các thành phần cơ bản của môi trường

19 4.2K 2
các thành phần cơ bản của môi trường

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Chương CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MÔI TRƯỜNG 2.1 Thạch 2.1.1 Sự hình thành cấu trúc Trái đất Trái đất hành tinh hệ Mặt trời, vào thời điểm sau hình thành (cách khoảng 4,5 tỷ năm), Trái đất cầu lạnh, khí quyển, tự quay xung quanh Mặt trời Sự phân hủy chất phóng xạ làm cho cầu Trái đất nóng lên dần, dẫn đến phân dị vật chất bên thoát khí, nước, tạo nên khí nguyên sinh gồm CH 4, NH3 nước Các chất rắn lòng Trái đất phân dị, phần nặng gồm Fe, Ni tập trung tạo thành nhân Trái đất Các phần nhẹ gồm hợp chất MgO, FeO, SiO2, tạo nên Manti Phần nhẹ gồm kim loại Al, Si tập trung lớp Dần dần, lớp Trái đất nguội dần, đông cứng tạo nên Vỏ Trái đất Thành phần cấu trúc khí quyển, thủy thay đổi theo thời gian Bảng 2.1: Các đặc trưng chủ yếu Thái Dương hệ Thiên thể Mặt trời Sao Thủy Sao Kim Trái đất Sao Hỏa Sao Mộc Sao Thổ Thiên Vương Hải Vương Diêm Vương Bán kính (km) 695.000 2.400 6.100 6.371 3.400 69.000 57.500 23.700 21.500 2.900 Thể tích Khối lượng Tỷ trọng Nhiệt độ Chất khí (Trái Đất (Trái Đất riêng cực đại bề khí =1) 1.300.000 0,05 0,87 1,0 0,15 1.320 736 51 39 0,1 =1) 332.000 0,05 0,81 1,00 0,11 318,00 95,30 14,50 17,20 0,03 (g/cm 3) 1,41 5,33 5,15 5,52 3,97 1,35 0,71 1,56 2,47 2,00 mặt 5.500 350 460 60 - 55 -138 -153 -184 -200 - 220 nhiều CO2 Nhiều CO2,H2O CH4,NH3 CH4,NH3 CH4 CH4 - Vỏ Trái đất (Thạch quyển) lớp vỏ cứng mỏng, có cấu tạo hình thái phức tạp, có thành phần không đồng nhất, có độ dày thay đổi theo vị trí địa lý Vỏ Trái đất chia làm kiểu: vỏ lục địa vỏ đại dương Vỏ đại dương có thành phần chủ yếu đá giàu CaO, FeO, MgO, SiO trải dài tất đáy đại dương với chiều dày trung bình km Vỏ lục địa gồm lớp vật liệu đá bazan dày 10 – 20 km loại đá khác granit, sienit giàu SiO 2, Al2O3 đá trầm tích bên Vỏ lục địa thường dày, trung bình 35km, có nơi 70 - 80km vùng núi cao Hymalaya Ở vùng thềm lục địa, nơi tiếp xúc đại dương lục địa, lớp vỏ lục địa giảm 15-20 km Thành phần hóa học Trái đất bao gồm nguyên tố hóa học có số thứ tự từ 1-92 bảng hệ thống tuần hoàn Menđeleep Bảng 2.2: Các nguyên tố hóa học phổ biến vỏ Trái đất Nguyên tố % trọng lượng toàn vỏ % thể tích so với toàn vỏ O Si Al Fe Mg Ca Na K 46,60 27,72 8,13 5,0 2,09 3,63 2,83 2,59 93,77 0,86 0,47 0,43 0,29 1,03 1,32 1,83 nguyên tố hóa học phổ biến chiếm 99% trọng lượng thạch Cấu trúc bên Trái đất trình bày hình sau: Hình 2.1: Cấu tạo bên Trái đất 2.1.2 Sự hình thành đá trình tạo khoáng tự nhiên Đất đá khoáng vật tự nhiên tạo Trái đất nhờ trình địa chất: macma, biến chất trầm tích Ba loại đá macma, biến chất trầm tích có quan hệ nhân chặt chẽ với vỏ Trái đất Các tính toán nhà địa chất cho thấy trọng lượng