環(huán)境地球物理學(xué)省公開課一等獎(jiǎng)全國(guó)示范課微課金獎(jiǎng)

環(huán)境地球物理學(xué)楚澤涵9月第1頁講座內(nèi)容人類生存與生態(tài)環(huán)境地球科學(xué)關(guān)系我國(guó)礦產(chǎn)資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境問題世界和中國(guó)水資源問題自然災(zāi)害與環(huán)境地球物理問題第2頁第一講：人類生存發(fā)展與生態(tài)環(huán)境、地球科學(xué)關(guān)系人類與自然環(huán)境關(guān)系地球科學(xué)功效環(huán)境、污染—定義和內(nèi)涵正視生態(tài)環(huán)境問題影響生態(tài)環(huán)境改變主要過程環(huán)境地球物理學(xué)方法油氣田環(huán)境污染特點(diǎn)第3頁人類生存發(fā)展與生態(tài)環(huán)境、地球科學(xué)關(guān)系一、人類與自然生態(tài)環(huán)境關(guān)系1、自然生態(tài)環(huán)境（地球）是人類生存物質(zhì)基礎(chǔ)2、人類生活空間—生物圈—大氣圈、水圈、巖石圈交匯能源：太陽能，物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)人類—自然界產(chǎn)物第4頁二、地球科學(xué)功效1、礦產(chǎn)資源勘探開發(fā)：研究方向、實(shí)踐場(chǎng)所、經(jīng)濟(jì)推進(jìn)。巖石圈，最成功領(lǐng)域。2、保護(hù)生態(tài)環(huán)境：生物圈，二十一世紀(jì)課題3、預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害：下個(gè)世紀(jì)（？）課題4、認(rèn)識(shí)地球：根本目標(biāo)地球物理學(xué)：固體地球物理—地震學(xué)、地磁學(xué)、地電場(chǎng)、地球動(dòng)力學(xué)、大地結(jié)構(gòu)物理、勘探地球物理，—環(huán)境地球物理學(xué)—新方向。測(cè)繪學(xué)，空間物理、海洋物理、大氣物理第5頁三、環(huán)境、污染—定義和內(nèi)涵1、環(huán)境(Environment)：學(xué)術(shù)定義：“作用于生物體或生物群落并最終決定其形態(tài)和生存物理、化學(xué)、生物等原因綜合體”（《不列顛百科全書，1999》）生物是否包含人？人是否包含意識(shí)形態(tài)？第6頁1989年中國(guó)《環(huán)境保護(hù)法》法律要求：“影響人類生存和發(fā)展各種天然和經(jīng)過人工改造自然原因總體”，“包含大氣、水、海洋、土地、礦藏、森林、草原、野生生物、自然遺址、自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)，城市和鄉(xiāng)村等”限定于“影響人類生存和發(fā)展”而要保護(hù)各個(gè)方面。第7頁環(huán)境地球物理學(xué)環(huán)境地球物理學(xué)所討論問題：環(huán)境—影響人類生存發(fā)展總體，自然和人為原因都在內(nèi)；自然原因：天體演化、地質(zhì)運(yùn)動(dòng)；人類活動(dòng)：生產(chǎn)、生活（創(chuàng)造和消耗財(cái)富暫不討論人文原因：意識(shí)形態(tài)、宗教信仰、社會(huì)制度（聽天由命、“人定勝天”、人類改造自然、大躍進(jìn)）第8頁可連續(xù)發(fā)展基本出發(fā)點(diǎn)人與自然界統(tǒng)一，人是自然界一部分自然界無意識(shí)，既不為敵，也不為友應(yīng)該友好相處，不應(yīng)以自然界為敵自然界客觀存在，有本身規(guī)律，應(yīng)該適應(yīng)、利用；提“改造自然”不妥。自然界是有機(jī)，即相互制約人與自然各有所長(zhǎng)，人應(yīng)從自然界學(xué)習(xí)第9頁人與自然可改變自然現(xiàn)實(shí)狀況，不能改變規(guī)律可局部控制，不能整體駕馭可微觀影響，不能宏觀改變第10頁2、污染（Pollution源于印度教）環(huán)境污染：“向環(huán)境增添任何物質(zhì)、能量（如熱），其速率超出環(huán)境分散、分解、再循環(huán)或以某種無害形式儲(chǔ)存起來而可容納速率”凈化(Purification,源于宗教禮儀和處罰)第11頁3、環(huán)境問題是資源開發(fā)后續(xù)問題能源開發(fā)使CO2增加，溫室效應(yīng)農(nóng)業(yè)造成生物物種改變（瘋牛病）自然光合作用僅能維持1000萬人當(dāng)代農(nóng)業(yè)維持約60億人全國(guó)每年130萬人死于癌癥，80%與環(huán)境相關(guān)。