地球与人类环境地球与人类环境温庆博 胡黎明地球和人类环境地球和人类环境一、序言一、序言1. 1. 人类所适应的地球环境人类所适应的地球环境2. 2. 人类活动对地球环境影响人类活动对地球环境影响3. 3. 环境和灾害问题及出路环境和灾害问题及出路4. 4. 课程目的课程目的1. 1. 人类所适应的地球环境人类所适应的地球环境地球上的生命和人类是在地表的特定自然环境中演化而来的。太古代之初(约38.38.6亿年前) 初级生命出现-（寒武纪）生命大爆发-（志留纪）登上陆地-脊椎动物-哺乳动物-（新生纪）人类。地表特定环境：物理（温度、压力、电磁）、化学（必须成分、危害成分）、生物（生物界相互依存）、电磁、岩土、地质、气候、水文、射线，等等。环境 - 安全保障、必须物质、适应和依赖。环境变化 生物圈及人类，或不适应，或是直接有害。这种变化已经发生、正在发生，主因是人类活动对环境的影响，而非自然系统的变化。人类对地球环境的影响： 农业文明（约8000年前）之后，变得显著； 尤其近一百多年.非常强烈。 2. 2. 人类活动对地球环境影响人类活动对地球环境影响19世纪以前，人类社会以农业文明为主。开荒种地、砍伐森林、狩猎动物小范围、局部地区、轻微的环境影响 森林减少、水土流失、野生动物减少、原始的生态状况被改变。19世纪以来，人类进入了工业文明阶段。工业农业生产、工程建设、生活消费、资源开发 - 剧增。对地表环境的改变，剧烈而普遍。人类在发展和从自然界获得利益的同时，遇到了重大困难： 资源危机 人口爆炸 生态破坏 环境恶化及污染 灾害3. 3. 环境和环境和灾害灾害问题及出路问题及出路3.1 3.1 资源危机资源危机地球的空间和资源都是有限的。资源：土地、能源、矿物、水资源、生物资源等。人口增加、生产规模扩大、生活水平及需求提高资源消耗增加。水资源可恢复，可供量是有限；生物资源可再生，可供量是有限；土地资源总面积有限，矿产资源总地质储量是有限的。能源 部分为地质矿产资源（如煤、石油、天然气等），不可再生；部分（如水能、风能、太阳能）可再生，但供给量有限。尖锐的矛盾：对资源的消耗和需求的增长 资源的有限性。有限的全球环境及其有限的资源，便将限定地球上的人口也必是有限的。然而人口人口却在增加。全球资源匮乏和危机主要表现在： 土地资源，土地资源，减少或退化， 森林资源，森林资源，减少， 生物物种，生物物种，减少， 淡水资源，淡水资源，严重不足， 某些矿产资源，矿产资源，濒临枯竭， 等等。3.2 3.2 人口爆炸人口爆炸近一百多年，人口的增长速度过快：旧石器时代，人口的倍增期为3万年，公元初为1000年，19世纪为150年，现代只需40年左右。-发达国家的为116年-不发达国家为33年资源供给量增长速度，赶不上人口增长速度。甚至资源供给量不增长，或减少 加剧资源危机。在不发达国家，人口的增长超过了环境的合理承载能力，引起环境退化和恶化、资源危机。贫穷、不利的经济形势 积重难返。- 人越多，越穷？- 越穷，人越多？ 3.3 3.3 生态破坏：生态破坏：自然的森林、草地和水体被改造，造成：(1) 森林减少历史上森林植被变化最大的是温带地区。自从大约8000年前开始大规模的农业开垦以来，温带落叶林已减少33%左右；但近几十年中，世界毁林集中发生在热带地区，目前，全球热带森林正以每年1170万hm2的速度消失。(2）土地退化和水土流失据估计，全世界现有水土流失面积2500万km2，占全球陆地面积的16.8%，每年流失的土壤高达257亿t；(3）荒漠化目前全球有36亿hm2干旱土地受到荒漠化的直接危害，占全球干旱土地的70%；黄沙中的清华园（2000年春天）沙尘暴(4）大量物种在灭绝。物种灭绝的速度是新生代以来所未有的。近400年以来，至少484个动物种类和654个植物种类灭绝。据估计，5400个已知动物种类和26000个植物种类面临灭绝的危险。物种灭绝主要（98）是人类活动破坏生态造成的3.4 3.4 环境污染、恶化及灾害：环境污染、恶化及灾害：(1) 环境污染：人类活动产生的废弃物及有毒物质，排放到环境中；超出了自然环境的自净化能力，累积成害；大气污染水污染 土地污染 固体废弃物大气污染被酸雨腐蚀的雕像Londonsmog,1952London-typesmoginBeijing水污染固体废弃物 工业废弃物、城市生活垃圾等； 侵占和污染土地、污染地表地下水，污染大气； 处理：填埋，焚烧，资源化利用。(2)环境恶化：人类活动还会造成全球性环境的危害性变化：1）臭氧层的破坏，导致地表太阳紫外线辐射量的增加，危害地表生物。氟氯烃等含氯化学物质、N2O、CH4是主要的破坏臭氧层化学物质。2）温室气体的增加将导致全球变暖，进而还会引起海平面的上升。.气候异常及气象灾害。1958年以来大气中CO2的积累温室气体：CO2、CH4、O3、N2O和CFCs（氯氟烃）等，其中尤以CO2的温室作用最重要。1860年以来的全球温度变化（资料来自http:/www.newscientist.com/）但是，也有学者质疑温室效应及全球变暖。