环境概论-1概述

环境概论东北大学石忠宁年3月-5月课程设置的目的课程设置目的与定位培养具有环保理念的工程师行为素质教育环境的宣传教育学时（24学时）参考书环境学概论（吴彩斌等，中国环境科学）；现代环境科学导论(盛连喜：东北师范大学)考试成绩平时60%三次随机课堂小考期末考试成绩占40%环境是一个人类至今还没有完全认识清楚的庞大而又有机联系的复杂巨系统。环境科学涉及到许多层面，既有自然的、工程技术的，也有社会伦理的，具有综合的学科特性。就目前而言，国民经济建设中，任何一项工程、项目的规划都需进行环境评估，充分考虑对环境的影响。章节内容第1章概述第2章地球表层系统第3章生态系统与生态平衡第4章人口资源与环境第5章可持续发展战略思想及理论第6章大气污染及防治第7章水污染及防治第8章环境负荷减量化技术《环保法》中规定：环境是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体。包括森林、土壤、矿藏、地下水、海洋、大气、阳光、城市、乡村、文物古迹----等等。问题：如果人类将来移民到其他星球上，范围涉及到地球之外，会产生什么环境？什么是环境星际环境从月亮上看地球地球－太阳系唯一的生命之家地球家园地球环境与人类活动绿色分布状况人类活动－灯光1.1环境及其组成环境是指某项主体周围的空间及空间中的介质。环境是相对于主体而言的客体，与主体相互依存，随主体不同而有不同的内容。自然环境是人类目前赖以生存生活的自然条件和自然资源的总称。它直接或间接影响人类的一切自然形成的物质、能量和自然现象的总体，简称环境。自然环境包括地球环境和外围空间环境两部分组成。环境科学所指的环境是指围绕人类空间的一切事物，包括自然环境和人类作用自然形成的社会环境。钙钛矿+铁方镁石橄榄石+辉石+石榴石地核(厚度3470km，含有Fe，Ni）地幔（厚度2900km,含Si，Mg）地壳（厚度33km,含Si，Al）岩石圈土圈水圈（生物圈）外围空间环境散逸层电离层中间层平流层对流层地球的外部圈层为大气圈；生物圈：大气圈底部与地壳的表层生活着各种生物，被称为生物圈，一般在海平面以下10km到海平面以上9km。星际环境地球，太阳系，银河系，本星团，本超星系团，宇宙•水星到太阳的距离为4，金星到太阳的距离为4+3=7，•地球到太阳的距离为4+6=10，火星到太阳的距离为4+12=16，•木星到太阳的距离为4+48=52，土星到太阳的距离为4+96=100•金星、地球、火星、木星、土星到水星的距离36124896太阳系纵览九大行星彗星小行星流星体沧海一粟太阳在宇宙中的位置星系环境简介-月球月球无大气层，没有空气和水，寂静黑暗温度-180～130℃重立场0.166G自转周期=公转周期（约27.3地球日）月地距离38万公里，(1光秒)直径3476km，~1/4地球直径，质量是1/81地球月亮为什么不愿背过脸去?月食原理月球表面特征因为月亮有潮汐锁定现象，自转周期和公转周期一样的，都是约27.3地球日。在地球上的我们因此只能看到月亮朝向我们的一面，背对地球的那一面是看不到，由于光线折射原理，实际上我们在地球上能看到的月亮表面要多于50%，约能看到59%的月亮表面。月球引力为地球的1/6，在向阳面的高温下，任何气体分子都会轻而易举地达到脱离速度。但对月球的实测表明，月球表面并不是没有任何大气，只是大气层太稀薄，表面大气压仅为2X10-6巴（表面气压仅为10-14大气压量级），而且大气成份比较复杂，随时空多变，通常在黑夜时的大气成份主要由40%的氩、40%的氖和20%的氦组成，到日出时还会加入极少量的甲烷和氨等，有些地区的大气中还会发现极微量的氢、氡、钠、钋和钾原子等。由于没有大气的热传导，月表平均温度为107℃（白昼）～-153℃（夜晚），向阳面与背阳面的温度为120～-150℃，夜晚和太阳不能照射到的阴影区的温度仅为-160～－180℃，最低与最高温度-180～130℃，温差可以达到300℃以上。