环境保护与可持续发展刘洋第一编地球环境与生态系统地球环境的基本特征生态系统人口与资源第一章地球环境的基本特征从广义上讲
，环境科学是研究发生在人类主体与周围客观环境之间复杂的相互作用的科学。周围的客观环境可概括地分为岩石圈、水圈、大气圈、生物圈等圈层
。1.1地壳的组成地壳主要是由岩石组成。岩石是自然形成的矿物集合体，它构成了地壳及其以下的固体部分。大部分岩石是由若干种矿
物组成的，也有的是由一种矿物组成。主要的造岩矿物有七种：石英（quartz）、正长石(Orthoclase)、斜长石(Plagi
oclase)、云母(Mica)、角闪石(Hornblende)、辉石(Pyroxene)、橄榄石(Olivine)。1.2
土壤圈土壤圈是大气圈、水圈、生物圈、岩石圈相互作用的产物。土壤物质来源于这些圈层，以三种状态----固态、液态和气态存在着。
土壤是地壳表层长期演化形成的，是生命的温床，是复杂的生物物理化学体系。人类的生存与发展离不开这一宝贵资源。2大气圈大气圈
是环绕地球最外层的气体圈层，它的密度随高度的增加而减小，越向上空气越稀薄，并逐渐转化为宇宙空间。2.1大气圈的作用大气是
地球上有生命物质的源泉。大气层又保护着地球的“体温”，使地表的热量不易散失，同时通过大气的流动和热量交换，使地表的温度得到调节
。大气的水热状况，可以影响一个地区的气候的基本特征，进而决定该地区的水文特点、地貌类型、土壤发育和生物类型，从而对地球表面的整
个自然环境的演化进程起着重要作用。3水圈行星地球的最重要的特色之一是有水。地表的广大面积被水所覆盖，主体是海洋，占地球
表面积的70.9%。此外，还有大陆上的湖泊、河流和冰川，土壤和浅部岩石的孔隙也含有一定数量的“地下水”。这样就构成了一个不甚规整
而基本上连续的水圈。3.1水的形成3.2水的循环陆地降水
海洋降水陆地蒸发海洋蒸发
地表水地下水3.3水的分类和分布水的分布形式和特点丰富多彩
，按赋存状态可划分为固态、液态、气态三类；按地理分布可以划分为地下水、大气水和地表水等，其中地表水还可以进一步分出海水、湖水、河水
等等；按化学组成特点可分成淡水、微咸水、咸水和卤水；按资源类型可以划分出可利用、不可利用两大类；根据受污染的程度还可以划分成Ⅰ、Ⅱ
、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类水等。3.3.1地下水3.3.2大气水每年从大陆和海洋上蒸发到大气中的水量基本上与以雨或雪的形式降
落到地表的水量相等：大约为13000立方千米，占全部水体总量的0.001%。从大洋上蒸发的水量与地表淡水流入大洋的水量和大洋上空的
降水量之总和相持平。3.3.3地表水海洋、湖泊、河流、沼泽?、冰川海洋地球上被称为生物圈的空间约97%由海洋构成
。同时，作为地球上生命之源的水，97%也蕴藏在蔚蓝色的大海中。我们通常所说的海洋主要指太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋四大洋以及连
接洋与陆的海。海水总体积达13.7亿立方千米，占地球总水量的97%，海水中溶解有近80种元素，陆地上的天然元素在海水中不仅都存在，
而且有17种元素是陆地上所稀少的。地球上80%的生物生活栖息于海洋，海产品目前为人类提供2%的食用蛋白质。湖泊：通俗地说湖泊就
是被陆地环绕的水体，一般处于低洼处，其成因多种多样。湖泊遍及世界各地，总面积达270万平方公里，约占陆地面积的1.8%。世界最大
的湖泊是里海，咸水湖，面积达436,340平方公里，南岸是伊朗，西岸是阿塞拜疆和俄罗斯，北岸及东岸的北半段为哈萨克斯坦，东岸南段为
土库曼斯坦。苏必利尔湖居第二，淡水湖，为82，400平方公里，北美洲五大湖最西北和最大的一个，湖东北面为加拿大，西南面为美国。
美国和加拿大共有。最深的湖泊是贝加尔湖，深达1620米；位于西伯利亚南部，邻近蒙古国，是东亚地区不少民族的发源地。最高的湖泊
是我国西藏的纳木措湖，湖面海拔4718米；传说纳木湖是绵羊的主护神，所以每逢藏历的羊年，纳木湖将要敞开圣门迎接众神前来汇集。最低
的是巴基斯坦、约旦两国间的死海。死海是地球上最咸的湖泊。湖面低于海平面392米，湖底则在湖面以下398米，海水的含盐度通常为3.5
％，而死海的含盐度约是海水的10倍。湖泊最多的国家是芬兰（33.7万平方公里），共有湖泊55000多个，占该国面积的10%，有“
千湖之国”的美称。我国也是多湖国家。沼泽，也叫湿地。是陆地上潮湿积水，喜湿性植物大量生长并有泥炭堆积的地方。大多数沼泽是由湖泊
因沉积作用而逐渐淤积成的。冰川：中国是世界中低纬度地区山岳冰川最发育的国家之一。按成因分为大陆性冰川和海洋性冰川两大类。总储
量约51，300亿立方米。前者占冰川总面积的80%，后者主要分布在念青唐古拉山东段。第二章生态系统（生物圈）地球表面有
生命的地带被称为“生物圈”。它包括地球上一切生命有机体（植物、动物和微生物）及其赖以生存和发展的环境（空气、水、岩石、土壤等）。生