đá vỏ Trái đất có tỷ lệ phân bố sau: macma 65%, biến chất 25% trầm tích 10% Phù hợp với trình địa chất trên, khoáng vật vỏ Trái đất thành tạo trình trầm tích, biến chất macma Hai trình sau gọi trình nội sinh Hình 2.2: Chu trình biến đổi loại đá vỏ Trái đất 2.1.3 Sự hình thành đất biến đổi địa hình cảnh quan Đất lớp thạch quyển, bị biến đổi tự nhiên tác động tổng hợp nước, không khí, sinh vật Các thành phần đất chất khoáng, nước, không khí, mùn loại sinh vật từ vi sinh vật côn trùng, chân đốt Thành phần đất trình bày hình sau: Hình 2.3: Các thành phần đất Đất có cấu trúc phân lớp đặc trưng, xem xét mẫu mặt cắt đất thấy phân tầng cấu trúc từ xuống sau: • Tầng thảm mục rễ cỏ phân hủy mức độ khác nhau; • Tầng mùn thường có mầu thẫm hơn, tập trung chất hữu dinh dưỡng đất; • Tầng rửa trôi phần vật chất bị rửa trôi xuống tầng dưới; • Tầng tích tụ chứa chất hòa tan hạt sét bị rửa trôi từ tầng trên; • Tầng đá mẹ bị biến đổi nhiều giữ cấu tạo đá; • Tầng đá gốc chưa bị phong hóa biến đổi Các nguyên tố hóa học đất tồn dạng hợp chất vô cơ, hữu cơ, có nguồn gốc chủ yếu từ đá mẹ Hàm lượng nguyên tố hóa học đất không cố định, biến đổi phụ thuộc vào trình hình thành đất Theo hàm lượng nhu cầu dinh dưỡng trồng, nguyên tố hóa học đất chia thành nhóm: - Nguyên tố đa lượng: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, K, P, S, N, C, H - Nguyên tố vi lượng: Mn, Zn, Cu, B, Mo, Co… - Nguyên tố phóng xạ: Br, In, Ra, I, Hf, U, Th… Địa hình mặt đất cảnh quan kết tác động tương hỗ đồng thời, trái ngược liên tục hai nhóm trình nội sinh ngoại sinh Địa hình phát triển qua nhiều giai đoạn khác cấu trúc địa chất khác nhau, nên đa dạng Sự phân loại địa hình theo hình thái trắc lượng hình thái thể qua bảng sau: Bảng 2.3: Phân loại địa hình theo hình thái trắc lượng hình thái (Alan E kêhew, 1998) 2.1.4 Tai biến địa chất, xói mòn, trượt lở đất đá Khái niệm tai biến môi trường Tai biến MT điều kiện, yếu tố, tượng, trình xảy MT sống, gây nguy hiểm tổn hại cho tính mạng, sức khỏe, tài sản, hoạt động người chức MT Với cách hiểu này, nói đến khái niệm tai biến người ta ngụ ý tai biến MT Tai biến MT trình gây hại vận hành hệ thống MT Quá trình tai biến phản ánh tính nhiễu loạn, tính bất ổn hệ thống thường gồm giai đoạn Với giai đoạn trình tai biến có chiến lược ứng phó thích hợp cần phải cân nhắc trình định: - Giai đoạn nguy hay hiểm họa: Đã tồn yếu tố gây hại chưa gây ổn định cho hệ thống - Giai đoạn phát triển: Tập trung gia tăng yếu tố tai biến, xuất trạng thái ổn định, chưa vượt qua ngưỡng an toàn hệ thống MT - Giai đoạn cố: Trạng thái ổn định vượt qua ngưỡng an toàn hệ thống, gây thiệt hại không mong đợi cho người gọi thiên tai cố MT Là thiên tai thiệt hại gây trình tự nhiên, cố thiệt hại gây trình tự nhiên nhân tạo Nguyên nhân - Quá trình