环境地质学 绪论课件

1、吕义境地质学教学概况教 材：环境地质学 潘 懋主编 高教版教学时数： 24学时教学周数：6-17周 （12周）授课地点：虎峪校区致远楼 A405 授课时间：周一12节授课方式：课堂讲述、专题片参考书1.灾害地质学 潘 懋 适宜于地质专业学习 北大版2.环境地学概论 李铁锋 适宜于地质专业学习 环境科学版3.环境地质学 朱大奎 适宜于地理专业学习 高教版4.环境地质学 徐增元 适宜于地理专业学习 青岛海洋大学版 （翻译+编辑）5.环境学基础教程 贾振邦 适宜于理科 高教版6.全球变化 张兰生 适宜于理科 高教版 （面向21世纪）内容介绍第一章 绪论第二章 基本理论问题

2、第三章 土地资源与地质环境第四章 水资源与地质环境第五章 矿产资源与地质环境第六章 能源与地质环境第七章 人类活动与地质环境第八章 地质灾害第九章 环境地质调查评价与制图 一、概念 1.环境 1）哲学角度所指的环境 是相对于中心事物而言的，与某一中心事物有关的其它事物，就是这个事物的环境。 是主体与周边相关客体的结合，两者既相互依存、相互限制，又相互作用和相互矛盾的统一整体。周边包含地域或非地域的概念，根据主体的影响能力，有一定的“辐射半径” 。客体可以是物质的、精神的和运动的。 例如依据主体的差异分出的学习环境、生活环境、建筑环境、居住环境、小区环境、投资环境、生产环境、办公环境等。第一章

3、绪论学习环境学校、教室、机房实验室、图书馆学校周边活动中心、城市宿舍、食堂、操场生活环境教师、学校氛围2）中华人民共和国环境保护法（1979）所指的环境 是指人类环境，即影响人类生存和发展的各种天然和经过人工改造形成的自然因素总体，包括自然环境和人工环境两部分，如大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等。人人工环境自然环境人工环境如建筑、交通、工厂、城市、 医疗、文化、农业等。自然环境物质能量自然现象空气水动植物、微生物气温、阳光引力地磁力太阳的稳定性地壳的稳定性大气力量水循环水土演变地震海啸土壤、岩石“环境地质学”具体研究的内容主要包括

4、： 1）由地质因素引起的环境问题，如地震、火山喷发、海啸、崩塌、滑 坡、泥石流等现代地质过程引起的人类环境灾害； 2）由人类活动引起的环境地质问题，如包括大型水利工程建设引发 地震等环境地质问题；矿产资源开采过程中引起的环境地质问 题；以及城市化引起的地下水超采等环境地质问题等。 简而言之，是研究人工环境与自然环境的和谐关系”人地和谐”关系。二、性质 环境地质学是介于环境科学与地学基础学科之间相互渗透和交叉形成的一综合性很强的学科群。以人类地球复合系统为研究对象，研究其发展、组成和结构、调节和控制改造和利用的科学。四、研究范围 包括时间和空间两个范围。（一）地球环境的时间范围 人类未出现前，环

5、境是相对生物这一主体而言的。现代环境也是过去历史环境的延伸和继续。 环境的时间范围是指在地球环境系统中，所有时间尺度上地球环境演变过程的周期性和时间尺度的划分。常常见到以下划分方法：1.百万年至上亿年 主要指地球环境形成与演化过程的阶段性，如太古代、古生代。2.从几千年到几百万年 主要是指地球内能驱动和外力影响发生的地球自然环境变化过程，如夷平面的形成、造山运动。3.从几十年到几百年 主要指地表环境系统内的物理过程和生物地球化学过程，如风化作用。4.从几天到几个季度 主要指由太阳日照和年循环调节等所控制的大气现象，如昼夜温差。5.几秒至几小时 地球表层环境系统中各圈层之间及其内部组成物质与能量

6、的变化。（二）地球环境的空间范围 地球环境系统实质是由地球表层系统与内部（深部）圈层系统共同构成的统一整体系统，具有统一性和整体性。常常分为以下系统：1.地球内部环境系统（包括地核、地幔、岩石圈系统） 主要研究内部圈层之间发展演化、互动与耦合及其整体性和相关性。2.地表环境系统 由大气圈、水圈、冰冻圈、岩石圈、土壤圈和智慧圈组成的地球表层系统。 对地表环境系统范围的不同划分： a.广义：上限为大气对流层顶部，下限为岩石圈上部，平均厚度为 3035km。 b.狭义：大气圈、岩石圈和水圈的交接面，是人类活动和生物最集 中的场所。地表环境系统与地球内部环境系统比较相同点： 都强调圈层界面过程（物理的

