环境地学-1绪论.ppt

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内容介绍内容介绍F第一章第一章绪论绪论IntroductionF第二章第二章地球环境系统地球环境系统EarthenvironmentalsystemF第三章第三章大气圈大气圈AtmosphereF第四章第四章水圈水圈HydrosphereF第五章第五章岩石圈岩石圈lithosphereF第六章第六章土壤圈土壤圈PedosphereF第七章第七章生物圈生物圈BiosphereF第八章第八章智慧圈智慧圈NoosphereF第九章第九章地球环境系统中的自然资源地球环境系统中的自然资源NaturalresourcesF第十章第十章复合系统中各圈层的互动与耦合复合系统中各圈层的互动与耦合InteractingandCouplingamongspheresintheComplexSystem第一章第一章绪论绪论第一节第一节环境环境环境系统环境系统环境问题环境问题Theenvironment,environmentalsystemandenvironmentalproblems第二节第二节地球科学地球科学Geosciences第三节环境地学与环境科学第三节环境地学与环境科学Environmentalsciencesandenvironmentalgeosciences第一节第一节环境、环境系统和环境问题环境、环境系统和环境问题一、发展中的环境概念一、发展中的环境概念&哲学角度哲学角度：

环境是对中心主体周围的空间事物而：

环境是对中心主体周围的空间事物而言的，中心主体与周围环境两者是既相互依存、言的，中心主体与周围环境两者是既相互依存、相互限制，又相互作用和相互矛盾的统一整体。

相互限制，又相互作用和相互矛盾的统一整体。

&中华人民共和国环境保护法中华人民共和国环境保护法（19791979）：

本法：

本法所指的环境，是指影响人类生存和发展的各种天所指的环境，是指影响人类生存和发展的各种天然和经过人工改造成的自然因素总体，包括大气、然和经过人工改造成的自然因素总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡自然遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等。

村等。

（一）环境的时间概念

（一）环境的时间概念人类未出现前，环境是相对生物这一主体而人类未出现前，环境是相对生物这一主体而言的。

言的。

现代环境也是过去历史环境的延伸和继续现代环境也是过去历史环境的延伸和继续

（二）环境的空间概念

（二）环境的空间概念1.1.地球环境系统的统一性和整体性地球环境系统的统一性和整体性从环境科学的角度看，地球环境系统实质是从环境科学的角度看，地球环境系统实质是由由地表圈层系统地表圈层系统与与内部内部（深部）（深部）圈层系统圈层系统共同构成的统一整体系统。

共同构成的统一整体系统。

所谓人地复合系统是说这一环境系统除受所谓人地复合系统是说这一环境系统除受自然法则的制约和影响外，还受人类社会自然法则的制约和影响外，还受人类社会经济与政治法则的制约和影响。

经济与政治法则的制约和影响。

2.2.地球环境系统是日地空间环境系统的组成地球环境系统是日地空间环境系统的组成部分部分地球环境实际属于太阳系的一颗行星星球环地球环境实际属于太阳系的一颗行星星球环境境。

地球、太阳及其行星体系在宇宙空间。

地球、太阳及其行星体系在宇宙空间中复杂的自我运动和相对运动是地球环境中复杂的自我运动和相对运动是地球环境变化多种周期韵律性产生的重要原因。

变化多种周期韵律性产生的重要原因。

地球环境从属于更高级和更为复杂的日地空地球环境从属于更高级和更为复杂的日地空间环境系统的一个组成部分。

间环境系统的一个组成部分。

人们关注的目光，一方面关注人们关注的目光，一方面关注全球环境变化全球环境变化的机理、的机理、资源资源的合理的合理开发和利用开发和利用，及其，及其控制控制和管理和管理的途径和措施的研究；的途径和措施的研究；另一方面，就是转向另一方面，就是转向地外探测地外探测，寻找地外生，寻找地外生命和适合于人类居住的其他类地环境。

命和适合于人类居住的其他类地环境。

二、人类地球环境复合系统解析二、人类地球环境复合系统解析

（一）空间框架体系

（一）空间框架体系依据地球环境系统物质组成圈层结构及其互依据地球环境系统物质组成圈层结构及其互动、耦合的相关性动、耦合的相关性1.1.地球内部环境系统（包括地核、地幔、岩石圈系统）地球内部环境系统（包括地核、地幔、岩石圈系统）主要研究内容是内部圈层之间发展演化、互动与耦合主要研究内容是内部圈层之间发展演化、互动与耦合及其整体性和相关性。

