地球环境的基本特征

化石燃料是在漫长的地质年代里形成的，属于不可再生能源。 为了维持人类社会的可持续发展，必须尽快把能源消费从不可再生 能源转变为可再生能源。因为新能源的开发，新技术与新设备（如 核聚变与太阳能发电等）也要消耗大量能量，现存的能源应该用以 实现这种转变。因此，未来几十年能源的利用可能决定人类文明的 未来。
生物圈是地球上最大的生态系统，包括从海 平面以下10km到海平面以上9km的范围。在 这个范围内有正常的生命存在，生态系统内 部不断进行着物质、能量和信息的交换与循 环。
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生物圈的发育经历了大约30亿年的历程。从30亿年 前出现原始细菌开始，20亿年前出现了能进行光合作用的 固氮生物，释放出氧气，并在约16亿年前形成了含氧气的 大气圈。陆续出现了多细胞生物（7亿年前），无脊椎动 物（5亿年前），以及哺乳类动物（2亿年前）。由于地壳 的变化、气候的变异和其他种种原因，有些物种消亡了， 新的物种产生了，形成了今天由大约107物种组成的五彩 缤纷的生物圈。
2、水是一种极好的溶剂，为生命过程中营养物和废 弃物的传输提供了最基本的媒介。而且水的介电常数在所 有的液体中是最高的，使得大多数离子化合物能够在其中 溶解并发生最大程度的电离，这对营养物质的吸收和生物 体内各类生化反应的进行具有重要意义。
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3、除液氨外，水的比热是所有的液体和固体中最大的，为 4.18J/（g·℃）。此外，水的蒸发热也极高，在20℃下为2.4kJ/g。正 是由于这种高比热、高蒸发热的特性，地球上的海洋、湖泊、河流
4．热成层 热成层位于中间层顶以上，又称增温层或电离层，温度随高
度增加急剧上升，到约1000km高度时，白天温度可达1000～1750K。 该层空气分子在各种射线作用下大都发生电离，成为原子、离子和 自由电子，电离层之名因此而得。
5．逸散层 逸散层位于热成层之上，也称外大气层，是大气圈的最外层，
大约延伸至800km的高度。这里大气极其稀薄，地心引力微弱，大 气质点之间鲜有碰撞。有些运动速度较快的质点完全摆脱地球引1力1 而逸入宇宙空间。
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（二）矿物原料
大约在公元前6000年人类首次学会从矿石中提取金属，进入 青铜时代。公元前1600年又学会了提炼更坚硬的铁，进入铁器时代。 3000年以后，到了公元1709年，英国人达比发明了用焦炭作燃料熔 炼铁，才进入近代的钢铁时代，钢铁也成了现代一切工业的基础。
岩石圈内的矿物资源随人类开发能力的增强而不断满足着人 类的需要，人类利用矿物原料的种类与数量与日俱增。
环境保护 与可持续发展
教材:《环境保护与可持续发展》 钱 易 唐孝炎 主编 高等教育出版社
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主要参考书：
1、环境保护与可持续发展 奚旦立编著 《高等教育出版社》 2、环境学导论 何强等 编著
《清华大学出版社》
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参考网站：
▪ 1、中国可持续发展信息网 （）
▪ 2、中国环保网（） ▪ 3、绿色中华环境保护网
地球上水量分布
单位：%
总水量分布
淡水量分布
海水 97.3
冰盖、冰川
77.2
淡水 2.7
地下水、土壤水 22.4
湖泊、沼泽 大气 河流
0.35 0.04 0.01
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近代人类在其生产活动中，给水圈带来各种各样的 影响，这些影响有：
（1）兴建大型水库：科学技术的发展，使人类有可 能修建库容以亿立方米计的大型水库，迄今全世界水库的 总库容已达2000km3，成为一种稳定可靠的水源。但是， 水库也常常产生一些不良的生态效应，甚至触发地震。
尽管人类日益紧迫地面临土地匱缺的问题，但是， 人类在其经济、政治和军事活动中仍然有意无意地 伤害关系到人类衣食住行的土壤圈。人类对土壤圈 较严重的影响包括荒漠化、水土流失、盐漬化和水 涝，以及土壤污染等方面。
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四、人类与岩石圈
岩石圈：人类生存环境中最下面的一个圈层，又是地 球内部各圈层的最外层。
等水体，白天吸收到达地表的太阳光的热量，夜晚又将热量释放到
大气中，避免了剧烈的温度变化，使地表温度长期保持在一个相对 恒定的范围内。月球表面都是岩石，石头的比热只有水的20％，所 以月球表面的气温变化可以从+120℃到-150℃。
4、水在4℃时的密度最大，这一特性在控制水体温度分布和垂 直循环中起着重要作用。在气温急剧下降的夜晚，水面上较重的水 层向水底沉降，与下部水层更换，这种循环过程使得溶解在水中的 氧及其他营养物得以在整个水域分布均匀，当水体趋于一种稳定状 态，水底温度是4℃，在这一层中水生物可以幸存。
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3．中间层 中间层位于平流层顶到大约80km的高度，温度随高度增加而
下降，到中间层顶达到最低值，是大气圈中最冷的一层。该层中又 有大气的垂直对流运动。虽然水汽浓度极低，但由于对流运动的发 展，在某些条件下能出现夜光云。在约60km高度，大气分子开始电 离。因此，60～80km高度是均质层向非均质层的过渡层。
上志留纪拉德洛统（英 国）
艾狄卡拉山地层（澳大 利亚）
（）
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课程要求及考核：
