境变化的地球化学记录农业的地球化学研究 环境地球化学第9页 第1节 环境地学的概念及主要研究内容 研究元素在岩石 土壤 水体和大气中的含量 分布及其分配规律 并评价原生环境的质量 为改造原生环境提供科学依据 研究个别元素和元素对的环境地球化学行为 亦即研究对人类有益或有害元素以及生命元素的赋存规律 结合形态及其对人类健康的影响 研究区域环境地球化学特征 揭示与原生环境有关的地方性疾病的发生原因 探讨人类长寿的环境地球化学因素 研究原生地球环境及其演化因素的环境地球化学分类 元素演化过程中能量的作用 元素环境背景值的确定 原生环境质量评价以及人类活动对自然环境的影响和预测等 研究人类活动对环境破坏和污染问题 并阐明污染规律及其环境效应 研究过去地球环境 特别是15万年以来 的演变历史以及环境变化记录信息的提取 研究碳 氧 氢 磷 硫及其它元素的全球地球化学和生物地球化学循环 研究农业环境介质中化学元素的分布 结合转化 迁移循环对农业生产的影响 环境地球化学第10页 第2节 环境地球化学与相关学科的关系 三 环境地化与其它学科间的关系总体上 环境地球化学从属于环境科学分支 它与其它相关学科有密切关系 因此要注意环境地球化学及各个学科在研究对象 内容 方法等方面的区别 环境地球化学第11页 第3节 环境地化的发展历史 研究现状及发展趋势 一 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的思想作指导 把生物地球化学中关于地球化学环境与植物 动物健康关系的研究进一步延伸到地球化学环境与人体健康关系研究方面 我国与国外基本同步开展了一系列卓有成效的研究工作 并取得很大成绩 这一时期环境地球化学多被理解为主要研究环境中天然产出的化学元素和微量物质的含量 分布 迁移与植物 动物和人体健康的关系 环境地球化学第12页 第3节 环境地化的发展历史 研究现状及发展趋势 2 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的化学元素在环境中的地球化学行为及其与植物 动物和人体健康的关系 更研究人为活动释放的元素的地球化学行为及其影响 它不仅研究碳 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的各种重金属和毒性化合物 这一时期环境科学的学术特征突出反映在两个方面 一是它力图对社会需要的充分满足和适应 环境科学把它自身的注意力几乎全部投入到了人类生产活动引起的局部地方性的或区域性的污染问题上 其二是具有明显的拼合性 即这一时期的环境科学基本上是传统的地学 生物学 化学 物理学 医学 工程学和社会科学的研究活动向环境污染领域延伸或扩展的结果 该时期特别是八十年代以来我国的环境地球化学研究得到蓬勃发展 环境地球化学第13页 第3节 环境地化的发展历史 研究现状及发展趋势 3 环境地球化学与全球环境变化研究时间二十世纪90年代以来 特点该时期全球环境变化研究成为当今环境科学研究中的重大基础研究前沿 因此 环境地球化学的研究活动不仅包括地球化学环境与植物 动物和人体健康 也包括人为活动释放入环境中的污染物的地球化学 而且还包括了全球环境变化的地球化学方面 环境地球化学的研究范畴实现了第三次扩展或更新 环境地球化学已被理解为研究人类赖以生存的地球环境的化学组成 化学作用 化学演化与人类相互关系的科学 环境地球化学第14页 第3节 环境地化的发展历史 研究现状及发展趋势 二 环境地球化学的研究现状区域环境研究环境地球化学理论问题的探索区域性典型环境研究过去全球变化中环境信息的提取 环境地球化学第15页 第3节 环境地化的发展历史 研究现状及发展趋势 1 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的重要基础 区域性环境规划是发展区域环境中协调资源开发 发展经济和改善环境的纲领 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 通过分析自然环境特征和承载能力 阐明了环境区域的控制因素及净化功能 提出了环境保护分区 阐明了环境污染过程及环境质量状况 提出了区域环境的对策建议 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的影响程度 必须了解不同区域 不同环境介质中化学元素及化学物质的背景浓度水平 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的 环境背景值 的调查和研究成为环境地球化学的热点研究问题 环境地球化学第16页 第3节 环境地化的发展历史 研究现状及发展趋势 区域环境效应研究地方性分布的疾病是典型的环境效应 我国环境地球化学工作者对地方病的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的环境地球化学病因进行了探索 揭示了许多有意义的现象 区域环境容量研究区域地球化学分异导致同一种化学元素或污染物在不同区域生态效应的差异 亦即不同地球化学环境类型的环境介质中 允许存在的污染物的临界数量不尽一样 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的函数 对于确定的地域和污染物而言 环境容量是稀释扩散和净化降解能力及其生态效应的综合评估 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的具体含义 计算方法进行了广泛的讨论 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体现出较大的实际意义 环境地球化学第17页 第3节 