tự nhiên (hạn hán, lũ lụt, động đất,…); - Hoạt động nhân sinh (khai thác mức, xả thải chất ô nhiễm, can thiệp thô bạo vào HST,…); - Hỗn hợp hoạt động nhân sinh trình tự nhiên – loại tai biến thường xảy Phân loại tai biến MT Dựa vào chất phân biệt nhóm tai biến MT sau đây: • Các tai biến vật lý tai biến tuân theo quy luật vật lý ; • Các tai biến hóa học liên quan tới phát tán tập trung nguyên tố hóa học vượt ngưỡng sinh thái hợp phần MT; • Tai biến sinh học bệnh dịch nguy hiểm, nổ bom sinh học, nạn côn trùng phá hoại mùa màng ; • Các tai biến kinh tế - xã hội bao gồm phá sản, tham ô làm thất thoát tài sản, ma túy, tệ nạn xã hội khác coi thường pháp luật, thiếu việc làm, khủng hoảng tinh thần, sai sót điều hành Một số tai biến thường gặp Tai biến địa chất, xói mòn, trượt lở đất đá tượng tự nhiên tham gia tích cực vào trình biến đổi địa hình bề mặt thạch ; - Tai biến địa chất dạng tai biến MT phát sinh thạch Các dạng tai biến : phun núi lửa, động đất, nứt đất, lún đất Chúng thường liên quan tới trình địa chất xảy lòng Trái đất - Trên bề mặt Trái đất, hoạt động nước gió gây xói mòn Xói mòn mưa dạng xói mòn phổ biến Lượng đất xói mòn mưa năm đơn vị diện tích xác định theo công thức lý thuyết: A = R.K.L.S.C.P R- khả xói mòn mưa ; K- tính chất dễ xói mòn đất ; L- chiều dài sườn dốc ; S- độ dốc sườn dốc ; C- thảm thực vật ; P- hiệu biện pháp chống xói mòn - Trượt lở đất dạng biến đổi bề mặt Trái đất khác Tại đây, khối lượng đất đá khác theo bề mặt đặc biệt, bị trọng lực kéo trượt xuống địa hình thấp Hiện tượng trượt lở đất thường xuất cách tự nhiên vùng núi, vào thời kỳ mưa nhiều năm Hình 2.4: Xói mòn đất đồi núi 2.2 Thủy 2.2.1 Cấu tạo hình thái thủy Khoảng 71 % với 361 triệu km bề mặt Trái đất bao phủ mặt nước Cho nên có nhà khoa học gọi Trái đất “Trái nước” Thủy lớp vỏ lỏng không liên tục bao quanh Trái đất gồm: nước ngọt, nước mặn trạng thái rắn, lỏng Thủy bao gồm: đại dương, biển, ao hồ, sông ngòi, nước ngầm băng tuyết Khối lượng thủy khoảng 1,4 1018 tấn, tương đương với % trọng lượng thạch Hiện người ta chia thủy làm đại dương, vùng biển vùng vịnh lớn Bảng 2.4: Diện tích Đại dương Biển 2.2.2 Sự hình thành đại dương Sự đông cứng lớp vỏ Trái đất coi bắt đầu lịch sử địa chất, dấu hiệu địa chất thu cho thấy, kiện xảy cách khoảng 4,5 tỷ năm Sự đông cứng lớp vỏ Trái đất liên quan đến nguội phát xạ lượng lớn vào không gian Đồng thời, Trái đất phần khí bao bọc Quá trình diễn phức tạp, song thấy khí nhẹ hyđrô, heli bị vào không gian vũ trụ, khí khác nặng oxy, nitơ Trái đất giữ lại Vào thời kỳ này, núi lửa hoạt động mạnh, phát thải nhiều loại khí hình thành nên khí với thành phần khác xa với khí Khí lúc chứa hàm lượng oxy tự nhỏ phần lớn CO nước Với lạnh dần Trái đất làm cho nước ngưng kết lại rơi xuống bề mặt Trái đất Trái