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1、环境地学教案第1章 绪 论教学目的：通过学习使学生了解环境地学定位、环境地学分科与研究内容、环境地学的研究方法等有关知识。 重点与难点：环境与环境问题、环境系统、环境科学研究的对象、内容和方法、环境地学的概念、环境地学的发展阶段；难点为环境地学的研究方法（3S技术）。教学方法：启发式、互动式。教学手段：多媒体授课时数：1课时 板书： 环境与环境问题 环境地学的定位 环境科学 环境地学 绪论 环境地学分科与研究内容 环境地学研究方法授课内容1.1环境地学的定位1.1.1环境与环境问题1.环境概念所谓环境，是指某一特定生物体或生物群以外的空间以及直接或间接影响该生物体或生物群生存的一切事物的总称。
2、因此，环境总是针对某一特定主体或中心而言的，是一个只具有相对意义的概念，离开了这个主体或中心也就无所谓“环境”了。人类环境包括自然环境和社会环境。2.环境系统环境系统是指由地球表面大气圈、水圈、生物圈、岩石圈、土壤圈所组成。环境系统是一个十分复杂的物质和能量不断转换和传递的开放性动态系统，涉及太阳能转换、大气循环，水循环、无机物循环和有机物转化等动态平衡。构成环境整体的各个独立的、性质各异而又服从整体演化规律的基本物质组分称为环境要素，也称环境基质。环境要素分为自然要素和社会要素。环境要素具有一些非常重要的属性，这些属性决定了各个环境要素间的联系和作用的性质，是人们认识环境、改造环境的基本依据
3、。在这些属性中，最重要的是如下属性。（1）最差限制率。（2）环境的整体大于诸要素之和一处环境所表现出来的性质，不等于组成该回家的各个要素性质之和，而是比这种“和”丰富得多、复杂的多。(3)相互依赖性。所谓环境质量，一般是指一处具体环境的总体或某些要素，对于人群的生存和繁衍以及社会，3.环境问题环境问题，自古以来就已经存在。人口问题、资源问题、发展问题和环境问题是当今人类所面临的全球性问题。环境问题的本质是发展问题，实在人类社会发展过程中产生的，因此，也必须在发展中加以解决。1.1.2环境科学1.环境科学研究对象、内容和任务环境科学是伴随着环境污染而出现的一门新兴科学。环境科学的任务是以“人类-
4、环境”系统为对象，研究人类和环境之间的关系掌握其发展规律，调节物质和能量交换过程，改善并创造人类生活的美好环境，使人类社会走向可持续发展道路。1）环境科学研究的主要内容（1）人类社会经济行为引起的环境污染和生态破坏。（2）环境系统在人类活动影响下的变化规律。（3）当前环境恶化的程度及其与人类社会活动的关系。（4）寻求人类社会经济与环境协调持续发展的途径和方法，以争取人类社会和自然界的和谐。2）从研究对象和研究内容来看，环境科学的特点（1）整体性。人类环境是一个整体，环境中的各个要素相互依存、相互影响，因此，环境遭到污染和破坏，常常不是一个因素，而是多种因素发生变化且相互影响的综合结果。（2）综
5、合性。环境是一个有机整体，涉及面非常广，几乎关系到每个自然因素和众多的社会因素，因此，解决某一环境问题，必须组织多学科的综合研究。3）环境科学的主要任务（1）探索全球范围内环境演化的规律。（2）揭示人类活动同自然生态之间的关系。（3）探索环境变化对人类生存的影响。（4）研究区域环境污染综合防治的技术措施和管理措施。2.环境科学的形成和发展 环境科学是在环境问题日益严重的背景下产生和发展起来的一门综合性学科，经历了形成和发展的阶段。环境科学的出现，是1960年以来自然科学迅猛发展的一个重要标志，主要表现在以下两个方面。（1）推动了自然科学和社会科学各个学科的发展。(2)推动了科学整体化的研究。3
6、.环境科学的分科环境科学经过短短几十年的发展，其概念与内涵日益丰富和完善。其中，具体分支学科主要包括如下科目。（1）环境学（2）环境地学（3）环境物理学（4）环境化学（5）环境工程学（6）环境医学（7）环境管理学（8）环境经济学（9）环境生态学（10）环境生物学（11）环境伦理学（12）环境心理学（13）环境美学1.1.3环境地学环境地学是环境科学的一个分支学科，以人地系统为对象，研究其发展、组成和结构、调节和控制，改造和利用的科学。人地系统是由人类和地理环境构成的系统。环境地学成为一门独立的学科是近40年的事情，但其孕育过程却源远流长。 早在18世纪地理学家中出现一个研究人类与地理环境关系的
