1、12主要参考文献：主要参考文献：杨忠芳等，现代环境地球化学。北京：地质出版社，杨忠芳等，现代环境地球化学。北京：地质出版社，1999。戎秋涛，翁焕新编，环境地球化学，北京：地质出版社，戎秋涛，翁焕新编，环境地球化学，北京：地质出版社，1989。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，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黄润华，贾振邦编，环境学基础教程，北京：高等教育出版社，黄润华，贾振邦编，环境学基础教程，北京：高等教育出版社，1999，1-11Eldon D Enger,Bradley F.Smith,Environment
2、al Science,A study of Interrelationships,北京：清华大学出版社，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，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钱易，唐孝炎主编，环境保护与可持续发展，北京：高等教育出版社，钱易，唐孝炎主编，环境保护与可持续发展，北京：高等教育出版社，2000张兰生，方修琦，任国玉编著，全球变化，北京：高等教育出版社，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，戴树桂主编，环境化学，北京
3、：高等教育出版社，20003主要内容：主要内容：环境地球化学的概念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的发展历史、研究现状及有关问题4概念：概念：环境地球化学（环境地球化学（Environmental Geochemistry）与其它许多学科有密切关系，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、分布和迁移和循环规律的科学，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
4、费活动对自然环境的这些地球化学规律造成的影响。5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：u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；u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。u全球环境变化的地球化学记录u农业的地球化学研究 6主要内容：主要内容：研究元素在岩石、土壤、水体和大气中的含量、分布及其分研究元素在岩石、土壤、水体和大气中的含量、分布及其分
5、配规律，并评价原生环境的质量，为改造原生环境提供科学配规律，并评价原生环境的质量，为改造原生环境提供科学依据；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；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；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
6、学分类、元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；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；环境效应；研究过去地球环境（特别是研究过去地球环境（特别是1515万年以来）的演变历史以及环万年以来）的演变历史以及环境变化记录信息的提取；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研究碳、氧、
7、氢、磷、硫及其它元素的全球地球化学和生物地球化学循环；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。对农业生产的影响。7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81)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
8、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。9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。我国该时期特别是八十年代以来环境地球化学研究得到蓬勃发展。我国该时期特别是八十年代以来环境地球化学研究得到蓬勃发展。注：这一时期环境科学的基本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
9、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。10时间：二十世纪90年代以来。特点：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。1112 1)区域环境研究区域环境研究；2
10、)环境地球化学理论问题的探索环境地球化学理论问题的探索；3)区域性典型环境研究区域性典型环境研究；4)过去全球变化中环境信息的提取过去全球变化中环境信息的提取.13 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