水圈還未大規(guī)模開發(fā)，前景怎樣？第12頁四、正視生態(tài)環(huán)境問題1、經(jīng)濟(jì)發(fā)展不是災(zāi)難前兆2、提倡可連續(xù)發(fā)展：人與自然界友好發(fā)展，“人定勝天”、“人類改造自然”、“大躍進(jìn)”不可取應(yīng)該以：可連續(xù)發(fā)展為中心“代替”以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心“。第13頁五、影響生態(tài)環(huán)境主要過程1.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)2.資源（礦產(chǎn)資源）開發(fā)利用3.城市（教永久性和組織完好人口集中地），城市化進(jìn)程（大量人口集中定居于較小面積內(nèi)從而形成城市過程。世界城市人口演變1800年1850年1950年1980年0.030.070.320.40.480.57（中國(guó)：0.20.360.49)第14頁2050年中國(guó)人口城市、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境人口：預(yù)計(jì)15.6億，城市人口4.2億；農(nóng)村11.4億（按年,0.65）城市人口10..14億（占0.65)！凈增5.46億！10.92億(0.7)增加5.51億農(nóng)村人口5.46億人均GDP—1萬美元城市：能源消費(fèi)大于農(nóng)村，家用汽車：640萬輛，消費(fèi)石油530萬噸，2050：1.87億輛，1.36億噸—二氧化碳排放第15頁城市化進(jìn)程影響物質(zhì)文明提升，提出社會(huì)制度組織問題資源集中消耗—環(huán)境污染能源消耗——溫室效應(yīng)生活和生產(chǎn)資源消耗——環(huán)境污染（氣、液、固體。噪聲、熱、電磁、光）生態(tài)環(huán)境脆弱第16頁環(huán)境與勘探地球物理學(xué)差異環(huán)境地球物理勘探地球物理研究目標(biāo)環(huán)境污染預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)觀察對(duì)象時(shí)空特征隨時(shí)間改變，小至地域，大至全球不變或緩變，局部，幾米、幾公里觀察內(nèi)容物理場(chǎng)及其改變（日、月、年）物理場(chǎng)與背景值差異，長(zhǎng)久改變觀察系統(tǒng)固定點(diǎn)、網(wǎng)，流動(dòng)過程流動(dòng)觀察局部第17頁續(xù)表觀察空間地表、水體、巖石圈（井下）、大氣圈、航空、宇航、試驗(yàn)室?guī)r石圈為主：地表、井下、試驗(yàn)室、航空觀察精度要求Ppm或更高1/10，1/100，礦產(chǎn)品位第18頁六、石油工業(yè)環(huán)境污染特點(diǎn)全球：剩下探明石油儲(chǔ)量1402.8億噸，年消費(fèi)量32~35億噸全國(guó)：年產(chǎn)量約1.7億噸，消費(fèi)量2億噸原油加工廠127家，能力2.76億噸/年（最大1350萬噸/年，平均160萬噸/年）乙烯生產(chǎn)能力442萬噸/年(世界第V)占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)44.6%合成樹脂915.6萬噸/年（世界第V）49.4%合成纖維341萬噸/年，56.4%第19頁1、從上游到下游都產(chǎn)生污染鉆井：廢水、泥漿，鉆屑采油：含油廢水、落地油（約10萬噸/年）井下作業(yè)廢水油田化學(xué)制劑300余種，年用量120萬噸石油煉制、化工、合成纖維、化肥四類含油、含硫、含堿、含鹽污水。廢氣，惡臭第20頁2、油氣田污染分布廣：點(diǎn)源、線源、面源，每口井都可能是污染源污染排放：連續(xù)和間斷（突發(fā)）量大：煉油廠污水4.85億噸（）污染和影響生態(tài)環(huán)境方面多：氣體、液體（落地油）、固體污染物排放，地面沉降，噪聲防治水平不高，噸油耗水量大（采油及加工）石油類污染物已是各大水系主要污染物第21頁3、油氣田環(huán)境監(jiān)測(cè)各種生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)氣體排放液體排放固體排放噪聲和放射性污染突發(fā)事故：井噴、管線泄漏、第22頁4、發(fā)展方向現(xiàn)實(shí)狀況：定時(shí)、定點(diǎn)采樣，主要是直接化學(xué)分析方法，在時(shí)空上不連續(xù)，難發(fā)覺統(tǒng)計(jì)突發(fā)事故方向：在時(shí)間上連續(xù)、在空間上按網(wǎng)絡(luò)、方法主要是物理方法，目標(biāo)是環(huán)境改變預(yù)測(cè)。前景：在處理環(huán)境污染預(yù)測(cè)后，處理低品位礦產(chǎn)資源勘探