7、人地关系学派，提出了“地理环境决定论”，法国启蒙运动的代表人物孟德斯鸠是该理论的倡导者之一。19世纪后期，法国人文地理学家布拉什提出了可能论以取代决定论。20世纪20年代，美国地理学家巴罗斯明确提出地理学就是人类生态学，促进了人地关系的研究。地理学中人地关系学派的发展表明，环境地学已孕育于地学之中。第二次世界大战以后，随着科学技术的不断进步，重工业和集约化农业以及现代交通运输业等产业的飞速发展，出现了能源和矿产资源危机，同时环境污染逐渐成为威胁人类生存的严重社会问题。20世纪60年代，解决环境问题的迫切需要推动了人地关系的进一步发展，环境地学正是在这一背景条件下诞生的，并于20世纪70年代获得
8、了迅速的发展。1.2 环境地学分科与研究内容环境地学的研究内容和学科体系尚未完全定型，目前较为成熟的分支学科有：环境地质学、环境地球化学、环境气象学、环境海洋学、和环境土壤学等。1.环境地质学环境地质学是环境科学与地质学交叉的边缘科学，在20世纪70年代，随着环境问题的深入研究，之间发展成为一门较系统的新学科。研究内容如下。（1）由地质因素引起的环境问题（2）由人类活动引起的环境问题，包括化学污染引起的环境地质问题。2.环境地球化学环境地球化学是介于环境科学与地球化学之间一门新兴的边缘学科，20世纪70年代逐渐发展起来的，研究环境中天然的和人为释放的化学物质的迁移转化及其与环境质量、人体健康的
9、关系等。主要内容有以下三个方面。（1）研究人类环境的化学性质，尤其是研究目前环境化学变化的过程和趋势。（2）研究污染物在环境中的迁移转化规律。（3）研究环境中与生命有关的化学物质对生物体和人体健康的影响。3.环境气象学环境气象学是现代气象学一个分支，也是环境地学的一个重要组成部分，目前研究的主要方面如下。（1）大气运动对污染物扩散的影响。（2）气象因素对污染物分解和化合作用。（3）大气污染的全球效应等。4.环境海洋学环境海洋学是20世纪50年代以来随着海洋环境问题的发展而逐渐形成的一门新兴学科，研究污染物在海洋中的分布、迁移、转化的规律，以及污染物对海洋生物和对人体的影响及其保护措施。环境海洋
10、学研究的主要内容如下。（1）环境环境中物质通量的研究。（2）污染物进入海洋后的迁移、转化规律的研究。（3）海洋污染的生物学效应研究等。（4）环境污染的防治措施的研究等。5.环境土壤学环境土壤学是环境问题出现后在土壤学的基础上发展起来的新兴学科。主要研究内容如下。（1）研究土壤背景值。（2）研究土壤污染现状。（3）研究土壤及其边界环境中污染物的迁移、转化和分布规律。（4）定量研究人为污染因素对土壤特性的微观机理和宏观生态效应。（5）研究土壤植物系统对主要污染物的净化功能和作用机理。（6）研究土壤环境质量基准、土壤环境标准和土壤环境容量等。1.3 环境地学的研究方法环境地学以人地系统为研究对象，由
11、社会、经济、资源、环境等子系统等组成。因此，除了具有一般系统的共性，如整体性、相关性、动态性等，还具有区域性、复杂性、时序性、和应用性等特点。此外，由于环境地学中的环境要素和环境信息具有系统性、交叉性、综合性、时空性、和多变性等特点，传统的研究方法已不能满足对丰富的信息资源进行充分开发和利用，因此，广泛应用高新技术及信息关联分析已经成为环境地学的发展趋势。环境地学的主要研究方法如下。1.野外调研与监测野外调研与监测室地球科学传统的研究方法，主要用于小尺度区域的研究。尽管目前高新技术的应用以及各种信息系统关联分析是地学发展及研究的趋势，但现场的调研与监测仍然无可替代，这是实地获得第一手资料不可或