11、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。14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。区域地球化学分异导致同一种化学元素或污染物
12、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。15u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
13、化机制及其对生物学效应的研究；u土壤植物系统污染生态学的研究；u环境质量变异地球化学原理的确立；u“环境界面地球化学”概念的提出；u核素示踪技术在环境地球化学领域的广泛应用。16解决区域性环境问题首先要认识这些问题产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。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
14、的工作方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解决典型区域的环境问题 。17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的记录，可预测未来地球环境的演变，并为学的记录，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。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、
15、古沉积物、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。供人类分析环境演变的丰富信息。18今后一段时期内环境地球化学研究中的几个前沿问题：今后一段时期内环境地球化学研究中的几个前沿问题：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区的风化淋溶；地球化学敏感及生态脆弱地区的风化淋溶；v 环境微量物质与人体健康和生态效应的关系。环境微量物质与人体健康和生态效应的关系。v 环境污染的地球化学研究环境污染的地球化学研究v 地地气界面碳、硫及大气飘尘的释放以及环境地球化学行为；气界面碳
16、、硫及大气飘尘的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的环境地球化学研究。城镇和经济开发区地球化学环境基础调查以及矿山开发的环境地球化学研究。v 环境变化的地球化学记录研究环境变化的地球化学记录研究v 过去全球变化研究中气候信息的提取；过去全球变化研究中气候信息的提取；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 地球环境的地史演化。地球环境的地史演化。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）；v
17、 农业矿物岩石资源的开发；农业矿物岩石资源的开发；v 生态农业体系的地球化学研究。生态农业体系的地球化学研究。19本章主要内容：本章主要内容：环境及其环境要素；环境问题；当前人类所面临的环境问题；可持续发展。20一、环境一、环境二、环境科学二、环境科学 21Environment）1.环境的定义环境的定义 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
18、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环境科学中所指的环境是人类生存的环境。Environment is usually understood to mean the surrounding conditions that affect people and other organisms.In a broader definition,environment is everything that affects an organism during its lifetime.From a human perspective,environmental issues
19、 involve concerns about science,nature,health,employment,profits,politics,ethics,and economics.22一般讨论的问题是指自然环境，具体可划分为：一般讨论的问题是指自然环境，具体可划分为：生存环境；生存环境；地理环境地理环境；地质环境地质环境；宇宙环境宇宙环境.环境地球化学研究的环境主要指地理环境，是指与人类环境地球化学研究的环境主要指地理环境，是指与人类生存活动密切相关的生存活动密切相关的4 4个地球化学系统，即大气系统、水系个地球化学系统，即大气系统、水系统、土壤和生物系统、表层岩石圈系统。统、土壤和
