环境地质学-基本概念.ppt

李永军 2.基本概念 2.1 生态学、生态系统与生态平衡 生态学（Ecology） 研究生物与其生活环境相互关系 与经济学（Economics)具有相同的词源（Eco-); 家庭、居所、环境； 人类生态学，现代科学技术 生态系统（Ecosystem) 一个生物物种在一定范围内所有个体的总和，在生态学中称为种群，任何一个生物群落与其周围非生物环境的综合就是生态系统 种群 （Population)：生物物种；生境（Habitat) 生物（Biotic)与非生物(Abiotic)的综合体 物质与能量的交换 生态系统中全部生命活动所需要的能量均来自太阳。太阳能在生态系统中的流动是按热力学定律进行的。 一般说来，能量沿着绿色植物→草食动物→一级肉食动物→二级肉食动物逐级流动，而后者所获得的能量大体等于前者所含能量的1/10，这就是说，在能量流动过程中，约有9/10的损失掉了。 生态系统中的一切生物（动物、植物、微生物）和非生物的环境，都是由运动着的物质构成的，并在地球长期的演化过程中建立起来了各种循环体系。 其中碳、氢、氧、氮、硫、磷等的循环是生态系统基本的物质循环。锰、锌、铜、钼、钴、钙、镁、钾等微量元素，也在生态系统中的构成了各自的循环。 而与人类环境关系比较密切的主要有水、碳、氮三大循环。 规模不等，类型多样，有天然（池塘，河流，草原，森林）与人工（城市，矿山，工厂）之分 典型的，水陆生态系统（Water-land ecosystem), 水生生态系统 （Aquatic ecosystem), 湿地 （Wetland) 生态平衡（Ecological Balance） 结构, 包括生物种类的组成，各个种群数量的比例; 功能，能量与物质的输入和输出; 处于相对稳定状态。 生态学的资源与环境保护意义 物物相关 各种事物相互联系、相互制约、相互依存。 建设项目应统筹考虑，全面规划。 相生相克 物种之间相互依赖，彼此制约，协同进化。 外来物种的侵入，土著物种的消失。 能流物复 能量在不断地流动，物质在不停地循环。 循环经济：能量高效利用，环境污染控制。 负载定额 承载容量：环境容量，地理承载容量。 协调稳定 生物多样性增加—食物链增多—稳当性增强 自然资源种类多，抵抗外来干扰的能力强 物种完整性、多样性保护，资源的战略储备 时空有宜 生态系统的独特性 开发利用与管理的适宜性，因地因时制宜 2.2 地质环境与环境地质 地质环境 是指与大气、生物、水相互作用最直接，又是与人类活动关系最密切的那部分岩石圈。 地质环境是有空间概念的 上限是岩石圈的表面； 下限位置，取决于人类社会的科学技术发展水平，以及进入岩石圈内部的工业活动影响深度。 超深钻井：含矿热卤水，微生物生存，气候变迁记录，地震…… 环境地质 是研究人类技术—经济活动与地质环境相互作用、相互影响的学科。 环境地质则无空间概念 是以地质环境为研究对象的科学。 含义理解不同，有不同的工作内容与方法。 2.3 自然系统具有典型的复杂性 自然系统的复杂性表现是多方面的 （1）在自然界某一行为过程中，要受到许多因素的共同影响； 滑坡 外因：过量降雨、地震、人类干扰等激发因素 内因：地质体内一定存在软弱夹层或断层破碎带 湿地的退化 水文：水资源短缺、蓄水量下降 人为活动：盲目开垦、人为工程的破坏、水体污染 （2）自然界中完全不同的行为作用可能导致相似的特征现象； 平底谷表面与河床 外形相似，形成和发展条件不同 冲积扇和山前地带 形成动力条件不同，许多特征相似 多解性：问题机理研究的必要性 （某个物质的产生与消失有多种可能） （3）盲目地遵循“均变法则”或“递变法则”而导致的误解。 现在的测量结果→地形的演变（×） 总之，环境地质学是一个地质学科与相邻学科结合的多学科产物，是研究各种环境问题的基本思想。只有认识到自然界中各种事物之间的复杂关系，才能为解决环境问题做出可行的决策。 2.4 环境的反馈作用 环境的负效应，是牛顿第二运动定律即作用力与反作用力定律的必然表现。 表现方式不同 超采—地表形变（坍塌，沉降） 表现程度不同 表现时间不同：短期，长期 认识意识与手段的差别 水坝建设 具有异位特点 地下水污染，与水的流动性有关 具有连锁性： 过量开采地下水－水位下降－水资源枯竭－水质恶化 农业漫灌－土壤盐渍化－肥力降低－农业成本提高 2.5 地质环境面临着地质阈值的危险 自然体系在受到外界的影响后，其本身将产生自我调整、平衡作用，以维持体系自身的稳定。然而，由于外界影响的急剧变化，体系就会面临极限平衡的临界状态（阈值），一旦超出临界状态，就会导致一些环境地质问题。 工程学上用临界负荷描述构造的稳定性，如断层的产生是