12、缺的环节。2.地球物理和地球化学方法在区域环境实地调研与监测中，常采用一系列地球物理和地球化学方法探索地质环境的变化规律。如地球物理研究中的传统电、磁、地震波、声波、放射性探测法，地球化学中的水化学和断层气相分析等。3.环境地学制图环境地学制图是将环境地质信息以图件的形式表达出来，反映区域地质环境空间、时间状态和变化趋势，具有形象、直观、主体突出的特点。4.系统分析与研究方法具体研究包括模型模拟和模型预测，主要包括结构模型、评价模型、仿真模型和预测模型等。目的在于减轻和避免环境问题引发的损失和灾难。5.现代高新技术环境地学现代高新技术包括探测与监测、测试与分析、实验与模型、信息计算与处理技术等
13、。如“三S”技术是多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播、和应用的现代信息技术。小结环境科学与环境地学是在20世纪中叶人类所面临的人口、资源、发展和环境等全球性问题的背景下应用而生的，两者是同步发展且相辅相成的新兴学科。本书将环境地学纳入环境科学的分支，其重要特色在于在地学的基础上突出了环境科学的内涵与应用，同时，为环境、地学等相关工作者提供参考与借鉴。思考与练习题1.如何理解环境地学的定位？2.简述环境科学与环境地学的关系？3.简述环境地学的研究内容与研究方法，并关注环境地学的研究内容与研究方法的最新进展。第2章 环境地学基础教学目的：通过学习使学生了解地球表层系统
14、、人地关系、中国的自然环境等内容。重点与难点：重点为地球表层系统的组成和结构特征、地球表层的能量来源、地球表层系统的组成与边界、人地关系的历史、人地关系的主要思想、中国重要的自然资源、中国的自然环境；难点为负熵流。教学方法：启发式、互动式。教学手段：多媒体授课时数：2课时 板书： 地球表层系统的组成和结构特征 地球表层系统 地球表层的能量来源 地球表层系统的组成与边界 人地关系的历史环境地学基础 人地关系 人地关系的主要思想 概况 中国的自然资源 重要的自然资源 自然环境授课内容;2.1.1地球表层系统的组成结构特征地球表层系统的组成是复杂的。按照不同的思路、不同层次与标准，其组成分析可以存在
15、多种方案。地球表层系统的物质组成结构虽然是复杂的，但是由于其物质能量运动的规律性，可以将其组成结构总结出以下五个特性。1.垂直分层性2.渗透性3.集中性4.地域差异性5.整体性2.1.2地球表层的能量来源地球表层的能量来源有两类：外部能源和内部能源。外部以太阳能为主，内部是来自于地球内能。1.太阳能是地球表层最主要的能源。2.地球内能3.其它能源（1）宇宙射线，其能量仅有到达地表太阳辐射能的一亿分之一。（2）月球和太阳的重力场作用引起的潮汐能，其能量为到达地球太阳能的几万分之一。（3）由构造作用转化而来的势能及其在固体物质的位移中转化的动能。（4）由太阳辐射能通过蒸发作用转换而成的势能及其在降
16、水、河流、洋流作用及空气流动情况下转变成的机械能。2.1.3地球表层系统的组成和边界1.组成（1）大气圈。包裹在地球周围厚厚的大气，厚度大约有20003000千米，总质量约占地球总质量的百万分之一。（2）水圈。地球表层水体的总称，包括海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川和地下水。（3）岩石圈。由地壳和上地幔顶部组成，厚度约为100千米。（4）生物圈。地表生命有机体及其生活领域的总称，包括植物、动物和微生物三大类。地球表层系统的要素组成还包括地貌、气候、水文、土壤和生物。它们是地球表层系统四种基本组成成分在能量的支配下相互联系、相互作用，而产生的派生物。它们是物质的，又是动态的。如果说地球表层系统的物质
17、组成强调物质实体的一面，则地球表层系统的要素组成更强调了物质的运动方面。地貌是固体地壳的表面形态。作为形态，地貌与组成它的岩石有密切依存的关系，二者共同构成岩石地貌的复合体。气候是长期的大气状态和大气现象的综合，是最活跃的自然地理要素之一。水文也是最活跃的自然地理要素之一。水体所起的一种重要的环境作用，在于其潜热特性。巨大的水体蕴藏着大量的热能。水与大气相互联系，决定着自然地理环境中水热的配置。土壤既是地球表层系统派生的自然体，也是它的一个组成要素。土壤位于四大圈层的紧密接触地带，在整个自然地理环境中，土壤是结合无机界和有机界的枢纽，是联系各自然地理要素的关键环节。生物是行星地球的特殊物质，作