20、生物系统、表层岩石圈系统。23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。24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。252.环境要素环境要素 环境要素的特点环境要素的特点：最小限制律；等值性；整体性大于各个体之和；1)相互联系相互制约。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
21、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。263.环境质量、环境容量及环境效应环境质量、环境容量及环境效应 环境质量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。环境容量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。环境效应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。环境特性环境特性整体性；b)有限性；c)不可逆性；d)隐现性；e)持续作用性；f)灾害放大性。271.定义 环境科学是指从应用及理论上研究人类对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。世
22、界作用的一门交叉领域。Environmental Science is an interdisciplinary area of study that includes both applied and theoretical aspects of human impact on the world.Since humans are generally organized into groups,environmental science must deal with politics,social organization,economics,ethics,and philosophy.Th
23、us,environmental science is a mixture of traditional science,social values,and political awareness.28研究对象研究对象环境科学以人类环境系统为其研究对象，主要研究环境在人类活动强烈干预下所发生的变化和为了保持这个系统的稳定性所应采取的对策与措施。研究任务研究任务了解人类与环境的发展规律(前提）；研究人类与环境的关系（核心）；探索人类活动强烈影响下环境的全球性变化（目标）；开发环境污染防治技术与制订环境管理法规（应用）。293.环境科学的分科环境科学的分科 由于环境问题的重要性与综合性，许多自然科
24、学、社会科学和工程科学部门都已积极参加环境科学的研究，形成了许多相互渗透、相互交叉的分支学科。其中属于自然科学方面的有环境地学环境地学、环境生物学环境生物学、环境化学环境化学、环境物环境物理学理学和环境医学环境医学等；居于社会科学方面的有环境法学、环境经济学和环境管理学等；属于工程科学方面的有环境工程学等。而且，其中许多学科又进一步发展了一些二级分支学科。301.环境问题的概念及划分环境问题的概念及划分：a.概念：概念：所谓环境问题，是指作为中心事物的人类与作为周围事物的环境之间的矛盾。目前所指的环境问题，主要是人类利用环境不当和人类社会发展中与环境不协调所致。环境问题的内容涉及到各个方面，如
25、环境污染、生态破坏、人口急剧增加和资源的破坏与枯竭等。31b.环境问题的划分环境问题的划分(1).原生环境问题原生环境问题是与人类活动无关的，由自然界原来的环境给人类造成的，如许多自然灾害是大自然活动的必然结果；又如疾病的流行或某些地方病的发生等。(2).次生环境问题次生环境问题是由人类活动引起的环境质量变化，以及这种变化对人类生产、生活和健康的影响问题。(3).社会环境问题社会环境问题是由于社会结构本身的不合理所造成的，如人口增长、城市膨胀、科技和教育的结构不合理，以及经济发展不平衡带来的社会结构和社会生活问题。需要注意的是，一般讨论的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
26、联系、不易分割的，尤其是讨论全球环境问题时，不可能不涉及社会环境问题。32二、当代环境问题的特点二、当代环境问题的特点 人类自身发展到一个关键时刻；人类自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的当代许多认为过程到了可与自然过程相匹敌的程度；程度；人类合成了多种自然界原本不存在地物质，它人类合成了多种自然界原本不存在地物质，它们对环境的影响尚难以预料；们对环境的影响尚难以预料；人类大规模干预环境的某些活动可能造成某些人类大规模干预环境的某些活动可能造成某些自然过程不可逆的改变；自然过程不可逆的改变；人类与环境的矛盾中，人口增长已成为矛盾的人类与环境的矛盾中，人口增长已成为矛
27、盾的主要方面；主要方面；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的问题的问题33 人口问题人口问题:人口急剧增加是当前环境的首要问题。资源问题：资源问题：土地资源在不断减少和退化、森林资源在不断缩小、淡水资源出现严重不足、生物物种在减少、某些矿产资源濒临枯竭。生态破坏：生态破坏：全球性的生态破坏主要包括：森林减少、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的气候变化、广泛的大气污染和酸雨沉降、臭氧层破坏、有毒化学物质的污染危害及其全球气候的变化。34环境保护就是利用现代环境科学的理环境保护就是利用现代环