đất tiếp tục bị lạnh làm cho nước tích lũy ngày dày tạo nên đại dương Trái đất Chính bốc (mất nhiệt), ngưng kết (tỏa nhiệt) nước với nhiệt dung lớn lại làm gia tăng trình lạnh đicủa bề mặt Trái đất qua thoát nhiệt vào đám mây vũ trụ Vì vậy, nói nước tự thân định tồn bề mặt Trái đất Từ hình thành, khoảng 3,8 tỷ năm trước, diện mạo đại dương có thay đổi lớn Sự thay đổi biểu qua độ mặn nước biển, mực nước biển, trình hình thành tạo khối băng khổng lồ, địa hình đáy biển đặc biệt phân bố đại dương đất liền Để có hình dạng lục địa đại dương nay, có nhiều giả thuyết hình thành, nêu giả thuyết sau: trôi dạt lục địa, nới rộng đáy biển kiến tạo mảng 2.2.3 Đới ven biển, cửa sông thềm lục địa - Đới ven biển nơi gặp đất liền biển, đánh dấu nét chung hệ thống lục địa - đại dương Là khu vực chịu chi phối chính: thạch quyển, thủy khí Đây coi hệ thống mở, diễn tương tác lý hóa với ảnh hưởng văn hóa Đới ven biển có suất sinh học cao NĂNG SUẤT SINH HỌC: lượng sinh khối quần thể quần xã sinh vật sản xuất đơn vị diện tích đơn vị thời gian khả hệ sinh học trì mức độ tái sản xuất lượng sinh khối Dòng lượng chu kì hợp chất hữu cơ, hai trình quan trọng sinh trưởng, phát triển sinh vật chức hệ sinh thái Cả hai trình xác định NSSH Phân biệt: NSSH sơ cấp NSSH thứ cấp NSSH sơ cấp sản phẩm hữu sinh vật sản xuất (chủ yếu thực vật) tạo nên đơn vị diện tích đơn vị thời gian Số lượng chất hữu lại sau chi phí cho trình hô hấp NSSH sơ cấp tuyệt đối NSSH thứ cấp sản phẩm hữu lượng hoạt chất sinh học bay sinh vật tiêu thụ sản xuất đơn vị diện tích đơn vị thời gian Trong thực tế hay nói đến NSSH kinh tế, khối lượng chất hữu (sản lượng mùa) đơn vị diện tích tính khối lượng, nói khối lượng vật chất người sử dụng (x Năng suất nông nghiệp) Đới ven biển nơi diễn nhiều hoạt động mạnh mẽ xói mòn, bão lũ, bất ổn định, có tranh chấp lợi nhuận liên quan tới hoạt động người gây ô nhiễm, khai thác tài nguyên phát triển không bền vững Vùng ven biển bao gồm nhiều thành phần : • Vách: phần lục địa giáp biển, có độ dốc cao; • Bãi biển: phần cát sỏi, bùn sông đưa ra; • Bờ sau: giới hạn vách mực nước biển thủy triều cao; • Bờ trước: miền đường bờ ứng với mực nước thủy triều cao thấp; • Bờ : bao gồm bờ trước, bờ sau kéo dài tới rìa nước cuối thủy triều thấp Ở nhiều nơi, bờ trước có khoảng cách lớn, cấu tạo phù sa sông nơi rừng ngập mặn phát triển tốt, với HST đa dạng, phong phú Hình 2.5: Đới ven bờ thành phần - Vùng cửa sông cửa sông, nơi nước chảy biển Các điều kiện vùng cửa sông phụ thuộc nhiều vào trình xảy đại dương biển, đặc biệt trộn lẫn nước sông nước mặn biển ảnh hưởng thủy triều HST vùng cửa sông HST nhạy cảm chịu nhiều ảnh hưởng độ mặn nước biển Phần lớn sinh vật cửa sông sinh vật biển, suất sinh học thuộc diện cao nhất, tới gần 2.000 g/m 2/năm Do đa dạng MT