18、为地球表层系统的组成要素，起着特殊的不可替代的作用。首先是绿色植物的光和作用把无机物转化为有机物，把太阳能转化成生物能储存在有机体内；其次，改造了大气圈、水圈的组成，参与风化作用、土壤形成作用、地貌的改造等。人类作为生物的特殊部分，因此，在自然地理环境的组成中，人类起着十分特殊的作用。2.边界地球表层系统围绕地球表面，好似一个有一定厚度的圈或壳，镶嵌于地球表面，围着地球。在地理学中常常被称为“自然地理环境”或“地理壳”、“地理圈”。这个名称既突出了地球表层系统的外形，也说明了它的空间位置。然而，要确定地球表层系统的具体范围和边界，却是一个棘手的科学课题。长期以来，不少地理学家就自然地理环境的边
19、界问题进行了深入的探讨，直至今日，仍有不断新的划界观点的提出。所有不同的观点，概括起来包括三类。第一类：把地球表层系统的边界划定在一个巨大的空间范围。第二类：以我国地理学家牛文元为代表，把自然地理环境的界限划定在较小的空间范围。第三类：由我国地理学者陈传康提出。他认为地理学所研究的范围界限不应作硬性规定， 硬性规定一个厚度未必都符合客观实际，而应视研究问题的性质有相应的变化。2.2 人地关系人地关系是指人类与地理环境的关系。人地之间的客观关系典型表述是：第一，人对地具有依赖性，也是人类生存的物质基础和空间场所，地理和经基础影响人类活动，具有明显的地域性。第二，在人地关系中人居于主动地位，人具有
20、能动性，地理环境是可被人类认识、利用、改变、保护的对象。但人不是地的主人，人地关系是否协调抑或矛盾，不取决于地而取决于人。2.2.1人地关系的历史人地关系是在一定的生产和社会关系下建立的，人与自然的关系表现为人类社会与自然环境的关系，而不是指单个人与自然环境环境的关系。按照人类历史的演变，结合地理环境的变化，考察人地关系关系及其互相作用特点，可以将人地关系的历史大致划分为四个时期。1.史前原始文明时期2.农耕文明时期3.工业文明时期生态文明时期人地关系的特点如下。（1）人地关系和谐是生态文明的核心。（2）强调对自然环境的投资，强化对环境的保护、治理与恢复。（3）对地理环境重要性不断加强，强化对
21、环境的保护、治理与恢复。（4）人类改造与利用自然的技术进步巨大，虽然其能力足以毁灭整个地球多次，但仍然无法改变全球环境自身的变化规律。2.2.2人地关系的主要思想人地关系研究不仅是地学的核心内容，而且是许多学科关注的焦点之一。对二者关系的认识也是人们世界观、价值观的直接反映，因此，人类历史上形成了许多相应的观点与思想。了解这些思想，有助于更好地认识人地关系及其变化。1.地理环境决定论2.地理环境或然论3生产关系决定论4.协调轮2.3中国的自然环境2.3.1概况中国位于亚洲的东部，太平洋的西岸。面积960万平方千米，东部和南部大陆海岸线1.8万平方千米，内海和边缘的水域面积约470万平方千米。海
22、域分布有大小岛屿7600个，其中台湾岛最大，面积35798平方千米。我国陆上和14个国家接壤，海上与8个国家相邻，省级行政区划4个直辖市，23个省，5个自治区，两个特别行政区，首都北京。我国地势西高东低，呈三级阶梯，地形多种多样，海岸线以东以南的大陆架，蕴藏着丰富的海底资源。2.3.2重要的自然资源1.土地资源我国土地资源有四个基本特点。1）绝对数量大，人均占有量少2）土地类型复杂多样，耕地少，保护压力大3）利用类型多样，时空差异显著4）分布不均，保护和开发问题突出2.淡水资源中国淡水资源总量居世界第六位，人均拥有量仅为2200立方米，是世界人均水平的四分之一，在世界排名第110位，被联合国列