7、、化学的和生物的）的相互作用机制，以及通过模型的建立对未来地球环境系统行为和全球变化进行预测、预警和预报。不同点： a.各环境系统的组成、过程、动力学行为和复杂性不同。 b.地球内部系统侧重地球较长时间尺度的历史演化过程的研究。 地表系统则侧重于地球近代历史演化过程和短时间尺度的动态变化 的研究，不仅着眼于地球整体行为和全球变化，也重视区域性演变 过程。 c.动力学机制不同，地球内部系统主要强调自然驱动力（内力），地 表环境系统能量来源于太阳辐射能（外力），以及人类活动。 d.地表环境系统未来行为模型中人类活动是重要驱动因素。3.资源开发环境地质研究 研究资源的合理开发、利用问题，是讨论“人口

8、、资源、环境”问题的相互关系。如矿产资源、景观资源的开发与人类环境的关系，以及对环境系统的影响研究。4.地质灾害的研究与防治 研究各种内、外力地质作用下产生的地质灾害形成机制、分布空间、形成规律，建立监测预警系统，制定防治规划和措施。地质灾害可以连环发展，隐患和危害逐级加大，如大雨易发滑坡，进而引发泥石流，堵塞河道形成堰塞湖，堤坝溃决后形成水灾。5.城市环境地质研究 研究城市环境破坏的原因、机制和防治措施，进行综合评价，建立监测系统，编制城市环境地质图件，提出防治对策和发展趋势的预测，为城市规划和建设提供依据。如城市地面沉降问题（范围、中心、沉降量、发展趋势）等。6.重大工程建设环境地质研究

9、开展重大工程对地质环境系统的作用、影响程度和范围的研究，如采矿工程煤炭开采，导致地下水体系破坏，地面破裂、地面塌陷、废弃物堆放、常发生滑坡、泥石流等地质灾害。7.医学环境地质研究 在“岩石-土壤-地下水-作物-人体”系统中，由于元素的物理化学特性不同，导致元素的赋存状态不同，在不同介质条件下的地球化学行为不同，有的易溶于水中，迁移分散，而有的则易沉淀富集。如地方病、公害病、急性和慢性中毒、致癌、致畸、致突变、传染病、对感官、精神愉悦的影响等。8.生态环境地质研究 研究以人为主体的生物与地质环境之间的关系。如我国西北地区的山羊问题，大量放养-经济发展-破坏植被-水土流失-沙尘暴-土地沙漠化-人类

10、迁徙-“楼兰遗址”。但是绵羊-圈养-经济发展-环境保护。9.现代科学技术的应用研究 利用“三S”技术、网络技术（Web）专家决策支持系统（EDSS），以GIS为平台，将野外调查、观测和监测采集的数据，建立数据库，进行存储、流动、处理、加工、分析，根据分布规律，形成发展机制，建立地质模型和数值模型，模拟地质环境演变过程，预测未来发展趋势，提出保护和防治措施。2.环境地理学 是环境科学与地理学之间的边缘学科。 主要研究人-地系统结构功能的变化和效应，即人类活动对地理环境结构功能的影响及其对人类生存发展的反馈作用。 其主要研究内容为:人类活动对地理环境整体及各要素的影响；污染物的循环对地理环境的影响

11、及其生态健康效应；地理环境整体及各要素的环境质量评价；环境规划和区划等。3.环境气象学 是环境科学与现代气象学之间的边缘学科。 主要研究大气运动与大气中污染物的相互作用，即近地面层大气运动引起的污染物扩散、输送、迁移、转化等物理和化学过程，以及大气污染对天气和气候的影响。 目前它的研究内容侧重于以下方面：大气运动对污染物扩散的影响,即各种成因的大气湍流运动所引起的污染物扩散和再分配；气象因素对污染物化合和分解的作用；大气污染对局部气候的影响；大气污染的全球效应等。4.环境水文学 是环境科学与水文学之间的边缘学科。 主要研究河流、湖泊、地下水、水库、港湾、近海水域的水文条件与污染状况的关系及其对