28、境科学的理论与方法，协调人类和环境的关系，解论与方法，协调人类和环境的关系，解决各种环境问题，是保护、改善、创建决各种环境问题，是保护、改善、创建环境的一切人类活动的总称。环境的一切人类活动的总称。35 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。36一、可持续发展的定义：一、可持续发展的定义：一般将可持续发展理解为：既满足当代人的需求，又不既满足当代人的需求，又不对后代人满足其自身需求的能力构成危害的发展。对后代人满足其自身需求的能力构成危害的发展。这里隐含了两层含义：一是人类要发展，要满足人类的发展需求；二是不能损害自然界支持当代人和后代人的生存能力。因此，
29、可持续发展被明确地理解为一种“正向的”、“有益的”过程，并且可望在不同的空间尺度和不同的时间尺度，作为一种标准去诊断、去核查、去监测、去仲裁“自然社会经济”复杂系统的健康程度。可持续发展表现为生态持续、经济持续和社会持续三大特征。其中生态持续是基础，经济持续是条件，社会持续是目的。人们共同追求的应是自然经济社会复合系统持续、稳定、健康发展。37(一一)可持续发展鼓励经济增长：可持续发展鼓励经济增长：人类通过经济增长提高当代人福利水平，增强国家实力和社会财人类通过经济增长提高当代人福利水平，增强国家实力和社会财富。但可持续发展不仅要重视经济增长的数量，更要追求经济增长的质富。但可持续发展不仅要重
30、视经济增长的数量，更要追求经济增长的质量。这就是说量。这就是说经济发展包括数量增长和质量提高两部分经济发展包括数量增长和质量提高两部分。(二二)可持续发展的标志是资源的永续利用和良好的生态环境可持续发展的标志是资源的永续利用和良好的生态环境：经济和社会发展不能超越资源和环境的承载能力。可持续发展以经济和社会发展不能超越资源和环境的承载能力。可持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长、提自然资源为基础，同生态环境相协调。它要求在严格控制人口增长、提高人口素质和保护环境、资源永续利用的条件下，进行经济建设、保证高人口素质和保护环境、资源永续利用的条件下，进行经济建设、保
31、证以可持续的方式使用自然资源和环境成本，使人类的发展控制在地球的以可持续的方式使用自然资源和环境成本，使人类的发展控制在地球的承载力之内。承载力之内。(三三)可持续发展的目标是谋求社会的全面进步可持续发展的目标是谋求社会的全面进步 发展的本质应当包括改善人类生活质量，提高人类健康水平，创造一个保发展的本质应当包括改善人类生活质量，提高人类健康水平，创造一个保障人们平等、自由、教育和免受暴力的社会环境。这就是说，在人类可持续发障人们平等、自由、教育和免受暴力的社会环境。这就是说，在人类可持续发展系统中，经济发展是基础，自然生态保护是条件，社会进步才是目的。展系统中，经济发展是基础，自然生态保护是
32、条件，社会进步才是目的。人类共同追求的目标，是以人为本的自然一经济一社会复合系统人类共同追求的目标，是以人为本的自然一经济一社会复合系统的持续、稳定、健康的发展。的持续、稳定、健康的发展。38(一)公平性原则 可持续发展的公平性原则包括两个方面：一是本代人的公平即代内之代内之间的横向公平间的横向公平。可持续发展要满足所有入的基本需求，给他们机会以满足他们要求过美好生活的愿望。二是代际间的公平即世代的纵向公平世代的纵向公平。人类赖以生存的自然资源是有限的，当代人不能因为自己的发展与需求而损害后代入满足其发展需求的条件自然资源与环境，要给后代人以公平利用自然资源的权利。(二)持续性原则 资源的永续
33、利用和生态环境的可持续性是可持续发展的重要保证。人类在经济社会的发展进程中，需要根据持续性原则调整自己的生活方式，确定自身的消耗标准，而不是盲目地、过度地生产、消费。(三)共同性原则 实现可持续发展就是人类要共同促进自身之间、自身与自然之间的协调，这是人类共同的道义和责任。39为了对区域可持续发展状况做出诊断，必须把区域的可持续发展评价放在首位。区域可持续发展评价与规划是一种战略性的、根本性的、指导性的，也带有风险性的管理行为。区域可持续发展评价在于它是两种功能的有机结合：从纵的方面纵的方面讲，即从过程的角度出发，可持续发展评价强调资源的世代分配、强调过程的顺畅运行、强调社会发展的稳定健康、强
34、调人类在发展上的伦理道德与责任感；从横的方面横的方面讲，即从区域系统的瞬间场景出发，可持续发展强调结构的均衡、强调生产链的协调、强调供需关系的平衡、强调社会管理的有序。40本章主要内容：本章主要内容：地球圈层构造地球圈层构造 ;地球的大气环境；地球的大气环境；地球的水环境；地球的水环境；地球的生态环境（生态系统）；地球的生态环境（生态系统）；地球各圈层与人类的关系。地球各圈层与人类的关系。41一、地球环境及其组成：一、地球环境及其组成：自然环境包括人类赖以生存的环境要素，例如空气、阳光、自然环境包括人类赖以生存的环境要素，例如空气、阳光、水、土壤、矿物、岩石和生物等，以及由这些要素构成的各圈水