及其整体性和相关性。

2.地表环境系统地表环境系统由大气圈、水圈、冰冻圈、岩石圈、土壤圈和智慧由大气圈、水圈、冰冻圈、岩石圈、土壤圈和智慧圈组成的地球表层系统。

圈组成的地球表层系统。

对地球表层地理综合体的范围的不同划分：

对地球表层地理综合体的范围的不同划分：

a.广义广义：

上限为大气对流层顶部，下限为岩石圈沉积上限为大气对流层顶部，下限为岩石圈沉积岩顶部岩顶部，平均厚度为，平均厚度为3035km。

b.侠义侠义：

大气圈、岩石圈和水圈的交接面，：

大气圈、岩石圈和水圈的交接面，是生物和是生物和人类活动最集中的场所。

人类活动最集中的场所。

c.c.钱学森钱学森：

地理科学研究的对象，其范围大：

地理科学研究的对象，其范围大致上至大气对流层、下至岩石圈上部致上至大气对流层、下至岩石圈上部。

地球表层为地球表层为组成地球系统组成地球系统的岩石圈、水圈、的岩石圈、水圈、大气圈、生物圈与人类技术文化圈的大气圈、生物圈与人类技术文化圈的交界交界面面。

d.d.地球表层学是地球表层学是地球系统科学的侠义内容地球系统科学的侠义内容。

e.e.美国美国国家航空航天局（NASA）所提出的地所提出的地球系统体系则是地球系统体系则是地球系统科学的广义理解球系统科学的广义理解。

地球表层环境系统与内部环境系统比较地球表层环境系统与内部环境系统比较相同点相同点：

都强调圈层界面过程都强调圈层界面过程（物理的、化（物理的、化学的和生物的）的相互作用机制，以及通学的和生物的）的相互作用机制，以及通过模型的建立对未来地球环境系统行为和过模型的建立对未来地球环境系统行为和全球变化进行预测、报警和预报。

全球变化进行预测、报警和预报。

不同点不同点：

a.a.组成、过程、动力学行为和复杂性与自组组成、过程、动力学行为和复杂性与自组织临界性不同织临界性不同b.b.地球内部系统地球内部系统强调内部圈层对地球整体变强调内部圈层对地球整体变化化较长时间尺度行为的理解较长时间尺度行为的理解，更侧重固体，更侧重固体地球较长时间尺度的历史演化过程的研究。

地球较长时间尺度的历史演化过程的研究。

地表系统地表系统则侧重于地球则侧重于地球近代历史演化过近代历史演化过程和短时间程和短时间尺度的动态变化研究，不仅着眼于地球整体行为尺度的动态变化研究，不仅着眼于地球整体行为和全球变化，也重视区域性演变过程的研究。

和全球变化，也重视区域性演变过程的研究。

c.动力学机制不同动力学机制不同，地球内部系统地球内部系统主要强调主要强调自然驱自然驱动力动力，地表地表环境系统能量来源于环境系统能量来源于太阳辐射能太阳辐射能，以，以及及人类活动人类活动。

d.地表环境系统未来行为模型中人类活动是重要驱地表环境系统未来行为模型中人类活动是重要驱动因素。

动因素。

3.日地空间环境系统日地空间环境系统空间科学家将太阳上层大气、行星际空间、地球空空间科学家将太阳上层大气、行星际空间、地球空间、地球磁层、电离层和中上层大气构成的整体间、地球磁层、电离层和中上层大气构成的整体系统称为日地空间环境系统。

系统称为日地空间环境系统。

磁层、电离层和中磁层、电离层和中上层大气称为地球空间环境上层大气称为地球空间环境（Geospace）

（二）、时间框架体系

（二）、时间框架体系时间框架体系是对地球环境系统过程周期性和时间尺度研究的划分。

时间框架体系是对地球环境系统过程周期性和时间尺度研究的划分。

地球环境系统科学研究对象是在所有时间尺度上的地球环境地球环境系统科学研究对象是在所有时间尺度上的地球环境演变。

演变。

1.1.百万年至几十亿年百万年至几十亿年主要指地球环境形成与演化过程的阶段性。

主要指地球环境形成与演化过程的阶段性。

2.2.从几千年到几百万年从几千年到几百万年主要是指固体地球由内能驱动并受外力影响的那些不可抗拒的地球自然环境主要是指固体地球由内能驱动并受外力影响的那些不可抗拒的地球自然环境变化过程。

