环境地学-1绪论.ppt

1、环境地质学，内容简介，第1章导论，第2章地球环境系统，第3章大气，第4章水圈，第5章岩石圈，第6章土壤圈土壤圈，第7章生物圈，第8章智慧圈，第9章，地球环境系统中的自然资源，第10章，复杂系统中各层之间的相互作用和耦合，第1章导论，第1节环境系统环境问题环境，环境系统和环境问题第2节地球科学第3节环境地球科学和环境科学环境地球科学，第1节是环境，环境系统和环境问题。首先，从哲学角度发展环境概念：环境是围绕中心主体的空间事物，中心主体与周围环境是相互依存、相互制约、相互作用和矛盾统一的。中华人民共和国环境保护法(1979):本法所称环境，是指影响人类生存和发展的各种自然和人工改造的自然因素，包括

2、大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生动物、自然遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和村庄等。(一)环境的时间概念，在人类出现之前，环境是相对于生物的主体而言的。现代环境也是过去历史环境的延伸和延续(2)环境的空间概念1。地球环境系统的统一和完整。从环境科学的角度来看，地球环境系统本质上是一个统一的整体系统，由表层环系统和内部(深层)环系统组成。所谓人地复合系统，是指这一环境系统不仅受自然规律的制约和影响，还受人类社会经济和政治规律的制约和影响。2.地球环境系统是日地空间环境系统的组成部分，地球环境实际上属于太阳系的行星环境。地球、太阳及其行星系统在空间的复杂自运动和相对运动是地球环境变化

3、的各种周期性节律的重要原因。地球环境从属于更先进和复杂的日地空间环境系统的一个组成部分。一方面，人们关注全球环境变化的机制，资源的合理开发利用，以及对其控制和管理的方法和措施的研究；另一方面，它是转向地外探索，寻找地外生命和其他适合人类居住的地球环境。第二，人-地-环境复杂系统的分析(1)空间框架系统是基于地球环境系统的物质组成、层间结构以及相互作用和耦合的相互关系。1.地球内部环境系统(包括地核、地幔和岩石圈系统)，主要研究内容是内部各层之间的发展、演化、相互作用和耦合及其完整性和相关性。2.地表环境系统是由大气、水圈、冰冻圈、岩石圈、PEDOSPHERE和智慧圈组成的地球表面系统。地球表面

4、地理复合体范围的不同划分：广义：上限为大气对流层顶，下限为岩石圈沉积岩顶，平均厚度为3035公里。骑士精神：大气、岩石圈和水圈的界面是生物和人类活动最集中的地方。钱学森：地理科学研究的对象，包括大气对流层和岩石圈上层。地球表面是岩石圈、水圈、大气、生物圈和人类科技文化圈的界面。地球表面科学是地球系统科学的重要内容。e .美国国家航空航天局(美国航天局)提出的地球系统是对地球系统科学的广泛理解。与内部环境系统相比，地球表面环境系统有一个共同点：它们都强调界面过程(物理、化学和生物)的相互作用机制，并通过建立模型来预测、预警和预测地球环境系统的未来行为和全球变化。差异：组成、过程、动态行为和复杂性

5、不同于自组织临界性。地球内部系统强调在更长的时间尺度上理解整个地球的行为，更注重在更长的时间尺度上研究固体地球的历史演化过程。地表系统侧重于研究地球的现代历史演变过程和短时间尺度内的动态变化，不仅侧重于地球的整体行为和全球变化，还侧重于研究区域演变过程。c .动力机制不同，地球内部系统主要强调自然驱动力，而地表环境系统的能量来自太阳辐射能量和人类活动。人类活动是地表环境系统未来行为模式的重要驱动因素。3.日地空间环境系统空间科学家将由太阳高层大气、行星际空间、地球空间、地球磁层、电离层和中高层大气组成的整个系统称为日地空间环境系统。磁层、电离层和中高层大气被称为地球空间。(2)时间框架系统，它

