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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