23、为世界13个贫水国之一。中国不仅水资源总量不足，而且空间分布严重失衡。中国水土资源错位分布，加剧了资源紧张。中国水能资源蕴藏量居世界第一位，70%分布在西南地区，其中以长江水系为最多，其次是雅鲁藏布江水系，黄河水系和珠江水系也有较大的水能蕴藏量。目前以开发的地区，集中在长江、黄河和珠江上游地区。2.3.3自然环境1.自然环境的特点1）季风气候影响显著，旱涝灾害频繁2）山地丘陵为主的阶梯状地形，水土流失严重3）生物多样性丰富，个别物种频临灭绝4）人口密集，人类开发利用环境资源历史悠久，影响强烈5）疆域辽阔，自然环境类型多样、区域差异突出6）独特的环境演化历史，重要的青藏高原隆起影响2.中国的自然
24、区划1）自然区域全国分为东部季风区、西北干旱区和青藏高寒三大区域。高寒区域海拔在3000米以上，最热月平均气温在18以下，即以此和季风、干旱区域分界。干旱区域除某些山区外，年降水量在400毫米以下，以此和季风区域分界。这条线是草原和森林的界限，也是以牧为主和以农为主的界限。三大自然区域的特征主要差别见课本P37表。2）自然带的划分根据气温将全国分为14个自然带见课本P37表。I东部季风区（寒温带、中温带、暖温带、北亚热带、中亚热带、南亚热带、边缘热带、中热带、赤道热带）西北干旱区域（干旱中温带、干旱暖温带）青藏高寒区域（高原寒带、高原亚寒带、高原温带）小结环境地学基础是环境科学的基本理论之一，
25、主要涵盖地质学、地理学、大气科学等地学各学科的基础 与基本知识，是正确认识自然环境和分析环境问题的基础，同时也是制定环境保护规划决策的科学保证。环境地学基础主要研究对象是地球表层系统，揭示人类活动与资源、环境、生态系统间互相作用机制的研究，其目的是不断地改造和协调自然地理系统与生态系统，避免错误的策略和盲目导致地球表层退化，改善其功能和结构，提高自然生产力。思考与练习题1.什么是地球表层系统？2.地球表层系统是如何组成的？各组分亚系统有何特征？3.人地关系的主要思想有哪些？主要内容是什么？4.中国自然环境有哪些特征？5.根据中国自然环境区划结果，找出你所在地区归属哪个带？哪个区？有何特点？第3
26、章 全球性主要环境问题教学目的：通过讲述本章内容使学生了解全球气候变暖、臭氧层耗损、酸雨、光化学烟雾、淡水资源危机、植被破坏、土地荒漠化、生物多样性锐减、海洋污染等内容。 重点与难点：重点为地球大气的温室效应及变暖趋势、温室气体排放的全球变化、全球变暖对自然系统与社会经济系统的影响、大气臭氧层耗竭对天气、气候变化的影响、臭氧层耗竭对人类生态环境的潜在威胁、酸雨形成的机制、酸雨对生态系统的危害、我国水资源的特点、植被破坏对环境的影响、土地荒漠化的危害、生物多样性的意义、我国海洋环境污染现状；难点为光化学烟雾形成的原因。教学方法：启发式、互动式。教学手段：多媒体授课时数：2课时 板书： 全球气候变
27、暖 臭氧层损耗 酸雨 光化学烟雾全球性的环境污染问题 植被破坏 土地荒漠化 生物多样性锐减 海洋污染授课内容3.1全球气候变暖3.1.1全球大气的温室效应及变暖趋势大气对太阳的短波辐射有较大的透明度，允许大部分太阳辐射到达地面。同时，它又可以吸收相当大部分地表辐射及云层向外发出的长波辐射，具有与温室中玻璃相类似的保温作用，故惯称为“温室效应”。近几十年来，随着温室气体的不断增加，地气系统与外层空间的辐射能量平衡已被打乱，并导致了地表和底层大气温度升高以及高层大气温度降低。同时，在这段时间内，全球海平面每10年上升12厘米。近百年来，中国气温上升了0.40.5；近50年来，降水量平均10年减少2
28、.9毫米。与全球气候变化趋势基本一致。3.1.2植被、海洋对温室气体的调节作用森林具有比其它任何植被类型更强的的光合能力，对二氧化碳来说是极好的净化器和碳的储存库。据估计，世界森林所含的碳相当于大气中二氧化碳含量的三分之二，对此陆地森林植被对减缓全球气候变化起着极其重要的作用。海洋发挥了比生物过程更加强大的调节气候的作用。据计算，海洋中储存的CO2总量约相当于大气中CO2总量的50倍或生物圈中的20倍。更重要的是海洋对于CO2和热量有不间断的吸收作用，因为CO2可以与海水反应形成H2CO3，分子以及离子态的HCO3和CO3。同时，海洋表层的浮游植物可通过光合作用吸收大气中的CO2。海水巨大的质