6、是对地球环境系统过程的周期性和时间尺度的研究的划分。地球环境系统科学的研究对象是地球环境在所有时间尺度上的演化。1.数百万到数十亿年主要是指地球环境的形成和演化阶段。2.从几千年到几百万年，主要是指地球自然环境在内部能量的驱动和外部力量的影响下发生的不可抗拒的变化。3.从几十年到几百年，它主要指地表环境系统中运行的两种过程：物质气候过程和生物地球化学过程。4.从天到季，主要是指受太阳光照和年周期调节控制的大气现象。5.地球表面环境系统各圈之间和内部的物质组成和能量变化从几秒钟到几小时不等。3.人地环境复杂系统中的环境问题。与环境的中心主题相比，环境问题或环境危机是指环境(自然和社会)条件和过程

7、的发展和变化，对地球上生命的进化和人类的生存与发展产生了负面影响。(1)生物进化与环境危机1。第一次生物进化与环境危机第一次生物进化：有机化学能，营养，最原始的生物第一次环境危机：有机物减少，海洋，无氧，供应，第二次生物进化与环境危机第二次生物进化：有机CO2 H2O化学能有机好氧自养生物第二次环境危机：厌氧自养生物氧3。第三次生物进化与环境危机第三次生物进化：需氧自养生物需氧异养多细胞植物和动物陆生生物哺乳动物灵长类动物人类第三次环境危机：人类对环境的破坏，发酵，光合作用，(2)人类发展史上的环境问题1。人类历史早期的第一个环境问题是：由于过度采集和狩猎，居民区的许多物种可能已经被破坏，从而

8、破坏了食物来源。解决方案：迁移和环境恢复：通过自组织进行调整和修复2。“第一波”及其环境问题：蒸汽机200多年前就出现了“第二波”。许多工业化国家盲目增加生产，不惜一切代价提高国民生产总值。因此，随着“第二次浪潮”的兴起和发展，社会取得的每一项进步几乎都是以不断索取、掠夺和破坏资源和环境为代价的。解决方案：环境治理和环境恢复：我们不能依靠自组织来调整和修复。3.“第三次浪潮”和第三次环境问题浪潮是以始于20世纪80年代的电子工程、生物基因工程等新兴产业为基础的，这使得工业社会步入了信息社会阶段。高新技术的革命和应用将提高西亚地区的劳动生产率和利用率，从源头上减少污染物的产生和排放，提高环境保护

9、的效率，有利于解决“第二次浪潮”造成的环境问题。然而，“第四次生物进化与环境危机”仍然难以预测。第二，地球科学？(1)地球科学的概念1。地球科学是对地球物质的组成、运动、时空演化、相互作用和形成机制的系统研究；它是一门研究地球的组成、结构、分布、相互关系和发展的科学，包括地球内部、地表的陆地和海洋、地球周围的大气和气球外的空间。广义的地球科学包括天文学、空间科学、大气科学、海洋学、固体地球科学和地球科学系统。地球科学是与生活环境紧密结合的基础科学，主要包括地质学、地理学、气象学、水文学和土壤学。2.地球科学的特征1)宏观和微观；2)完整性和差异性；3)时间的长时间性和即时性；4)自然过程的复杂

10、性和规律性。(2)学习地球科学的意义，学习地球的基本知识，提高全民的科学素养。吴阶平院士使人“心胸开阔，知识丰富”。“地形的错综复杂，地层的堆积，以及古生物进化的痕迹都可以清楚地理解；可以将穆然更深刻和神秘的思想，作为人格培养的一大助力.”。1923年，胡适认识到地质学和古生物学在从哲学角度形成正确的时空观方面的重要作用。地球科学已经成为确保人类生存的科学。地球科学的发展和普及关系到全人类的生存和繁荣。郝宜春院士，1 .理论意义当代自然科学中一些重大理论问题的最终解决离不开地球科学的研究，如天体演化、生命起源、克隆羊、西北大学地质系舒德根教授的“生命大爆炸”。2.它在发现、开发和利用自然资源方

