Click to edit Master text styles,*,环境地学,第七章 环境地学,7.1,环境地学的学科性质、地位与作用,7.2,人类,-,地球环境复合系统,7.3,人,-,地环境复合系统的整体性及各圈层间的影响与响应,7.4 环境地学的发展趋势,主要内容,7.1 环境地学的学科性质、地位与作用,7.1.1 环境地学的学科性质,环境地学是以,人-地复合系统,为研究对象，研究其发生、演变、组成、结构、特性和功能，及其,整体行为对人类,（以及生物）的影响和作用以及,人类（生物）对系统发展,变化的反应或相应，据此制定合理改造、利用和保护资源与环境优化控制和调节的途径与措施，,使人类与环境相协调,，达到可持续发展目的的学科7.1.2 关于环境地学学科性质的几个问题,3.研究思想：地球系统科学,演化观、循环观、系统观、空间尺度观4.研究的问题,第一环境问题,：是指自然界本身所存在的因素变化产生的对人类生存环境的破坏（和恶化）问题第二环境问题,：是指由于人类生产活动和生活活动所产生的对环境的破坏（和恶化）问题7.1.3 环境地学的地位和作用,地位：环境科学的一门支柱性、基础性分支学科。
作用：建立了生命系统与非生命系统之间的关系，起着将各分支学科有机联系在一起的“,纽带,”作用7.2 人类-地球复合系统,7.2.1 人类-地球环境复合系统,（1）气候系统,气候系统是由大气圈下层、水圈、冰冻圈、生物圈、,土壤圈和岩石圈上部所组成的整个体系它们之间存在着,密切而复杂的相互作用2）大气环境与边界层中的空气污染,大气是地球系统中最活跃、变化最大的部分，作为人,类-地球复合系统中子系统之一的大气圈是人类生存环境的,重要组成部分大气环境及空气污染,大气环境,是地球系统中以大气为中心介质的自然环境，通常指大气圈中与人类关系密切的臭氧层及其以下的部分，尤其是指边界层内的大气状态大气污染,通常是指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间并因此危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境的现象人为排放是造成空气污染、尤其是局地空气污染的主要原因污染物在大气中的弥散及研究方法,广义的大气弥散,泛指进入大气的污染物通过风、,湍流、抬升、下沉、干湿沉降、化学转化等过程在空,间逐渐分散、稀释的现象它虽有助于缓解局地大气污染，但会扩大污染物,的影响范围，可能会导致二次污染的形成，或将污染,转移到土壤及水体中去。
其研究方法一般分数学模拟、室内流体物理模拟,（如风洞、水槽、对流室模拟）及现场实验大气圈的水循环,海洋和大气间的水汽交换,大气中的水汽运输,生物圈驱动的水汽循环,海,-,气耦合系统,植物的作用,冰层覆盖,（4）,气候系统与大气圈能量及水分循环的关系,（5）,空气资源的价值及保护,通过动物的呼吸，新鲜空气中含有的氧气由血液输送到体内,各组织和细胞并参与各种生化反应和代谢过程，才能使生命得,以延续空气还是第一性生产者植物的呼吸及正常生理反应中必,不可少的物质空气运动除了能促进物质、热量和水汽的交,换，产生形形色色的大气现象、为人类提供清洁的风能外，还,是植物种子传播的重要途径地球大气温室效应还大大抑制了地面温度的剧烈变化；保护,了地球上的生物不受宇宙射线和流星的伤害；为工农业生产提,供了丰富的原料但对于某个区域（如城市、山谷、盆地）来说，大气,对人类活动排放于其中的污染物的自净、稀释能力是有限,的如果超过了其大气环境容量的阈值，环境空气质量将,明显恶化除了加强宣传教育，提高环境意识，实行清洁,生产，优化产业结构，提高森林面积（图7-2）之外，保护,空气资源，改善环境空气质量还须采取法律手段以及经济,手段。
图 7-2 19801995世界森林面积的变化,（引自世界资源报告，UNDP,UNEP,WB,WRI，2002）,7.2.2 水环境与海洋环境,（1）水循环的基本类型,大循环：,发生于全球海洋与陆地之间的水分交换过程，由于广及全球，故名大循环，又称外循环小循环：,发生于海洋与大气之间，或陆地与大气之间的水分交换过程小循环又称内部循环，前者又可称为海洋小循环，后者称陆地小循环水量平衡是水循环的数量表示即在一定的时域空间内，水分在循环、转化过程中，其数量遵循质量守恒定律，收入的水量与支出的水量之间的差额必等于该区域（或水体）内蓄水的变化量（图7-3）水循环是地球上客观存在的自然现象，水量平衡是水循环的内在规律2）,水量平衡,（3）,水体污染与水体自净,当污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体后，其含量超过了水体的自净能力，使水体的水质和水体底质的物理、化学性质或生物组成发生变化，从而降低了水体的使用价值和使用功能的现象，被称作为,水体污染,污染物进入水体后，通过复杂的物理、化学和生物等方面的作用，使污染物的浓度逐渐降低，经过一段时间后，水体将恢复到受污染前的状态，这一现象就称为,水体的自净作用,。