12、水域水质的影响。研究内容包括污染物随水迁移的动力学，以及影响污染物化学转化、降解的水文因素等。5.环境海洋湖沼学 研究污染物在海洋、湖沼中分布、迁移和转化的规律,但重点在海湾、港口、湖湾和其他沿岸水域。它的研究内容包括:海洋、湖泊等水体中污染物质通量的研究，即某种污染物在一定时间内通过各种途径排入水体的量；污染物进入水体后的迁移转化规律，包括污染物被水体中物质的吸附和被生物吸收后的迁移，以及由于化学、光化学、生物化学作用造成的形态变化等；海洋、湖泊污染的生态效应，即低浓度污染物对水生生物的长期慢性毒性；在合理利用水体自净能力的基础上，提出控制污染物通量的可行措施，制定和选择沿岸工农业布局的最佳

13、方案。6.环境土壤学 主要研究人类活动引起的土壤环境质量变化以及这种变化对人体健康、社会经济、生态结构和功能的影响，探索调节、控制和改善土壤环境质量的途径和方法。 环境土壤学的核心问题是认识土壤-植物系统的污染和净化功能这一对矛盾的发生、发展、转化和统一的过程，以便采取措施使矛盾向有利于人类的方向发展。 它的主要研究内容包括：土壤环境背景值；土壤污染现状；土壤及其边界环境中污染物的迁移、转化和分布规律；污染物对土壤特性的影响和生态-经济效应；土壤-植物系统对主要污染物的净化功能、反应动力学及其环境条件；土壤环境质量基准和土壤环境容量等。六、人类地球环境复合系统中的环境问题 环境问题是相对于环境

14、的中心主体而言，指环境（自然、社会）条件和过程的发展变化，产生了不利于地球生物进化和人类生存和发展的负面影响等问题。（一）人类发展历史中的环境问题1.人类历史初期的第一个环境问题原因：原始捕猎阶段由于过度采集和狩猎，消灭了居住地区的许多物 种，破坏了食物来源。 农牧业阶段由于过度放牧、开荒，水土流失，灾害频发。解决办法：迁移环境恢复：依靠自组织性加以调整和修复2.“第一次浪潮”、“第二次浪潮”及其环境问题原因：现代工业阶段以二百多年前蒸汽机的广泛使用为标志的工业革命，使许多国家由农业社会过渡到工业社会。兴起了“第二次浪潮”，许多工业化国家盲目增加生产，不惜一切，提高国民生产总值。 “第二次浪潮

15、”的兴起和发展，使社会取得的每一进步，几乎都是以对资源环境的不断索取、掠夺和破坏为代价的。解决办法：环境治理。环境恢复：不能依靠自组织性加以调整和修复。3.“第三次浪潮”及其环境问题 第三次浪潮是以20世纪80年代开始的电子工程、生物遗传工程等新兴工业为基础兴起的，使工业社会步入到信息社会阶段。其对环境的重要意义: 1）高新技术革命提高劳动生产率和物质利用率，从源头上减少污染物的产生和排放量。 2）高新技术提高环保工作效率，有利于解决“第二次浪潮”产生的环境问题。 3）人们对地球环境系统和社会发展的认识水平提高，产生并提出了可持续发展战略思想。 “第三次浪潮”及其环境问题还难以预测。（二）我国

16、的主要环境地学问题分析 我国四大生态脆弱带：黄土高原与北部毗邻的沙漠、岩溶石山区、南方贫瘠的红壤区以及西部高寒地区。 社会发展与自然环境之间出现了越来越显著的不协调现象。一系列严重的环境问题，影响着我国经济持续发展和生存条件。因此，当前和今后我国的环境地质问题将会日益突出。1.淡水资源危机正成为最严重的环境问题 开展以水资源开发利用为中心的新的一轮区域性环境地质调查工作是综合分析水资源问题的基础性地质工作。同时迅速建立多种水资源信息的采集、传递、分析研究制图、预报网。全国统一环境水文地质监测信息系统，作为研究各地区在社会经济发展中水资源的可持续利用前景分析的科学依据。加强研究制定节水的法规，研