11、面起着重要的作用。例如，李四光部长发现了大庆油田，张伯胜院士在河南省巩县发现了小关铝土矿和平顶山煤矿；预报各种自然灾害，如地震、Xi地裂缝、滑坡、荒漠化、厄尔尼诺现象、拉尼娜现象等；保护和改善自然环境，如温室效应、空气和水污染等。树立科学的世界观，破除迷信；(3)发展简史和展望；1.古代地球科学知识的萌芽和积累(1世纪以前)；1)中国的龚宇、山海经、管子是春秋战国时期最早的地理、地质、水文、气象著作。水镜著名地质著作札记(512-518)。孟茜写了百科全书式的著作(沈括，1031-1095)。包括陨石、地震、矿物、沉积物、化石、河流、地下水、陆地和海洋变化、地形测量、测绘等。例如，流水的侵蚀和

12、沉积，华北平原的形成，太行山东麓悬崖之间的海螺和贻贝的起源，根据化石推测古地理和古气候的变化比意大利人列奥纳多达芬奇的古代和现代类比方法早400年科学术语“石油”第一次被使用比勒的地质学原理所应用的“从现在讨论过去”的方法早700多年，并且一直延续到今天。徐霞客游记考察了文献工作、天宫吴凯矿床及其矿床2)国外古代地质知识的萌芽和积累主要集中在欧洲。古希腊学者毕达哥拉斯(约公元前571-497年)亚里士多德(公元前384-342年)。(2)古罗马史特拉波(公元前63- 20)地理学研究化石、陆地和海洋的兴衰、火山、地震和河流在老普林尼(77岁)的自然历史中，对矿物进行了专门讨论，包括当时使用的各

13、种矿物、建筑用石、矿石和矿藏、采矿和冶金方法等。塞内卡自然问题讨论了地震、地下水和地表水的问题，并认识到河流对山谷的侵蚀。14-16世纪的“文艺复兴”时期：哥伦布、麦哲伦等。(14-16世纪)成功地环球航行，地球是球形的，他们对大陆和海洋的轮廓有了初步的了解。哥白尼的天体运动(1530-1540)，即“太阳中心论”，在这一时期的地球科学研究中发挥了重要作用。达芬奇(1452-1519)通过化石观察和研究了陆地和海洋的变化。阿格里科拉(1494-1555)写了七部地质学专著，“矿物学之父”；2.地球科学主要学科的建立和初步发展(1-19世纪)地质学的诞生德国矿物学家魏纳(1750-1817)和中

14、国水文学者赫顿(1726-1797)的普鲁托主义地球理论，法国学者居维叶(1769-1832)，法国学者拉马克(1744-1829)，英国地质学家莱尔(1791-1875)地球科学的革命与全面发展(20世纪以来)1)“固定理论”与“活动理论”之争2)中国的五大构造学派3)大陆漂移-海底扩张-板块构造4)地幔对流5)根柱构造6)系统地球科学7)地球科学交叉学科的兴起8)各种从“资源基础”到“社会性”的转变保证了人类社会的可持续发展。第三节环境地球科学。首先，环境地球科学成为一门独立的科学已经近20年了，但它的孕育过程却有着悠久的历史。18世纪，德国地理学家拉采尔的人文地理学受到了19世纪后期地理

15、环境的影响，法国人文地理学家布拉奇布鲁纳的地球科学原理被可能性理论所取代。20世纪20年代，美国地理学家H. H .巴罗斯明确指出，地理就是人类生态学。第二次世界大战后，出现了“资源危机”。污染已成为威胁人类生存的严重社会问题，解决环境问题的迫切需要促进了人地关系研究的进一步发展。环境科学诞生于20世纪60年代，70年代发展迅速。第二，环境地球科学的学科性质环境地球科学是环境科学与基础地球科学学科相互渗透和交叉形成的一个高度综合的学科群。本文以人地复杂系统为研究对象，研究其发展、组成与结构、调控、转化与利用的科学。环境地球科学是环境科学学科体系中唯一全面综合研究人地复合系统整体性和子系统间相关性的学科。从某种意义上说，环境地球科学为环境科学其他分支的研究提供了理论基础和支持，整合了其他分支的研究成果和进展，促进了对环境系统完整性及其行为相关性的研究。环境地球科学的主要研究内容(1)全球环境系统变化全球变化是地球环境内圈和外圈与日地空间圈系统相互作用和耦合的反映。然而，全球变化矛盾的焦点和集中表现是与人类密切相关的地球表面环境系统。2.物质、能量和信息的前夜，转化和交换的过程3。