环境与人类-全球环境变化

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1、环境与人类,2008年的第一场“雪”,课程简介：,目的：在于让同学们了解环境科学的研究方向，引导大家思考人类面临的全球环境变化、能源危机等问题，探讨人类活动对环境的影响，树立科学的发展观，提高生态文明素养。 复旦大学环境科学与工程系与复旦学院共同建设的“通识教育核心课程”，属“生态环境与生命关怀”模块。36学时，2学分,课程内容：,主要包括四个专题： &1、全球环境变化（高效江） &2、能源与环境（付洪波） &3、材料与环境 &4、科学发展观,全球环境变化 人类的危机与挑战,高效江 复旦大学环境科学与工程系 复旦大学复旦学院 55664916 E-mail: ,&1专题主要内容：,全球环境变化

2、概述 全球气候变化 大气环境污染与人类健康 水、土资源与环境保护,课后作业：,1、查看： 戈尔，奥斯卡获奖记录片难以忽视的真相（复旦大学现代教育技术中心网上电影视频总站戈尔带你认识全球变暖http:/10.64.130.18:81/） 蕾切尔卡逊，寂静的春天（Silent spring）（中、英文版，网上电子书查阅） 2、关注、思考： 全球气候变暖对人类环境系统的影响表现在那些方面？人类该如何应对？ 大气、水、土壤环境污染问题,主要内容（02-28）：,全球环境问题的概况 人类环境系统过程 全球气候变化2007“气候年” 全球环保行动 what can we do？,A1、全球环境问题 人类的

3、生存危机,环境问题人类生存危机,环境问题是指全球环境或区域环境中由于自然力或人类活动所引起的环境数量和质量的变化，以及这种变化对人类生存和发展造成影响的问题。 原生环境问题：火山、地震、洪涝、干旱等自然力引起的环境问题 次生环境问题：人类活动引起的生态系统破坏和环境污染和资源浪费等方面的问题（一般常指的环境问题）,环境问题的发生和发展,1）生态环境的早期破坏 从人类出现开始到18世纪产业革命阶段，人类活动对环境的影响还是局部、暂时的，没有达到影响整个生物圈的程度,2）近代城市环境问题,从工业革命开始到20世纪80年代（84年）发现南极上空臭氧洞为止。 这阶段的环境问题跟工业和城市发展同步。20

4、世纪5060年代开始，“公害事件”层出不穷（八大公害）。 1962年，当蕾切尔卡逊的寂静的春天（silent spring）第一次出版时，公众政策中还没有“环境”这一款项。该书唤起了人们对环境问题及其危害的比较深刻认识，之后开始关注环境污染治理。,1970年4月22日，美国学生集会，举行环保大游行。之后4月22日成了世界“地球日” 1972年6月5日，“联合国人类环境会议”在瑞典斯德哥尔摩”召开。113国1300名代表参加。提出“我们只有一个地球”。之后吧6月5日定位“世界环境日”。,3）当代环境问题阶段全球环境变化,20世纪80年代至今，环境问题从局部问题、区域问题发展到全球性问题。 目前这

5、些环境问题征兆几种在：全球变暖、臭氧层破坏、酸雨三大全球性大气环境问题上。 与此同时，发展中国家的环境问题和生态破坏愈演愈烈，水资源危机普遍存在，资源能源危机信号频发。 环境问题变得更加复杂、长远！,大气环境问题,温室效应全球变暖,2006年10月20日，美国宇航局最新观测结果：南极上空臭氧总量从7月到10月急剧下降69。（距地12.9-21.9km间无臭氧）。今年臭氧洞面积峰值已达2950万平方公里。,大气臭氧层破坏,大气污染,酸雨危害,“霾”,大气颗粒物 可吸入颗粒物PM2.5,水资源水环境问题,水生命之源 水资源？！ 水资源指人类能够可以利用的淡水,地球水圈的组成,地球表面71； 14.