▪ 平时出勤占30％。 ▪ 期末考试占70％(考试方式待定），试题内容
基本出自教材（要求熟读教材内容）。
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第一篇 地球环境与生态系统
第一章 地球环境的基本特征
§1 地球环境的圈层构造
一、地球环境及其组成
环境科学的研究对象 地球环境
其他生物 和非生物 物质
▪ 皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉 、心、肺、肾等多脏器严重损害 的，全身性疾病，而且不少患者 同时伴有恶性肿瘤。它的1症状表 现如下：
▪ 1、早期皮肌炎患者，还往往伴 有全身不适症状，如-全身肌肉酸 痛，软弱无力，上楼梯时感觉两 腿费力；举手梳理头发时，举高 手臂很吃力；抬头转头缓慢而费 力。
（3）小河流渠道化：所谓渠道化（channelization）就是为了防 洪的目的把整条小河流或某一河段取直、加宽、挖深。渠道化的最 大利益就是有利于排水防洪，使两岸农田和城镇，免遭洪水威胁。 但是，渠道化改变了河流的物理特性，并有可能对水生生态系统带 来灾难性影响。
（4）湖泊的泯灭：湖泊的存在只是一种过度现象，因为它终究 会被入流的泥沙和湖泊中的水生生物残体充填，逐渐演变为沼泽直 至最后消亡。但是，这种自然过程由于人类活动而大大加速了。湖 泊面积和水量往往在短时期内发生戏剧性变化，甚至导致一些湖泊 完全干涸。
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三、人类与土壤圈
土壤：地球陆地上能提供植物生长与繁殖的疏松表 层，土壤圈是与大气圈、水圈同样重要的第三 大环境要素。
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地球大气的精细平衡
地球各圈层，尤其是生物圈各组分，
与大气圈保持着十分密切的物质和能量的 交换，使大气各组分之间保持着极其精细 的平衡。比如，氧的平衡：
大气中 浓度过低 氧气的 浓度为 21%， 浓度过高
生活在低海拔的人会经受高山反应
之苦； 氧化反应受到抑制，CO等有毒气 体将积累在大气圈。 雷电就能点燃嫩枝和草地，造成火
灾，使全球植被遭到破坏。
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二、人类与水圈
水圈： 圈。
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水的优异的自然性质决定了它对人类和生态环境的特殊 意义：
1、水是无色透明的，它允许太阳光中的可见光和波 长较长的紫外线部分可以透过，使光合作用所需的光能能 够到达水面以下的一定深度，而对生物体有害的短波紫外 线则被阻挡在外。这不仅在地球上生命的产生和进化过程 中起了关键性的作用，今天对生活在水中的各种生物也具 有重要意义。
（2）大量开采地下水：地下水以其水量丰富、水质 优良和供应稳定而备受青睐，成为许多地区的主要水源。 然而，地下水的过度开采造成了严重的环境问题。地下水 位大幅度下降乃至地下含水层的枯竭。此外，过度抽取地 下水的另一环境效应是地面沉陷。我国不少沿海城市巳发 生这种现象。
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皮肌炎图片——皮肌炎的症状表现
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三、地球各圈层的发育
主要经历的阶段： ▪ 水的出现 (38亿年前） ▪ 生命的出现（起源于海洋） ▪ CO2的放出 ▪ 含氧大气圈的形成（16亿年前） ▪ 生物圈的形成 ▪ 土壤的形成（碳酸盐岩石风化）
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§2 人类与地球各圈层的关系
一、人类与大气圈
逸散层
大气圈的结构
热成层 中间层
平流层
对流层
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二、地球环境的独特性
观点一：地球环境丰富多样，适合生物的生存和繁衍， 地球的独特性就在于它具备其他天体所不具备的上述 条件。
观点二（盖娅理论）：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，靠生命过程来调控并保 持其远离天体物理学平衡的开发系统。也就是说，不 是地球上“优越”的环境条件创造了生命，而是生命 活动创造了今天地球的环境。
1．对流层 对流层位于大气圈的最下层，平均厚度为12km，是大气圈中
最活跃的一 层，存在强烈的垂直对流作用和水平运动。对流层中水 汽和尘埃含量较高，雷电、雨雪、云雾、霜、雹等天气现象与过程 都发生在这一层，对人类影响也最大。通常所指的大气污染就是对 此层而言。对流层的另一重要性质是大气温度随高度增加而下降， 其平均递减率为-6.5℃/km。
环境要素
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自然环境 人类环境
社会环境（人工环境） 自然环境：直接或间接影响人类生活、生产的生物
有机体、无机体（空气、岩石、水、土 壤等）等。它是人类发生、发展与生存 的物质基础。 人工环境：由于人类活动而形成的各种事物。它包 括由人工形成的物质、能量和精神产品， 以及人类活动中所形成的人间关系，如经 济基础、政治体制等。
生物圈是地球上最大的生态系统，包括从海平面以 下10km到海平面以上9km的范围。在这个范围内有正常的 生命存在，生态系统内部不断进行着物质、能量和信息的 交换与循环。
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人类
大事记
地质构造（地层）