美国科学家日前宣称，月球上有冰存在，这就可能为探索月球奥秘的人们提供饮用水，也可将冰分解为氢和氧，从而为火箭提供燃料。月球元素组成及矿产资源月壳元素组成铀、钍、钾、氧、硅、镁、铁、钛、钙、铝及氢。当受到宇宙射线轰击时，每种元素会发射特定的伽玛辐射。月球土壤中还含有丰富的氦3，利用氘和氦3进行的氦聚变可作为核电站的能源，这种聚变不产生中子，安全无污染，是容易控制的核聚变，不仅可用于地面核电站，而且特别适合宇宙航行。从目前的分析看，由于月球的氦3蕴藏量大，对于未来能源比较紧缺的地球来说，无疑是雪中送炭。许多航天大国已将获取氦3作为开发月球的重要目标之一。矿藏丰富，稀有金属的储藏量比地球多。月球岩石中含有地球中全部元素和60种左右的矿物，其中6种矿物是地球没有的。岩石主要有三种类，（1）富含铁、钛的月海玄武岩；（2）斜长岩，富含钾、稀土和磷等，主要分布在月球高地；（3）由0．1～1毫米的岩屑颗粒组成的角砾岩。矿产资源极为丰富。仅月面表层5厘米厚的沙土就含有上亿吨铁，而整个月球表面平均有10米厚的沙土。月球表层的铁不仅异常丰富，而且便于开采和冶炼；月球上的铁主要是氧化铁。表面有22个月海，除东海、莫斯科海和智海位于月球的背面外，其他19个月海都分布在月球的正面。在这些月海中存在着大量的月海玄武岩，月海玄武岩中蕴藏着丰富的钛、铁等资源。钛铁矿的总资源量约为1.3×1015～1.9×1015。在月球表层，铝的含量也十分丰富。星系环境简介-火星火星大气压为地球1%，其大气组成：二氧化碳（95.3％）加上氮气（2.7％）、氩气（1.6％）和微量的氧气（0.15％）和水汽（0.03％）组成公转周期：686.98天自转周期：24小时37分22秒直径：6794km平均温度大约为218K（-55℃，-67华氏度），冬天的140K（-133℃，-207华氏度），夏日白天的将近300K（27℃，80华氏度，近日点和远日点之间的温差将近30摄氏度火星大气层与地球大气层都有氮存在，这是火星与地球最大的相似之处。美国的火星计划，到底想怎样？NASA的“火星2020”任务这一计划也包括了正在火星表面工作的“机遇号”和“好奇号”火星车，火星轨道上运行的“奥德赛号”、“火星勘测轨道器”，以及2014年9月下旬刚刚抵达火星的“火星大气及挥发物演化探测器”。探测火星的环境、气候、地质以及生物学的潜在价值，为2030年前将人类送上火星铺平道路。地外的第二生存空间吗？好奇号”取得发现火星湖泊遗迹、显示火星大气以二氧化碳为主等（2012年8月）好奇”号火星车已成功破解火星夏普山的形成之谜（2014年12月８日）。未来10年锁定采样返回“火星2020”任务中新一代火星车将搭载的7台科学载荷，对火星进行原位探测，开展地质评估、分析火星远古生命的迹象及其环境潜在的宜居性。与此同时，它还将收集岩石样品，并将样品用密封罐储存起来，放置于火星表面，以便被未来任务的航天器带回地球。火山地形奥林匹斯山脉：它在地表上的高度有24千米（78000英尺），是太阳系中最大的山脉。它的基座直径超过500千米，并由一座高达6千米（20000英尺）的悬崖环绕着；奥林匹斯山脉火山地形火星表面岩石人类环境组成关系人类环境自然环境人工环境物质：空气、水、岩石、土壤、动物、植物、微生物能量：气温、阳光、引力、地磁力自然想象：太阳稳定性，地壳稳定性（构造运动、地震、火山爆发等）、大气运动、水循环、水土演变人工构建物、人工产品和能量、科学技术、综合生产力、政治体制、社会行为、宗教信仰、文化与地域因素等1.2环境的功能和基本特征（1）、首先是为人类生存提供所需要的资源岩石圈：矿物资源、土壤—农作物生长提供食物；生物圈：食物、药材、工业原料，生物多样性又为保护人类生存环境质量提供各种服务，清洁水、空气。