6、59Km3; 2860m; 95.95存在于海洋； 极地冰川2.97%;） 地下水1.05% 河流、湖泊、沼泽，大气水、生物水=0.03%,全球水资源危机,适宜人类享用淡水的仅为0.01%。 20世纪，世界人口增加了两倍，而人类用水增加了5倍。世界上许多国家正面临水资源危机：12亿人用水短缺，30亿人缺乏用水卫生设施，每年有300万到400万人死于和水有关的疾病。到2025年，水危机将蔓延到48个国家，35亿人为水所困。水资源危机带来的生态系统恶化和生物多样性破坏，也将严重威胁人类生存。,“渴望的眼神”,全球气候变暖导致冰雪消融的危机,喜马拉雅冰川消失 中国人的水源危机,联合国政府间气候变化专

7、门委员会(IPCC)今年发布的报告指出，根据目前的消融速度，80%面积的喜马拉雅冰川将在未来30年消失，而它们是中国多条主要河流的发源地。” 而且，中国在全球变暖面前可能会特别脆弱。冰山融化引发的洪水可能淹没上海、深圳这两大中国经济中心城市。气温升高将令居住在半干旱地区的中国一大半靠天吃饭的农民谋生乏力。此外，中国是世界上人均水供应量最低的国家之一。正如国家环保局潘岳副局长所说，我们所面对的将“不再是造福子孙后代的问题，而是我们这代人能否安然度过的问题”。,水环境污染,5月初太湖蓝藻提前爆发， 无锡饮用水危机严重！,太湖美，美就美在太湖水。面对蓝藻这一越治越多的太湖“牛皮癣”，专家们普遍赞同亟

8、待确立大太湖防控的理念。省环保厅专家认为，需进一步重视太湖上游的河荡保护，严禁氮磷含量高的污染物流入太湖，整个太湖流域要综合治理，无锡三年内将完成辖区内所有太湖沿岸的截污，其他地区也要切实行动起来，否则蓝藻治理永远只能重复治标不治本的无用功。,上海饮用水水源保护区,2007年3月22日是第十五届“世界水日”，联合国确定今年“世界水日”的宣传主题是“应对水短缺”。 2007 3月2228日是第二十届“中国水周”。年我国纪念“世界水日”和开展“中国水周”活动的宣传主题为“水利发展与和谐社会”。,海洋环境污染,海洋污染 赤潮 厄尔尼诺/拉尼娜,2005 年污染海域分布示意图,严重污染海域依然主要分布

9、在辽东湾、渤海湾、长江口、杭州湾、江苏近岸、珠江口和部分大中城市近岸局部水域。,海水中的主要污染物是无机氮、活性磷酸盐和石油类。,无机氮,水土流失,土地荒漠化（Desertification）,世界2/3国家和地区，1/4的陆地面积，近10亿人口受其危害 我国有荒漠化土地267.4万平方公里，占国土面积27.9(1999年) 6月17日“世界防治荒漠化和干旱日”,固体废弃物污染,全球化学污染 （Global Chemical Pollution）：,重金属污染 水体富营养化 POPs的污染 新型温室气体危害,化学定时炸弹!,人？,全球变暖：替罪牛羊？,据英国泰晤士报07年7月10日报道，科学家

10、已经通过研究发现，甲烷在全球气候变化中扮演着重要角色，它的温室效应远远大于二氧化碳，其加速全球变暖的“威力”是二氧化碳的20倍。而目前，英国大气层中约有四分之一的甲烷都是由牛羊等牲畜（放屁和打嗝）排放的。 据估计，英国约有1000万头牛，每头牛每天排放的甲烷约为100至200升。这些甲烷从温室效应上来说，相当于4000克二氧化碳，而一辆越野车一天行驶53公里所排放的二氧化碳也只有3419克。 为牛羊寻找新“食谱”，促进消化，减少甲烷排放,世界性重要资源环境日,3月22日，世界水日 4月22日，世界地球日 5月22日，世界生物多样性保护日 6月5日，世界环境日,世界环境日 主题.标识,A2. 全

11、球环境变化 科学挑战和机遇,1、全球环境变化研究,地球科学的两个传统的促动因素是：将地球作为一个行星来认识和从这种研究中寻求实际利益。 当今一个新的推动力激励人们去探索地球全球环境变化。 地球系统科学将地球环境视作各部分相互作用的整体系统。对这一系统的研究应当超越学科界限。,作为行星的地球,用于实际利益的科学,全球环境变化,地球环境系统科学：三个推动因素,全球观点的出现,过去几十年中三大重大发展向我们揭示：地球是各部分相互作用的综合（整体）系统。对这一系统的研究应当超越学科界限。 第一、很多传统学科自身的成熟性，促进了对于各学科间基本联系和相互依赖的认识。（海洋学、大气科学、地质学、生物学）,

