环境科学概论第七章 环境地学42页PPT
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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。
环境地学
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。
主要内容
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
环境地学
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
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。
统偶合成的、远离平衡态的、复杂而有序的开放巨系统。 ➢ 人-地复合系统主要包括哪几部分？
大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈、冰冻圈、生物圈和智 慧圈。
环境地学
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
环境地学
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。
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。
Βιβλιοθήκη Baidu境地学
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。
（3）水体污染与水体自净
环境地学
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。
环境地学
图 7-2 1980～2019世界森林面积的变化 （引自世界资源报告，UNDP,UNEP,WB,WRI，2019）
7.2.2 水环境与海洋环境
环境地学
（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。
7.1.3 环境地学的地位和作用
环境地学
➢ 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。
环境地学
7.2 人类-地球复合系统
7.2 人类-地球复合系统
环境地学
➢ 什么是人类-地球复合系统? 人类地球环境复合系统是由人类社会和地球环境两大系
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。
（3）大气圈的能量循环与物质循环
➢ 大气圈的能量循环 • 地球系统的辐射平衡 • 大气和海洋的能量交换 • 大气和陆地的能量交换
环境地学
➢ 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
环境地学
7.1.2 关于环境地学学科性质的几个问题
1. 研究内容： 2. 地球环境系统变化；物质、能量和信息的迁移、转化
和交换过程；环境质量及其演变规律；以地表环境系统 为中心的延伸与扩展；发展并完善完整的环境地学理论 体系。 3. 2. 分支学科：环境地质学、环境水文学、环境土壤学、 环境地球化学、环境海洋学、污染气象学等。
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。
环境地学
空气污染物的分类及特点
环境地学
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。
环境地学
（4）气候系统与大气圈能量及水分循环的关系
环境地学
➢ 海-气耦合系统 ➢ 植物的作用 ➢ 冰层覆盖
（5）人类活动对大气圈的影响及其环境效应
环境地学
➢ 温室效应：CO2、CH4、N2O、CFCs(氯氟烃类) ➢ 酸雨 ➢ 臭氧层屏蔽作用的破坏及影响 ➢ 光化学烟雾
环境地学
（5）空气资源的价值及保护
环境地学
（2）水量平衡
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。
环境地学
图7-3 全球水文循环过程（根据 Moore,2019重绘）
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。
环境地学
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。
主要内容
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
环境地学
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
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。
统偶合成的、远离平衡态的、复杂而有序的开放巨系统。 ➢ 人-地复合系统主要包括哪几部分？
大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈、冰冻圈、生物圈和智 慧圈。
环境地学
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
环境地学
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。
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。
Βιβλιοθήκη Baidu境地学
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。
（3）水体污染与水体自净
环境地学
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。
环境地学
图 7-2 1980～2019世界森林面积的变化 （引自世界资源报告，UNDP,UNEP,WB,WRI，2019）
7.2.2 水环境与海洋环境
环境地学
（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。
7.1.3 环境地学的地位和作用
环境地学
➢ 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。
环境地学
7.2 人类-地球复合系统
7.2 人类-地球复合系统
环境地学
➢ 什么是人类-地球复合系统? 人类地球环境复合系统是由人类社会和地球环境两大系
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。
（3）大气圈的能量循环与物质循环
➢ 大气圈的能量循环 • 地球系统的辐射平衡 • 大气和海洋的能量交换 • 大气和陆地的能量交换
环境地学
➢ 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
环境地学
7.1.2 关于环境地学学科性质的几个问题
1. 研究内容： 2. 地球环境系统变化；物质、能量和信息的迁移、转化
和交换过程；环境质量及其演变规律；以地表环境系统 为中心的延伸与扩展；发展并完善完整的环境地学理论 体系。 3. 2. 分支学科：环境地质学、环境水文学、环境土壤学、 环境地球化学、环境海洋学、污染气象学等。
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。
环境地学
空气污染物的分类及特点
环境地学
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。
环境地学
（4）气候系统与大气圈能量及水分循环的关系
环境地学
➢ 海-气耦合系统 ➢ 植物的作用 ➢ 冰层覆盖
（5）人类活动对大气圈的影响及其环境效应
环境地学
➢ 温室效应：CO2、CH4、N2O、CFCs(氯氟烃类) ➢ 酸雨 ➢ 臭氧层屏蔽作用的破坏及影响 ➢ 光化学烟雾
环境地学
（5）空气资源的价值及保护
环境地学
（2）水量平衡
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。
环境地学
图7-3 全球水文循环过程（根据 Moore,2019重绘）
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。