物群落与环境之间以及生物群落内部通过能量流动和物质循环形成一个统一整体，即生态系统，生物圈是地球上最大的生态系统。群落内部依靠食物
链维系着物质和能量的平衡和流动，生物和环境之间也因物质和能量的制约而达到一种较稳定的状态，即生态平衡。1.能量流动与食物链
太阳是生物圈的能量来源，植物通过光合作用将太阳光能转化为化学能，而进入生态系统，并在生物之间流动开来。借助于食物链和食物网沿绿色植
物→植食动物→一级肉食动物→二级肉食动物的逐级流动。能量流动具有单向性和逐级减少的规律。能量逐级减少，实际上就是“生态金字塔”，
即美国生态学家Lindeman发现的“十一定律”.2.物质循环与生态平衡与能量的单向流动不同，物质在生物圈中是可以被重
复利用的，不同物质的循环特点和途径各不相同。就构成生物体的基本元素而言，水循环、碳循环、氮循环和磷循环是生物圈物质演化的主要组成形
式。生态平衡是生态环境在一定时间内结构和功能的相对稳定状态，其物质和能量的输入和输出接近相等。在外来干扰下，能通过自我调节（或人
为控制）恢复到原始的稳定状态。当外来干扰超过生态系统的自我调节能力，而不能恢复到原始状态时称作生态失调或生态平衡的破坏。生态平衡是
一个动态过程，维护生态平衡不只是保护其原始稳定状态。3.人类与环境随着人类文明的发展，特别是工业文明兴起之后，环境问题日益
凸现，资源的短缺、生活环境的污染已经威胁到人类的生存、健康与发展。更多地认识这些问题，有助于我们更好地保护自己和家人，选择更环保的
生活方式，生活的更健康、更幸福、更有希望。表1－1世界历史八大公害事件（70年代以前的统计）表1—220世纪70—90
年代十大突发性严重污染事件表1—220世纪70—90年代十大突发性严重污染事件(续)据研究，初期地球上水很少，
大部分水是来自地球内部岩石中的结晶水。而Zahnle（1998）则认为地球上水主要由富含冰(固体的H2O)的慧星撞击地球所致。
由于留下的证据不足，各种争论纷起，也许两种主要成因──岩浆排气与慧星撞击可能同时存在。食物链是指生物群落中动植物由于食物关
系而形成的一种联系，是能量流动和物质循环的主要渠道。食物链也是连接生态系统中生产和消费的桥梁。各食物链不是彼此孤立的，而是相互联系
、相互交叉，形成一个纵横交错的网络。事件名称时间地点污染源及现象主要危害马斯河谷烟雾1930年12月，比利时马斯
河谷工业区二氧化硫、粉尘蓄积于空气中约60人死亡，数千人患呼吸到疾病洛杉机光化学烟雾1943年，美国洛杉机市晴朗
天空出现蓝色刺激性烟雾，主要由汽车尾气经光化学反应造成的烟雾眼红、喉痛、咳嗽等呼吸道疾病，死亡400多人多诺拉烟雾1948
年，美国宾夕法亚州多诺拉镇炼锌、钢铁、硫酸等工厂的废气，蓄积于深谷空气中死亡10余人，患病约1000人伦敦烟雾1952年
12月，英国伦敦二氧化硫、烟尘在一定的气候条件下形成刺激性烟雾诱发呼吸道疾病，死亡4000多人四日市哮喘病1961年
，日本四日市炼油厂和工业燃油排放废气中的二氧化硫和烟尘800多人患哮喘病。死亡10多人富山县痛痛病1955年，日本富
山县神通川流域冶炼铅锌的工厂排放含镉废水引起痛痛病，患者300多人，死亡200多人水俣病1956年，日本熊本县水俣
湾化肥厂排放的含汞废水中枢神经受伤害，听、说、运动失调，死亡1000多人米糠油事件1968年，日本北九州地区米糠
油中混入多氯联苯肝功能受到损害，死亡30多人，中毒1000余人事件名称时间地点原因危害阿摩可卡迪斯油轮泄漏1
978/3，法国西北部布列塔尼半岛油轮触礁，22万吨原油入海藻类、潮间带动物、海鸟灭绝，工农业和旅游业损失巨大三里岛核电
站泄漏1979/3/28，美国宾夕法尼亚州核电站反应堆严重失水周围80km2的200万人极度恐慌，直接损失10余亿美元
墨西哥油库爆炸1984/11/9，墨西哥石油公司一个油库爆炸4200人受伤，400人死亡，300栋房屋被毁，10万
人被疏散博帕尔农药厂泄漏1984/12/2，印度中央邦博帕尔市41吨异氰酸甲酯泄漏1408人死亡，2万人严重中毒，
15万人接受治疗，20万人逃离威尔士饮用水污染1985/1，英国威尔士化工公司将酚排入迪河200万居民饮用水污染，
44％的人中毒切尔诺贝利核电站泄漏1986/4/26，乌克兰4号反应堆机房爆炸31人死亡，203人受伤，13万人被
疏散，直接损失30亿美元莱茵河污染1986/11/1，瑞士巴赛尔市化学公司仓库起火，30t含硫、磷‘汞的剧毒物入河事故段生物绝迹，160km内鱼类死亡，480km内的水不能饮用摩农格西拉河污染1988/11/1，美国石油公司油罐爆炸，1.3万m3原油入河沿岸100万居民生活受到严重影响埃克森瓦尔迪兹油轮泄漏1989/3/24，美国阿拉斯加漏油4.2万m3海域严重污染比利时污染鸡事件1999/2—6，比利时鸡饲料中混入二恶英2000余家养鸡户的鸡生长、产蛋异常，波及欧洲，导致比利时政府内阁辞职 |
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