29、量、热惯性、对短波辐射的高吸收率及流动性使其成为一个庞大的热量“储存器”和能量“调节器”。它在地气系统的热量平衡和水分平衡中扮演了及其重要的角色，从而对大气环流、长期天气和气候变化发挥了举足轻重的作用。3.1.3温室气体排放的全球变化地球各圈层在漫长的进化过程中经过复杂的互相作用后，大气化学组成的相对比例基本上达到了平衡。但自工业革命以来，情况发生了明显的变化。CO2、CH4、N2O、CFCS等温室气体的浓度不断上升，它制约着地气系统的辐射收支平衡，并直接导致了全球气候变暖。CO2浓度增加的主要原因是化石燃料和生物燃烧以及森林的砍伐。据科学家预言，人类如果不采取果断和必要的措施，按照目前的速度
30、发展，到2050年，大气中CO2的含量将比工业革命前增加一倍，这将使全球地面的平均气温上升35.3.1.4全球变暖对自然系统与社会经济系统的影响1.对气候的影响2.对海平面和水资源的影响3.对动植物的影响4.对农业的影响5.对人群健康的影响6.对社会及经济的影响3.2臭氧层耗损3.2.1高空臭氧形成及耗损的机理1.臭氧的形成O3是一种很容易起反应的化学物质，它由复杂的光化学过程产生。该过程始于O2的光化学分解，又在一系列复杂的化学反应中被破坏。臭氧层中的O3是O2在高空紫外线的作用下，首先离解出原子氧与氧分子再结合形成臭氧。在平流层因O3的电离能很低，因而在太阳紫外线照射下很容易被离解。从而导
31、致O3的净损耗。在正常情况下，大气中O3的形成与分解速率大体相同，因而其总量处于恒定状态。2臭氧的耗竭人类活动排放的CH4、NOx、氯化物、溴化物等都对O3具有破坏作用。一般认为，平流层中O3减少的最重要的机制有两类，一是NOx的作用，在平流层飞行的超音速飞机、核爆炸都可产生大量的NOx。有人计算过，500架协和式超音速客机在两年内排出NOx可使大气中的O3至少减少3%。二是氟利昂（FCFs）类的作用，氟利昂是氟氯烃的总称。氟氯烃类化合物包括20多种物质，它的用途十分广泛，主要用于制冷剂、发泡剂、喷雾剂等。它们具有很高的化学稳定性，有可能一直上升到平流层，在紫外光作用下分解。据监测，1978-
32、1987年全球臭氧层O3的含量平均下降了3.4%-3.6%，在南极上空出现了臭氧层空洞，北极也出现了臭氧空洞，其面积约为南极的五分之一。观测发现全球O3都呈减少的趋势，在未来100年内，高空O3含量还将大幅度降低。3.2.2大气臭氧层耗竭对天气、气候变化的影响O3含量在较大时空尺度的变化是气团活动状况的反映。平流层中间层和上部大气中的光化学平衡过程制约着O3的含量及其变化，而平流层的中下部O3的含量及其变化则主要由大气环流来支配。大气臭氧层的变化还直接制约着平流层的温度结构和环流形式CO2温室气体浓度的增加，会把O3所吸收的太阳紫外线能的相当部分以红外辐射的形式向太空释放，因而导致平流层温度下
33、降。观测证实，大气臭氧层损耗已削弱了其对平流层加热的贡献，并影响平流层的热力和动力学过程以及平流层气候和全球气候变化。3.2.3臭氧层耗竭对人类生态环境的潜在威胁人类与其周围的生态环境经过漫长的进化历程后，已经适应了今天近地层内的太阳紫外线的辐射强度，适量的紫外线可以提高人体的免疫反应，但过量的紫外线将扰乱原有的人地复合系统的交互作用关系，严重破坏人类生态环境，给地球生命系统带来难以估量的损害。3.2.4全球合作保护臭氧层虽然目前人们“南极臭氧洞”成因的认识还不尽一致，但对由此而来引起的保护臭氧层的重要性却取得了较为一致的看法。对此，国际社会多次召开会议采取对策。3.3酸雨酸沉降是指大气中的S
34、O2和NOx经一系列复杂的大气化学转化和物理输送过程后所产生的酸性化合物的大气干、湿沉降。其中，湿沉降即是酸雨，是PH值5.6的大气降水的总称。3.3.1酸雨形成的机理酸雨的形成是一个非常复杂的物理、化学过程，它涉及的酸性物质或者可能引起酸化的物质有如下几种。（）硫化物和原子团。（）氮化物。（）氯化物。根据目前的了解，酸雨所含的多种无机酸和有机酸中绝大部分是H2SO4和HNO4，约占其总酸量的90%以上。国外酸雨中二者之比约为2：1，中国酸雨中以为主，其中含量不及的。酸雨中酸性物质的形成有三条主要途径。（）SO2和NO在大气中经气相、液相转化为和HNO3及其气溶胶后，在进入云中或成为凝结核随降