但是，也有学者质疑温室效应及全球变暖。“总有一天全球变暖论将被揭露为一场骗局。”理查德林德森理 查 德 林 德 森 （ Richard S. Lindzen）著名气象学家，美国麻省理工学院教授,美国科学院院士。3.5 3.5 灾害灾害全球灾害增多。而且由于人口的密集分布，灾害对人类的影响也加剧。气象灾害，海洋灾害，洪水灾害，地质灾害，地震灾害，农业生物灾害，森林病虫鼠害和森林火灾。多由人类活动直接导致或间接促发。如部分地质灾害：滑坡，崩塌，地面沉降，地裂缝，岩溶地面塌陷，地下海水入侵等。自然灾害-地震地壳运动 地壳岩体变形 破裂 地震我国为多地震区：中国东部邻近太平洋板块与欧亚板块边界（太平洋板块向欧亚板块之下俯冲），中国西部位于印度板块与欧亚板块碰撞带上（印度板块与欧亚板块碰撞隆起）。内部还有一些次级板块和边界。l地震机制和规律l地震破坏现象l建筑抗震l地震预报 滑坡和崩塌滑坡和崩塌在地表附近，在水、冰、大气等外动力的作用下，受到风化破坏。河流侵蚀 在地表形成高低起伏。低处的侵蚀（加大地势差）和高处的剥蚀（减少地势差），同时在进行。但当竖向侵蚀太快，形成高陡边坡+软弱或破碎岩体条件 滑坡和崩塌。另外，人类的工程活动，也会形成高陡边坡、改变自然原本的缓慢过程，引发剧烈的反应。浙江甬台温高速路山体滑坡，2004年12月11日AlandslideinCalifornia,USA,1995意大利Vajont水库位于北阿尔卑斯褶皱带的深切峡谷中。中生代石灰岩和白云岩，坝上游左岸沿断层发育古滑坡。水库1960年开始蓄水，1963年10月发生滑坡（2.5亿m3）。洪水摧毁下游5个村庄，1500人丧生。从上游看，意大利Vajont水库滑坡湖北远安盐池河磷矿崩塌1980年6月3日，盐池河磷矿采空区之上的鹰嘴崖部分山体崩落200多米到到盐池河谷。56040030米3堆积体阻塞河道，形成郾塞湖，死亡307人。图片来自中国数字科技馆图片来自中国数字科技馆 山地灾害科普专栏灾害科普专栏 http:/amuseum.cdstm.cn/moundisaster/page/index.jsp图片来自地质大学网络教育学院http:/unit.cug.edu.cn/2007jpkc/gcdzxjc/kcxx/过度抽取地下水引起的环境灾害地质问题 地面沉降 地裂缝 岩溶地面塌陷 地下水质恶化苏锡常地区地面沉降导致内涝 地面沉降导致井口抬升 （图片来自马凤山）（图片来自马凤山）（图片来自马凤山）（图片来自马凤山）西安城南地裂缝，沿线地面及建筑物开裂破坏。地地裂裂缝缝两两盘盘沉沉降降差差30-60cm30-60cm，致致居居民民楼楼开开裂裂(1986(1986年年) )。后拆除中间单元，保留两侧单元，仍报废。后拆除中间单元，保留两侧单元，仍报废。地裂缝通过小区，地面开裂地裂缝通过小区，地面开裂。岩溶地面塌陷（发生在石灰岩溶洞发育地区、基岩覆盖层不厚的地方，通常具群发性）寻找出路寻找出路 生存和发展，与资源和环境问题之间，彼此矛盾、相互关联。需要找到合理解决的途径。 了解地球环境的性质以及其中发生的各种作用的规律（地球和地壳、内外动力地质作用）。 可持续发展环境？环境？ 生存？生存？4. 课程目的 了解地球，个人兴趣； 环境保护和可持续发展，政府决策，社会共识。如何学好这门课？ 课堂授课，力求最新成果，趣味性； 课外阅读和调研：针对有兴趣的课题，做深入阅读和调研（专业文献、著作，网络）；读书报告； 实践（可选）：参观考察清华地质角、地质博物馆、北京西山野外考察。 考核方式：平时作业20%，读书报告30%，期末试卷50%。内内 容容课时课时周次周次序言序言11地球和地壳地球和地壳11内动力地质作用（岩浆作用、地壳运动、变质作用）及结晶岩内动力地质作用（岩浆作用、地壳运动、变质作用）及结晶岩32、4外动力地质作用（风化作用，侵蚀搬运和沉积作用）及沉积岩外动力地质作用（风化作用，侵蚀搬运和沉积作用）及沉积岩34、5地质年代及地球的历史地质年代及地球的历史46、7地球的大气圈及其环境问题地球的大气圈及其环境问题28地球的水圈及其环境问题地球的水圈及其环境问题29地球的生物圈及生态问题地球的生物圈及生态问题210固体废弃物固体废弃物211灾害地质现象和环境地质问题灾害地质现象和环境地质问题412、13人口和资源人口和资源214能源问题能源问题115环境保护和可持续发展环境保护和可持续发展115期末考试（开卷）期末考试（开卷）216教学日历地球与人类环境参考书1现代地质学讲座，赵懿英 方一亭 主编，南京大学出版社，1990年 ；2. 普通地质学，吴泰然 何国琦 编著，北京大学出版社，2003年；3环境保护与可持续发展，钱易 唐孝炎，高等教育出版社，2000年；4环境地质学，朱大奎 王颖 陈方 编著，高等教育出版社，2000年；5全球变化，张兰生 方修琦 任国玉 编著，高等教育出版社，2000年；6. 环境地学原理，李天杰 宁大同 等编著，化学工业出版社，2004年。