17、究节水工艺和新技术、新方法。研究在自然因素及人为因素影响下陆地水资源演化规律及水资源演化过程的生态系统和地质环境效应等, 将水资源环境生态社会经济发展作为一个系统，综合考虑 。 在系统科学日趋成熟的今天，在城市用地地质环境的适宜性评价中，必须以系统科学为指导，从资源（城市土地资源）环境（地质环境）经济的综合角度出发，全面研究城市地质环境人类活动三者之间的相互影响和反馈作用。3.有害固体废弃物造成的环境问题 目前全国固体废弃物的堆存量已达60亿吨，占地约5万多公顷。固体废弃物的不当的堆存造成土壤和地下水的严重污染，有些地区的有害物质污染土壤浸入地下水中给城市人民的生存和健康造成很大的潜在危害。

18、有害废弃物造成的环境污染已成为当前和今后最突出的环境问题，而这一环境地质问题的解决，涉及地质、水文地质、岩土工程、生物学与地球化学等专业领域。 核能对环境污染影响比其他化石燃料能源更小。但是其废料的处理却是一个重要问题。 4.人类工程经济活动诱发的环境地质问题 目前大量的工程技术活动对地质环境的影响程度越来越显著。由于人为的工程技术活动多集中于人口聚集、经济建设活跃的地区。因此，对这些地区带来的环境影响更为严重。例如，在山区或山前平原的斜坡地带，修建铁路、公路、水利工程，工业与民用建筑，常常由于缺乏环境意识，人为的造成坡体稳定性破坏，形成崩塌、滑坡以及在暴雨季节导致泥石流等灾害。 我国山区面积

19、占2/3，在山区铁路修建中，隧道工程占相当大的比例，矿山是人类作用最强烈的地区，据统计，每开采一百万吨煤炭就造成地面塌陷面积约20公顷；山西开采1吨煤就将破坏2.48吨水资源。 矿山开采过程中排出的尾矿、废碴的不合理堆弃也造成了环境污染。采矿的废弃物堆积区也是地质灾害严重、生态环境恶化的地区。如四川冕宁沪沽铁矿不合理堆放弃土矿碴，1972年暴雨时造成矿山泥石流，淤埋了成昆铁路300米及喜西公路250米。 6.地球化学循环对人类生存环境的影响 地球化学循环是指生态系统之间元素的输入和输出以及地球各圈层之间的物质交换过程。植物营养元素和生命必需元素在岩石水土壤植物动物系统中的分布、迁移、转化、积累

20、的规律和特点，与人类的生存环境息息相关。7.地质灾害造成的环境问题 地质灾害是指可以对人类生命财产及生存环境造成损失的地质作用。我国地质灾害种类多、分布广泛、发生频繁，是世界上地质灾害严重的国家之一。 有关学者对我国一般年份自然灾害（包括地质灾害）的损失估计为 510640亿元。 今后随着全球环境的变化和我国经济建设的大规模发展，我国大部分地区受地质灾害的影响程度将不断增强。因此，地质灾害的勘查、研究以及防治工作，对于我国经济建设及环境保护有着特别重大的意义。 七、环境地学的发展历史 环境地学成为一门独立的科学是近20年的事情，但是它的孕育过程却是源远流长的。1.环境地学世界发展史18世纪，地

21、理环境决定论 德国地理学家F.拉策尔人类地理学。 美国E.C.森普尔地理环境之影响。19世纪后期，可能论代替控制论 法国人文地理学家V.布拉什， J.布吕纳人地学原理。20世纪20年代 美国地理学家H.H.巴罗斯明确提出地理学就是人类生态学。 第二次世界大战后，出现了“资源危机”，公害成了威胁人类生存的严重社会问题，解决环境问题的迫切需要，推动了人地关系研究的进一步发展，环境地学于60年代诞生，并于70年代获得了迅速的发展。2. 环境地学中国发展史 可以分为四个阶段：1）古代的天命论 春秋战国时代，孔子倡导的“天命论”，认为天命不可抗拒。2）“决定论” 即社会达尔文主义思想，认为自然界的万物都是以自然选择为基础进化的。3）“征服论” 即机械唯物主义思想，认为“人定胜天”，带有狂热色彩。4）“合谐论” 即可持续发展的人地观，“既满足当代人的生活，也不对后代人的需要构成危害”。八、研究方法（一）自然历史分析法 采用传统地质研究方法之一“将今论古”的基本原理和方法，