35、水落下。（2）SO2和NO进入云中后再转化为和HNO3及其气溶胶，最后进入雨滴。（3）SO2和NOx转化为和HNO3及其气溶胶，经云下冲刷进入雨滴。3.3.2酸性物质的来源1.自然源主要酸性物质有S和N的化合物、有机酸；主要碱性物质有NH3、Ca等。SO2的天然源主要有海洋有机硫化物的氧化、火山爆发、土壤和森林火灾。NOx的自然源主要是雷电和陆地生物的释放。有机酸主要来自植物的释放的异戊二烯、醛类和海洋挥发的烯烃的氧化。NH3主要来自家畜粪便，约占80%以上。它是大气中最重要的碱性气体，能中和大气中的H2SO4和HNO3，降低雨雪中的酸性。此外，HN3易溶于水，生成铵离子，加快大气中SO2被氧
36、化生成H2SO4的速率。2.人为源人为排放对全球S循环有重要的贡献。全球范围释放到大气的SO2大部分是人为的。尤其是高密度工业区域，人为排放的比率可能高达全部S排放的100%。NOx的人为源集中在北半球的人口密集区。其中，大约有75%来自机动车排放和化石燃料燃烧。3.3.3酸雨对生态系统的危害酸雨对生态系统的危害主要表现在以下几个方面。（1）土壤溶液中的H+增多，它与土壤胶粒外电层Ca+、K+等发生代谢作用，从而引起Ca2+、K+等的淋失。结果破坏土壤结构及其物理性能，使土壤易于干旱。（2）土壤酸化后，磷酸盐易转化为难溶化合物，影响植物磷肥的供应。（3）土壤中的锰、铜、铅、汞、锌、镉、铝等转化
37、为可溶性化合物，不仅使土壤溶液中的金属浓度增高，而且易于被淋溶并转入江河湖海韩日地下水中，引起水质污染。进而在水产和粮食、蔬菜等中积累，通过食物链危害人体健康。（）由于土壤酸度增高，细菌的种类和数量减少（尤其是固氮菌减少，而真菌的种类和数量增多）将影响土壤固氮作用进行。因而使土壤腐殖质的组成发生变化，胡敏酸减少，富里酸提高，土壤的良好结构难于形成。土壤中的动物的丰度下降，土壤的通气性变坏。最终使土壤肥力下降，影响植物生长。森林、农作物等受到酸雨影响后，除由于土壤肥力下降影响其生长发育外，酸雨的强酸性物质对植物叶片有直接的破坏作用。当值低于时，可引起鱼类烂腮、变形甚至死亡。重金属会在鱼体内蓄积，
38、对人体健康造成间接危害。酸雨对生态环境、和经济社会造成的损失也是不容忽视的。.光化学烟雾当大气同时满足紫外线强，和含量高条件时，就会发生一系列复杂的光化学反应，产生一系列氧化性很强的的产物如、（醛类）、（过氧乙酰基硝酸酯）、等，形成光化学污染，习惯上称光化学烟雾。光化学烟雾是一种反应的产物与反应物的混合物，其形成过程以的光解开始，以形成告终。世纪年代初，在洛杉矶首次发现的这种浅蓝色的烟雾曾造成大片蔬菜和作物受害。光化学烟雾是一种具有强氧化剂、能使橡胶开裂、刺激人们眼睛、伤害植物叶片、并使大气能见度降低的污染。参与反应的污染物主要有汽车、石油炼制及石油化学工业排出。因此易在汽车多、阳光充足、气温
39、较高、逆温出现频率较高的地方发生。洛杉矶、东京墨西哥城等许多城市均发生过。石油炼制和石油化工业区在上述气象条件下也会出现光化学烟雾，如兰州市区西固区等。光化学烟雾生消的日变化一般有如下规律：清晨，车辆及其它源排出大量的和。日出时空气中原存留的少量发生光解，为随后的一系列的反应提供条件。下午，随紫外线辐射的减弱，光解受到抑制，反应趋于缓慢，光化学反应产物浓度也随之下降。3.5淡水资源危机3.5.1水资源的概念狭义的水资源是指陆地上可供生产生活直接利用的江河、湖沼和地下的淡水资源。如果从长期开发利用所需要的角度来衡量，水资源仅仅指区域内可以逐年恢复、更新的淡水量（即大致与该区域的年降水量相当）。3