35、、土壤、矿物、岩石和生物等，以及由这些要素构成的各圈层，如大气圈、水圈、土壤圈、生物圈和岩石圈。这些要素和层，如大气圈、水圈、土壤圈、生物圈和岩石圈。这些要素和圈层构成了人类的生存环境和地理环境。圈层构成了人类的生存环境和地理环境。二、地球环境的独特性二、地球环境的独特性：地球环境丰富多样，适合生物的生存和繁衍：地球上存在地球环境丰富多样，适合生物的生存和繁衍：地球上存在着大气、陆地和海洋；距地面着大气、陆地和海洋；距地面1540km1540km处有一个臭氧层，保护处有一个臭氧层，保护着地球不受高能紫外线的侵袭；大气中含有一定数量的着地球不受高能紫外线的侵袭；大气中含有一定数量的COCO2 2
36、，使，使地表保持适中的温度，有利于生物的生长地表保持适中的温度，有利于生物的生长,地表上覆盖着一层地表上覆盖着一层或厚或薄的土壤，为植物提供营养和生长的基地。或厚或薄的土壤，为植物提供营养和生长的基地。地球的独特性在于它是一个靠生命来捕获、转移和储存太地球的独特性在于它是一个靠生命来捕获、转移和储存太阳辐射能，靠生命活动来驱动地球表层的物质元素循环，靠生阳辐射能，靠生命活动来驱动地球表层的物质元素循环，靠生命过程来调控并保持其远离天体物理学平衡的开放系统。命过程来调控并保持其远离天体物理学平衡的开放系统。42三、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46亿年的时候：
37、亿年的时候：地球是一个炙热的大火球，还没有圈层的分化。地球外面包围着原始大气，主要地球是一个炙热的大火球，还没有圈层的分化。地球外面包围着原始大气，主要由由H H2 2、CHCH4 4、NHNH3 3和水蒸气等组成，是一个还原性的大气圈。和水蒸气等组成，是一个还原性的大气圈。在在38亿年左右：亿年左右：在某种机制的作用下，地球上出现了水。水分的蒸发和降雨，降低了地表的温在某种机制的作用下，地球上出现了水。水分的蒸发和降雨，降低了地表的温度产生了河流、湖泊和海洋，为地球生命的出现创造了最基本的条件。度产生了河流、湖泊和海洋，为地球生命的出现创造了最基本的条件。水的出现是水的出现是地球发育史的第一
38、个重大事件。地球发育史的第一个重大事件。20亿年前后：亿年前后：地球上出现了较为进化的细菌和蓝藻等生物。从此，开始了一种新的生命过程地球上出现了较为进化的细菌和蓝藻等生物。从此，开始了一种新的生命过程光合作用，大气圈中首次出现光合作用，大气圈中首次出现O O2 2。生命的出现是生命的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：一个含氧的大气圈终于形成。性质极其活泼的一个含氧的大气圈终于形成。性质极其活泼的O O2 2对大气圈进行了一场对大气圈进行了一场“氧革命氧革命”，导致还原性的原始大气逐渐向含有导致还原性的原始大气逐渐向含有C0C02 2、
39、H H2 20 0和和O O3 3的氧化性大气转化。这一过程不仅进的氧化性大气转化。这一过程不仅进一步改变了大气圈的组成，而且一步改变了大气圈的组成，而且0 03 3在高空的积累逐渐形成了保护地球的臭氧层，为更在高空的积累逐渐形成了保护地球的臭氧层，为更高等的海洋生物进化和生命登陆创造了条件。高等的海洋生物进化和生命登陆创造了条件。1616亿年后，生物进化过程加速。亿年后，生物进化过程加速。1212亿年前出现最早的真核细胞。亿年前出现最早的真核细胞。5 5亿年前出现海亿年前出现海洋无脊椎动物，洋无脊椎动物，4.54.5亿年以前，哺乳类动物出现在亿年以前，哺乳类动物出现在2 2亿年前。今天，大约
40、有亿年前。今天，大约有500500万至万至50005000万种生物组成了五彩摈纷的生物界，构成了包括人类在内的生物圈。万种生物组成了五彩摈纷的生物界，构成了包括人类在内的生物圈。地球各圈层地球各圈层发育过程中生物的能动作用起有重要作用。发育过程中生物的能动作用起有重要作用。43一、大气圈的组成与结构一、大气圈的组成与结构.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的。大气是由干洁大气、水汽及气溶胶质粒子三部分组成的。1.干洁空气干洁空气：大气中除去水汽和杂质的空气称为干洁空气。其组成成分最主要的是大气中除去水汽和杂质的空气称为干洁空气。其组成成分最主要的是氮、氧、氩三种气体，。
41、还有少量的二氧化碳、臭氧、各种氮氧化合物及氮、氧、氩三种气体，。还有少量的二氧化碳、臭氧、各种氮氧化合物及其他一些惰性气体其他一些惰性气体(表表2-1)2-1)。2.2.水汽：水汽：大气中的水汽来源于海洋、湖泊、江河、沼泽、潮湿地面及植物表面大气中的水汽来源于海洋、湖泊、江河、沼泽、潮湿地面及植物表面的蒸发或蒸腾作用。的蒸发或蒸腾作用。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）是指悬浮于空气中的液体和固体粒子，固体杂质（或大气气溶胶粒子）是指悬浮于空气中的液体和固体粒子，包括水滴、冰晶、悬浮着的固体灰尘微粒、烟粒、微生物、植物的抱子花包括水滴、冰晶、悬
42、浮着的固体灰尘微粒、烟粒、微生物、植物的抱子花粉以及各种凝结核和带电离子等。粉以及各种凝结核和带电离子等。4.4.大气污染物大气污染物 人类活动所产生的某些有害颗粒物和废气，可分为两类：一类是有害人类活动所产生的某些有害颗粒物和废气，可分为两类：一类是有害气体，如气体，如SO2SO2、COCO、CH4CH4、N2ON2O、H2SH2S、HFHF等；另一类是灰尘烟雾，如煤烟、等；另一类是灰尘烟雾，如煤烟、煤尘、水泥、金属粉尘等。煤尘、水泥、金属粉尘等。44表2-1 大气的组成成分成分体积混合比体积混合比成分成分体积混合比体积混合比氮(N2)0.78083 氪(Kr)1.110-6氧(O2)0.2