环境地化的发展历史 研究现状及发展趋势 2 环境地球化学理论问题方面的探索环境介质中重金属和微量物质的含量水平 分布规律 赋存状态 运移特征 转化机制及其对生物学效应的研究土壤 植物系统污染生态学的研究环境质量变异地球化学原理的确立 环境界面地球化学 概念的提出核素示踪技术在环境地球化学领域的广泛应用 环境地球化学第18页 第3节 环境地化的发展历史 研究现状及发展趋势 3 区域性典型环境研究解决区域性环境问题首先要认识这些问题产生的原因及其发展演绎过程 因此应在较大的时空尺度下 综合多种环境要素的影响和变化 对比自然演化过程与人为干扰影响的份额 深入剖析其发生演绎机理 揭示问题实质 环境地球化学以其宏观与微观结合的工作方法 多种环境因子的界面作用原理 对比识别自然变化与人为干扰的关系等学科特长 来认识和解决典型区域的环境问题 环境地球化学第19页 第3节 环境地化的发展历史 研究现状及发展趋势 4 过去全球变化中环境信息的提取提取过去全球历史演变过程中地质和地球化学的记录 可预测未来地球环境的演变 并为评价现今的环境提供了对照的基准 在过去历史记录的研究方法上 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的丰富信息 环境地球化学第20页 第3节 环境地化的发展历史 研究现状及发展趋势 三 环境地球化学的发展趋势今后一段时期内环境地球化学研究中的几个前沿问题 地球化学环境与健康地球化学敏感及生态脆弱地区的风化淋溶 环境微量物质与人体健康和生态效应的关系 环境污染的地球化学研究地 气界面碳 硫及大气飘尘的释放以及环境地球化学行为 城镇和经济开发区地球化学环境基础调查以及矿山开发的环境地球化学研究 环境地球化学第21页 第3节 环境地化的发展历史 研究现状及发展趋势 环境变化的地球化学记录研究过去全球变化研究中气候信息的提取地球化学环境信息系统模型和模拟地球环境的地史演化农业地球化学研究农作物生长的地球化学研究 为农作物合理种植和选择肥料提供科学依据 农业矿物岩石资源的开发生态农业体系的地球化学研究 环境地球化学第22页 第2章 环境问题与可持续发展 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的环境问题可持续发展 环境地球化学第23页 第1节 环境与环境科学 一 环境1 定义对环境科学而言 环境是指 以人类社会为主体的外部世界的总体 即指人类已经认识到的直接或间接影响人类生存与社会发展的周围事物 它既包括未经人类改造过的自然界众多因素 如阳光 空气 陆地 土壤 水体 天然森林和草原 野生生物等 又包括经过人类社会加工改造过的自然界 如城市 村落 水库 港口 公路 铁路 空港 园林等 所以 环境科学中所指的环境是人类生存的环境 Environmentisusuallyunderstoodtomeanthesurroundingconditionsthataffectpeopleandotherorganisms Inabroaderdefinition environmentiseverythingthataffectsanorganismduringitslifetime Fromahumanperspective environmentalissuesinvolveconcernsaboutscience nature health employment profits politics ethics andeconomics 环境地球化学第24页 第1节 环境与环境科学 2 环境分类通常讲的环境是指自然环境 就其自然属性进一步可分为 生存环境 空气 水 土壤 阳光和食物等 地理环境 大气圈 水圈 土壤圈 岩石圈及生物圈 地质环境 地表直至地核各个圈层 宇宙环境 地球之外的宇宙空间 环境地球化学研究的环境主要为地理 地质 环境 是指与人类生存活动密切相关的4个地球化学系统 即大气系统 水系统 土壤和生物系统 表层岩石圈系统 环境地球化学第25页 第1节 环境与环境科学 就其环境成因 又可分为 原生环境 亦称第一环境 为自然成因的环境 指地球自身形成过程及随后的长期地质历史中 在各种地质营力作用下形成的自然环境 其基本的组成要素包括有天然的岩石 大气 土壤 地表水 地下水与植物等 这类环境的物质成分特点和结构特征是天然形成的 污染环境 亦称第二环境 为人为成因的环境 指人类生产活动和社会生活对天然环境所引起的改造 使其原有的成分特点和结构特征发生了剧烈的 甚至质的变化 形成与原来天然环境不完全同步的一种新的环境 环境地球化学第26页 第1节 环境与环境科学 3 环境要素1 定义 环境要素是指构成人类环境整体的各个独立的 性质不同的而又服从整体演化规律的基本因素 可分为自然环境要素和人工环境要素两类 这里所讲的环境要素指的是前者 即包括水 大气 土壤 岩石 生物及阳光等 2 特点 最小限制律等值性整体性大于各个体之和相互联系相互制约 环境地球化学第27页 第1节 环境与环境科学 4 环境质量 环境容量及环境效应1 环境质量指在一具体环境内 环境的某些要素或总体对人类或社会经济发展的适宜程度 2 环境容量指人类生存和自然环境在不致受害的前提下 环境可能容纳污染物质的最大负荷量 3 环境效应指在环境要素作用下环境受到影响的现象及其后果 环境地球化学第28页 第1节 环境与环境科学 5 环境特征1 整体性2 有限性3 不可逆性4 隐现性5 持续作用性6 灾害放大性 环境地球化学第29页 第1节 环境与环境科学 二 环境科学1 定义环境科学是指从应用及理论上研究人类对世界作用的一门交叉领域 EnvironmentalScienceisaninterdisciplinaryareaofstudythatincludesbotha