40、.5.2全球水资源状况从太空上看，地球是一颗蓝色的星球。海洋、湖泊、沼泽、河流等水面几乎占地球表面的四分之三以上。“三山七水一分田”，这是人们对地球表面的形象概括。全世界总储水量约为1.451092，其中97.2%是海水，陆地上的水占2.8%，受经济条件限制，目前还无法直接利用海水和陆地咸水。人类所需要的淡水资源，只约占地球总水量的2.6%。其中绝大部分淡水又是人们很难利用的两级冰盖、高山冰川、永冻地带的水及深层地下水。目前人们容易利用的水资源是河流水、淡水湖泊水和浅层地下水，其数量不足世界淡水总量的1%，全球总水量的0.03%。因此，地球上可利用的淡水资源十分有限。地球上的水资源分布极不平衡
41、，据统计，水资源总量丰富的国家是巴西、俄罗斯、加拿大、美国、印度尼西亚、中国、印度、日本、哥伦比亚和欧盟15国集团。这些国家和地区就约占去全球江河径流量的23以上，其余100多个国家都存在不同程度的缺水困扰。如果按人均占有量来统计，人均水资源最丰富的国家是冰岛，其次是新西兰、加拿大、挪威和尼加拉瓜。3.5.3我国水资源的特点1.水资源总量多，人均占有量少2.河川径流年际、年内变化大3.水资源的地区分布不均与生产力布局不相匹配4.河流泥沙量大，水质差异明显3.5.4淡水资源危机21世纪将是水的世纪。20世纪初，国际上就有19世纪争煤、20世纪争石油、21世纪争水的说法。第47届联合国大会更是将每
42、年的3月22日定为“世界水日”，号召世界各国对全球普遍存在的淡水资源紧缺的问题引起高度警觉。从20世纪初以来，人类对淡水资源的需求激增，这一方面表现为人口的快速增长，另一方面是工业化迅速发展的结果，其原因主要表现在：淡水资源短缺、淡水污染、争夺淡水资源、淡水资源的不合理使用和浪费等方面。估计到2025年，全世界将有近13的人口缺水，波及的国家和地区达40多个，中国是其中之一。中国被联合国认定为世界上13个最贫淡水的国家之一。3.5.5我国淡水资源的开发利用和保护1.我国淡水资源开发利用和保护问题产生的原因1）客观原因如干旱缺水，水资源时空分布不均这些问题，是中国的自然、地理、气象等多方面造成的
43、，可以说这是“天之禀赋”。2）主观原因如水的浪费和水体污染，许多都是人为原因造成的。其中，较为普遍，也最为严重的是长期以来许多人把经济的发展错误地理解为是单一的GDP的发展，把GDP的增长看作是成绩的体现。有了这样的观念，在资源的利用上甚至为了取得一时的经济增长，不惜以牺牲污染环境为代价，将成千上万吨有害物质排泄到江河湖海。3）发展和经济增长方式的原因中国改革开放以来，经济总量和人口迅速增加，而水资源总量则大体不变，在这种情况下，只有用先进的、科学的，节约的经济增长方式，才能使它们相适应。但由于种种原因，这个问题并没有解决好。4）体制上的原因长期以来，我国水资源的管理基本上是单一的依靠以行政为
44、主导的管理模式，供水和污水处理的主体，绝大多数还是靠国家财政拨款的事业单位。市场在水资源的配置中的基础性作用没有得到发挥，谁家等促进水资源节约保护的经济手段没有形成，水资源开发利用的主体没有节约保护的内在动力，公众没有参与到水资源的管理中来，使得水资源短缺、水污染等问题一直没有得到很好的解决。2.我国淡水资源开发利用和保护的治理措施1）加快南水北调工程进度2）进一步全面推进节水型社会建设3）加快水资源管理体制改革和机制创新（1）完善流域管理与行政区域管理相结合的水资源管理体制。（2）推进水务体制改革。（3）创新水资源管理的内在机制。3.6植被破坏植被是对全球或某一地区所有植被群落的泛称。植被是
45、生态系统的基础，为动物或微生物提供特殊的栖息环境，为人类提供食物和多种物质材料，还能调节气候和物质循环，净化空气和水源，它既是重要的环境资源，又是重要的自然资源。3.6.1森林锐减1.森林和森林资源森林是由乔木、灌木组成的绿色植物群体，是整个地球陆地生态系统的重要组成部分。2.森林的重要功能森林在自然界中的作用越来越受到人们的关注。它不仅为社会提供大量的林木资源，而且还具有保护环境、调节气候、防风固沙、蓄水保土、净化大气、保护生物多样性、吸收二氧化碳、美化环境及生态旅游等功能。1）森林是陆地生命的摇篮2）森林是环境污染的净化器3）森林是调节气候、涵养水源的绿色宝库4）森林是木材的生产基地5）森林是陆地上最大、最理想的物种基因库3.森林屏障破坏森林是保护人类的绿色屏障。森林面积急剧减少的原因是多