环境的功能（2）、环境具有调节功能—这是环境整体性的反应岩石圈、生物圈、水圈、大气圈都是变化着的动态系统和开放系统，各系统间都存在着物质和能量的交换，都有外部物质的输入和内部物质的输出，环境的这种动态变化构成了环境的整体性。在一定的时空尺度内，环境的输入和输出是相等的，是一个动态的平衡过程称之为环境平衡或生态平衡。当外部的输入大于输出时，在一定的强度下系统可通过自我调节的能力使环境的正常功能不被破坏，这就是环境系统调节功能作用，亦称为环境的自净作用。（3）、环境的服务功能自然资源和自然生态环境的具体体现形式是各类生态系统，它们都是生命的支持系统。森林、草地、海洋、河流、湖泊等，提供食物、药材、各类生产和生活资料的同时，还为人类提供着许多服务，如调节气候、净化环境、消纳废物和减缓灾害、为人们提供娱乐休闲场所等，人类社会正常生活是生态系统许多间接功能即生态系统的服务所提供的。（4）、环境的文化功能人类的文化、艺术本质是对自然环境生态美的感受和反应，自然美比人类存在的更早。优美的自然环境又是艺术家们创造和美学倾向的源泉，给人类带来无穷无尽文化艺术和科学奉献。这就是环境的整体文化功能最基本和最本质的概况。环境的这些基本功能是其特性的反映概括为以下四个方面：(1)、环境的整体性(2)、环境资源的有限性(3)、环境的差异性(4)、环境的变动性和稳定性(5)、不可逆性除此之外，环境还具有对危害作用的时滞性：环境的破坏和污染一是不能很快反应出来，二是很难认识清楚，三是恢复时间较长。环境的特征(1)、环境的整体性大气污染河流土壤水体(2)、环境资源的有限性(3)、环境的差异性(4)、环境的变动性和稳定性环境危害作用的时滞性（5）不可逆性环境的能量流动不可逆，环境的物质循环具有可逆性。但整个过程具有不可逆性（热力学理论），因此，环境一旦遭破换。利用物质循环规律可以实现局部恢复，但不能（难以）彻底回到原来的状态。构成环境的要素水大气生物阳光岩石土壤环境的要素1.3环境问题环境问题广言之，由自然的或认为的原因引起生态系统破坏，直接或间接影响人类生存和发展的一切现实或潜在的问题。狭义之，由于人类的生产活动和生活方式所致的各种环境污染破坏和生态失调。全球环境问题，是指对全球产生直接或间接的具有普遍性的对全球造成危害的环境问题，造成全球范围生态环境退化的问题。其含义为普遍存在，不同国家地区在性质上具有普遍性，如气候变暖、臭氧层破坏、水资源短缺、生物多样性减少跨国、跨地区性影响，如酸雨、海洋污染、有毒有害危险品化学品越境转移等环境问题分类原生环境问题（第一类）地震火山台风次生环境问题（第二类）水土流失沙漠化盐渍化物种没绝环境干扰环境污染产生的原因人口问题资源不合理利用片面追求经济增长环境问题是伴随着人口问题、资源问题和发展问题而出现的21世纪环境问题关系图原因过程结果人口问题森林减少、资源短缺厄尔尼诺悬河化荒漠化气候变暖贫水花贫土化洪涝灾害海洋荒漠化城市荒漠化人体退化全球环境问题的分布特点区域性和阶段性发达国家先污染后处理中国也面临同样问题，但第一产业和第二产业生态环境问题突出区域差异性、集中性陆地大于海洋北半球大于南半球温带地区大于其他地区国家内不集中分布大城镇、工矿区（热岛、水害等效应）沿河沿江水路交错地盆地河谷交通线附近全球环境问题的共同特点和发展趋势特点人为性危害性加建性隐蔽性移动性可变性发展趋势人口激增和贫困与城市化相关的问题严重自然资源消耗加速工业废弃物、生活垃圾激增自然资源消耗和破坏增加室内环境污染问题严重1.3.1全球气候变化1万年前，最近的这一次冰河期后，地球气候相对稳定。地球温度受太阳短波辐射照到地球表面的速率和吸热后地球将红外辐射（长波辐射）散发到空间的速率决定。H2O、CO2、CH4、O3、氟利昂可以是短波辐射通过，但却可吸收长波辐射，为温室气体。（1）气候变化及其趋势气体体积分数/p