水体的净化作用，按其净化机制，可分为三种净化类型：,物理净化：,污,染物在水体中由于混合、稀释、扩散、,挥发、沉淀等作用，而使污染物质在水体中浓度降低的,过程化学净化：,污,染物在水体中以简单或复杂的离子或分,子状态迁移，并发生化学性质或形态、价态上的转化，使水质发生化学性质的变化，但不参与生物作用生物净化：,水,体中的污染物在生物新陈代谢过程中，,通过生物的吸收、降解作用使环境污染物的浓度与毒性,减弱以至消失海洋环境,地球上面积广大的连续水域通称海洋，其面积占地表总面积的70.8%海水的形成与地球物质整体演化作用有关一般认为海水是地球内部物质排气作用的产物，即水汽和其它气体是通过岩浆活动和火山作用不断从地球内部排出的4）海洋环境及海-气、海-陆相互作用,a.物质交换：,入海河流将从陆地携带的泥沙输入,海洋与此同时，陆地的营养物质和污染物质如N2、P等的化合物也随之排入海洋b.动量交换：,在海陆交替的海岸带，受波浪冲击,而存在着海蚀作用，使岩石发生坍塌c.海平面变化：,由于全球气候变暖，使海水膨胀、极地冰原和大陆冰川融化，导致海平面上升海,-,陆相互作用,冰雪覆盖,对全球气候和环境具有很重要的影响。
由于冰雪具有很高的表面反射率，可大大减少下垫面对太阳辐射的吸收；冰雪具有较低的热传导率，可减弱冰雪盖下面介质的热量垂直传导冰川是气候和地貌的产物，但它又对气候和地貌产生强烈影响冰川覆盖的山区降水量往往高于无冰川覆盖的山区5）冰雪下垫面对气候变化的影响,（2）土壤环境与土地覆被变化的环境效应,土壤,是指位于地球陆地表面的具有一定肥力而能够生,长植物的疏松表层，是岩石、地形、气候、生物、时间和人类活动等成土因素综合作用的产物土壤肥力,是土壤为植物生长供应和协调营养因素以及协调环境条件的能力土壤环境在整个地球表层环境系统中处于大气圈、水圈、岩石圈及生物圈的交接地带，是联结无机环境和有机环境的纽带土地覆被,是指地球表层的植被覆盖物和人工覆盖物的总称土地利用是土地覆被变化的外在驱动力，而土地覆被也会通过反馈来影响土地利用的方式土地覆被的特点对气候、全球生物地球化学循环、陆地生物种类的丰度和组成都具有重要的影响土地利用与土地覆被变化可通过改变地表反射率、温室气体和痕量气体的含量来影响区域气候同时，影响着能量交换、水交换、侵蚀与堆积、生物循环和作物生产等土壤主要生态过程生物圈与人-地环境复合系统中其它各圈层的相,互影响、相互作用，正是促使整个复合系统永不停,息地演化与发展的重要一环。
生物圈与土壤、水和,大气等圈层共同构成了人类生态环境通过能量和,物质在各圈层内及圈层间的流动、交换，地球系统,的平衡与稳定才得以维系3）生物圈与人地环境复合系统的关系,智慧圈的主体是人，而各种人文过程与人文现象的,总体所表现的主要特征是其社会性人类社会的各种,活动都是彼此相联并结合成一个社会整体进行的智,慧圈的形成和发展历史，实质上就是人类社会、经济、,政治、文化和技术的发展不断对自然环境系统影响与,作用，并使之逐渐演变为人-地关系演进的历史4）智慧圈与人地关系,7.3,人类,-,地球环境复合系统的整体性及各圈层间的影响与响应,7.3.1 人-地环境复合系统的整体性,人类-地球环境复合系统的整体行为涉及地球各圈层的相互作用，其中的物理、化学、生物过程和人文过程交织在一起，表现出复合系统有机统一的整体特性，使全球与地区、宏观与微观、地球环境与生命过程紧密结合7.3.2 各圈层间及圈层内的相互作用,各圈层间的相互作用最重要的是海-气相互作用、陆-气相互作用和陆-海相互作用下垫面状况决定太阳辐射在地表的分配,并影响气候系统湿地、森林、城市等的地表变化是温室气体CO,2,、CH,4,、N,2,O等的重要源。
植被可增加地表吸收的太阳辐射能，减少地表向下传输的热通量，降低地面有效辐射土地覆被一旦发生变化，便可影响气候系统的水分交换、侵蚀与堆积、生物循环和作物生产等土壤主要生态过程和养分的迁移；造成土地退化、水资源短缺、生物多样性减少等一系列生态环境问题因而，城市建成区面积所占比例过大,必然会导致局地环境质量下降7.3.3 人文过程的干扰,当前人类活动对地表系统影响的特点主要体现在两个方面：,人类科学技术的创造力与日俱增；,对生态环境破坏的规模愈来愈具有区域性和全球性特征1995年欧,洲一些城市的建成区面积,7.4 环境地学的发展趋势,全球性环境变化,探索地质环境演化的特点和地质环境灾变预报的可能性,环境变化的时空尺度效应,现代新技术在环境研究中的应用,水,-,岩相互作用,。