变化过程。

3.3.从几十年到几百年从几十年到几百年主要指地表环境系统内运行着两个大类过程：

物力气候过程和生物地球化学主要指地表环境系统内运行着两个大类过程：

物力气候过程和生物地球化学过程过程4.4.从几天到几个季度从几天到几个季度主要指由太阳日照和年循环调节等所控制的大气现象主要指由太阳日照和年循环调节等所控制的大气现象5.5.几秒至几小时几秒至几小时地球表层环境系统中各圈层之间及其内部组成物质与能量的变化地球表层环境系统中各圈层之间及其内部组成物质与能量的变化三、人类地球环境复合系统中的环境问题三、人类地球环境复合系统中的环境问题环境问题或环境危机是相对于环境的中心主体而言，指环境环境问题或环境危机是相对于环境的中心主体而言，指环境（自然、社会）条件和过程的发展变化，产生了不利于地（自然、社会）条件和过程的发展变化，产生了不利于地球生物进化和人类生存和发展的负面影响等问题。

球生物进化和人类生存和发展的负面影响等问题。

（一）生物进化与环境危机

（一）生物进化与环境危机1.1.第一生物进化和环境危机第一生物进化和环境危机第一生物进化：

第一生物进化：

有机物有机物化学能营养物质化学能营养物质最原始生物最原始生物第一环境危机：

第一环境危机：

有机物减少有机物减少海洋海洋无氧无氧供给供给2.2.第二生物进化与环境危机第二生物进化与环境危机第二生物进化：

第二生物进化：

有机物有机物COCO22+H+H22OO化学能有机物化学能有机物好氧性自养生物好氧性自养生物第二环境危机：

第二环境危机：

厌氧性自养生物厌氧性自养生物氧氧3.3.第三生物进化与环境危机第三生物进化与环境危机第三生物进化：

第三生物进化：

好氧性自养生物好氧性自养生物好氧性异氧生物好氧性异氧生物多细胞植物和多细胞植物和动物动物陆地生物陆地生物哺乳类哺乳类灵长类灵长类人类人类第三环境危机：

第三环境危机：

人类破坏环境人类破坏环境发酵作用发酵作用光合作用光合作用

（二）人类发展历史中的环境问题

（二）人类发展历史中的环境问题1.1.人类历史初期的第一个环境问题人类历史初期的第一个环境问题原因：

可能由于过度采集和狩猎，消灭了居住地区的许多物原因：

可能由于过度采集和狩猎，消灭了居住地区的许多物种，破坏了食物来源种，破坏了食物来源解决办法：

迁移解决办法：

迁移环境恢复：

依靠自组织性加以调整和修复环境恢复：

依靠自组织性加以调整和修复2.2.“第一次浪潮第一次浪潮”及其环境问题及其环境问题原因：

以二百多年前蒸汽机的广泛使用为标志的工业革命，原因：

以二百多年前蒸汽机的广泛使用为标志的工业革命，使许多国家由农业社会过渡到工业社会。

兴起了使许多国家由农业社会过渡到工业社会。

兴起了“第二次第二次浪潮浪潮”许多工业化国家盲目增加生产，不惜一切，提高国许多工业化国家盲目增加生产，不惜一切，提高国民生产总值。

因此，民生产总值。

因此，“第二次浪潮第二次浪潮”的兴起和发展使社会的兴起和发展使社会取得的每一进步，几乎都是以对资源环境的不断索取、掠取得的每一进步，几乎都是以对资源环境的不断索取、掠夺和破坏为代价的。

夺和破坏为代价的。

解决办法：

环境治理解决办法：

环境治理环境恢复：

不能依靠自组织性加以调整和修复环境恢复：

不能依靠自组织性加以调整和修复3.3.“第三次浪潮第三次浪潮”及其环境问题及其环境问题第三次浪潮是以第三次浪潮是以2020世纪世纪8080年代开始的电子工程、生物遗传年代开始的电子工程、生物遗传工程等新兴工业为基础兴起的，使工业社会步入到信息工程