12、第二、我们可以从空间对地球进行全球性的、大尺度的观察。地球科学研究必不可少的手段。同时，从空间观察地球还排除了国家政治界限，促进了地球上人类具有共同命运这一意识的形成，极大推进了目前全球环境变化的国际合作研究。,“嫦娥奔月”,第三、人类活动人口、技术、经济的在导致全球环境变化中的作用日益增大。,当今地球环境科学研究的目标：,系统了解地球环境系统各部分及其相互作用的演化、运行，以及在所有时间尺度范围内将会怎样继续演化等，获得对整个地球环境系统的科学认识。 在所有时间尺度上认识地球环境的演化。,面临的挑战：,发展预测未来几年、几十年到百年内将发生的、由自然和人类活动引起的全球环境变化的能力。,近5

13、0年来CO2变化趋势,2010,2020,现在是采取行动的时候,科学知识的成熟 新技术的出现 高度的世界性的政治意识和利益的形成 科学家国际性努力的结果,B、人类环境系统,宇宙形成,大爆炸理论 时间？,150亿年前？ 90100亿年前,人类对宇宙的不断探索！ 20世纪20年代，哈勃发现红移和蓝移现象 宇宙特性：物质性、系统性、运动性,太阳、太阳系,九大行星八大行星 “冥王星”的行星命运 无数小行星,太阳对地球的影响,太阳辐射，仅1/20亿为地球接受。 E=mc2 4H+ -He4 + 2e+ +2v+r 太阳黑子 太阳风,地球环境系统,地球环境的演化,地球的年龄:地壳年龄约46亿，地球约507

14、0亿年 地球的演化（略）: 固体圈层的形成和演化 大气圈、水圈的形成和演化 生物圈的形成和演化,地球的结构,人类地球环境系统科学研究,人类地球环境系统永恒的主题 人类环境系统的演化 生态圈、生物圈、智慧圈和人类圈,地球环境系统如何运行？,大气湍流,大气对流,火山爆发,地震周期,营养循环,土壤侵蚀,成矿作用,土壤发展,上层海洋混合,厄尔尼诺,全球天气变化,大气组成,地球起源,板块构造,造山作用,海洋环流,特征空间尺度,秒 分 天 年 百年 万年 百万年 十亿年Log(s),1km,10km,100km,1000km,10000km,图：地球系统过程：特征空间尺度和时间尺度,几年几百年的全球环境变

15、化！,什么因素支配着地球的环境变化？ 在决定全球的温度和降水中，大气和海洋有何作用？这两个巨大的流体系统间相互作用的特点是什么？ 对维持地球上的生命有重要作用的元素碳、氮、氧、磷、硫等是怎样在地球系统各分量之间循环的？这些元素循环的扰动所产生的全球生态环境健康影响是什么？ 尤其是人类活动对全球的物理、化学和生物环境的影响如何，怎样提高人类预测未来十至百年内可能出现的、自然和人类活动诱发的变化的能力？,正是几十年到几百年这一时间尺度内，自然变化对人类有着重大的影响，且人类活动对全球过程的影响也最显著。 在这一时段内，运行着两大类过程： 物理气候系统 生物地球化学循环,古气候系统,人 类 活 动,

16、物理气候 系统,生物地球 化学循环,几十年至几百年尺度地球系统过程的简化模型,物理气候系统,包括控制着地面温度和降水分布的大气和海洋过程； 由于太阳加热的不同而产生的运动以及冰雪覆盖的变化。 大气物理学和大气动力学，海洋动力学以及地球表面温度和能量平衡等各个子系统。,生物地球化学循环,是指诸如碳、氮、磷、硫等生源关键物质和典型污染物质通过全球环境的物质流，包括它们对全球环境中生命物质的影响（及受后者的控制）； 它们以不同方式形成了与物理气侯系统连结的独立系统。它包括海洋生物地球化学，陆地生态系统以及对流层化学等各个子系统,C 生物地球化学循环 目前（2007年）大气中二氧化碳浓度达到了379ppmv，是地球历史上65万年以来的最高值。过去十年中大气二氧化碳