43、0947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)10-5010-645、大气圈的结构、大气圈的结构 按大气温度随高度分布的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：大气圈的最下一层，平均厚度在高纬度地区为89km，中纬度地区为10.12km，低纬度地区为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
44、上到大约80km的一层为中间层。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）：是指热层以上的大气层，即800km高度以上的大气层属散逸层。46地球大气层结构地球大气层结构47二、地球大气平衡对生命的影响二、地球大气平衡对生命的影响 组成地球大气的多种成分可分为稳定组分和不稳定组分。组成地球大气的多种成分可分为稳定组分和不稳定组分。氮、氧、氩、氦、氪、甲烷、氢、氖等，这些气体之间的比氮、氧、氩、氦、氪、甲烷、氢、氖等，这些气体之间的比例，从地表到例，从地表到90km90km的高度范围内都是稳定的，属稳定组分；的高度范围内都是稳
45、定的，属稳定组分；不稳定组分包括二氧化碳、二氧化硫、臭氧和水汽等。不稳定组分包括二氧化碳、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等浓度的变化对生物圈会造成极大影等浓度的变化对生物圈会造成极大影响。作为大气微量组分的响。作为大气微量组分的C0C02 2和和0 03 3等气体浓度已经发生实质等气体浓度已经发生实质性变化则是不争的事实，目前还没有观测到大气氧浓度的这性变化则是不争的事实，目前还没有观测到大气氧浓度的这种戏剧性变化。种戏剧性变化。大气圈各组分之间的平衡是地球环境亿万年来发育的结大气圈各组分之间的平衡是地球环境亿万年来发育的结果。保持这种平衡乃是维护生物
46、圈所必须的，破坏这种平衡果。保持这种平衡乃是维护生物圈所必须的，破坏这种平衡就是破坏生命的基础。然而，人类社会实现工业化以来，规就是破坏生命的基础。然而，人类社会实现工业化以来，规模和强度日益加大的人类活动正在破坏这种平衡，这是人类模和强度日益加大的人类活动正在破坏这种平衡，这是人类面临的重大环境问题之一。面临的重大环境问题之一。48一、水圈的组成一、水圈的组成水的分布地球水体的总质量为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)。从表中可以看出，地球上水体的分布是极不均匀的，能被人类饮用
47、的淡水只占所有水体的一小部分，而且大部分又为固结在两极及高山地区的固态水。49地球上水的分布分布类型水量（104km3)比例（）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135,786,14510050水的类型水的类型按天然水所处的环境不同可分为：海水、大气水和陆按天然水所处的环境不同可分为：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的积水
48、盆地，是水圈的主体。海洋是地球表面最大的积水盆地，是水圈的主体。海水的温度常随纬度和水深的变化而变化，低纬海水的温度常随纬度和水深的变化而变化，低纬度地区的海水温度较高；深部的海水温度较稳定，常度地区的海水温度较高；深部的海水温度较稳定，常在在(-1(-14)4)之间，但表层的海水温度变化较大。海水之间，但表层的海水温度变化较大。海水的密度取决于海水的盐度和温度，的密度取决于海水的盐度和温度，00时，正常盐度时，正常盐度(35)(35)的海水密度为的海水密度为1.02g1.02gcmcm3 3，密度随盐度的增加，密度随盐度的增加而增加但随温度的增高而降低。通常深部海水的密度而增加但随温度的增高
49、而降低。通常深部海水的密度较大，而浅处较小；近岸边的较大，而海洋中心的较较大，而浅处较小；近岸边的较大，而海洋中心的较小。海水的压力每加深小。海水的压力每加深10 m10 m约增加约增加105Pa105Pa。海水的透明。海水的透明度是指海水透过光线的能力，一般近岸带的海水透明度是指海水透过光线的能力，一般近岸带的海水透明度低，而远岸的海水透明度高。度低，而远岸的海水透明度高。512.陆地水陆地水 陆地水主要包括地面流水、地下水、湖泊与沼泽及冰川。陆地水主要包括地面流水、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的水体，其水源主要有大气降水、冰雪融水、地下水和湖
50、泊。(2)地下水地下水地下水是埋藏在地表以下岩石和松散堆积物空隙中的水体。水源主要来自地面流水和大气降水，通过岩石或松散堆积物的空隙下渗而保存在地表以下。常见的泉、水井就是地下水在地表的露头。(3)湖泊与沼泽湖泊与沼泽湖泊湖泊是陆地上较大的集水洼地，全世界湖泊的总面积约27105km2，占陆地面积的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的地方。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的、并能运动的冰体。它是陆地上以固体形式存在的水。现在陆地上的冰川主要分布于地球两极及高山地区，覆盖陆地面积的10，集中了全球85的