sống nhiều chất dinh dưỡng nên vùng cửa sông đa dạng loài động vật, loài chim, bò sát, cá, thân mềm… Hiện việc khai thác vùng ven biển nói chung vùng cửa sông nói riêng làm nảy sinh nhiều vấn đề MT - Thềm lục địa coi vùng biển nông, gần bờ với đáy biển tương đối phẳng Thềm lục địa với phạm vi rộng lớn xuất vùng bờ biển chấn động địa chất hoạt động núi lửa Thềm lục địa thường rộng cỡ vài trăm km tới 1.500 km Độ dốc đáy biển nhỏ vòng vài độ Thềm lục địa giới hạn xa bờ có độ dốc đáy biển tăng đột ngột 2.2.4 Băng Băng thành phần quan trọng thủy quyển, tập trung chủ yếu cực Trái đất Theo số liệu nay, khối lượng băng Trái đất chiếm 75% tổng lượng nước gần 2% khối lượng thủy Khối lượng băng Trái đất thay đổi theo thời gian địa chất, phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình Trái đất Trong năm gần đây, gia tăng nhiệt độ khí toàn cầu (khoảng 0,3-0,6 0C 100 năm) hiệu ứng nhà kính, làm cho tốc độ tan băng cực mực nước biển tăng lên Với tốc độ tăng này, vào cuối kỷ XXI, tan băng vùng cực núi cao làm cho mực nước biển dâng cao từ 65 - 100 m 2.3 Khí 2.3.1 Sự hình thành cấu trúc khí Trái đất Khí lớp vỏ Trái đất, với ranh giới bề mặt thủy quyển, thạch ranh giới khoảng không hành tinh Khí Trái đất hình thành thoát nước, chất khí từ thủy thạch Thời kỳ đầu, khí chủ yếu gồm nước, amoniac, metan, loại khí trơ hydro Dưới tác dụng phân hủy tia mặt trời, nước bị phân hủy thành oxy hydro Oxy tác động với amoniac metan tạo khí N CO2 Quá trình tiếp diễn, lượng H2 nhẹ vào khoảng không vũ trụ, khí lại chủ yếu nước, nitơ, CO2, oxy Khí Trái đất có cấu trúc phân lớp với tầng đặc trưng từ lên sau: tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng trung gian, tầng nhiệt, tầng điện ly ( xem hình 2.3) - Tầng đối lưu (Troposphere): tầng thấp nằm mặt đất, chiếm khoảng 70% khối lượng khí, tầng lên cao nhiệt độ giảm, nhiệt độ thay đổi giảm dần từ +40 0C lớp sát mặt đất xuống -500C cao Tầng đối lưu có chiều cao thay đổi từ 7- km đới cực khoảng 16 – 18 km đới xích đạo Số lượng khí tầng khoảng 4,12 x 10 15 so với tổng khối lượng khí 5,15.10 15 Tầng đối lưu nơi tập trung nhiều nước, bụi nơi xảy tượng thời tiết mây, mưa, tuyết, mưa đá, bão… - Tầng bình lưu (Stratosphere): có vùng thấp với độ cao 25 km có nhiệt độ gần không đổi, tầng nhiệt độ tăng với độ cao Không khí tầng bình lưu loãng hơn, chứa bụi tượng thời tiết Ở độ cao khoảng 25 km tầng bình lưu, tồn lớp không khí giàu khí ôzôn thường gọi tầng ôzôn - Tầng trung (Mesosphere): nằm bên tầng bình lưu độ cao 80 km Nhiệt độ tầng giảm theo độ cao, từ -2 0C phía giảm xuống -92 0C lớp Hình 2.6 : Cấu trúc khí theo chiều thẳng đứng - Tầng nhiệt (Thermosphere): có độ cao từ 80 km đến 500 km, nhiệt độ không khí có xu hướng tăng dần theo độ cao, từ -92 0C đến +1200 0C Nhiệt độ không khí ban ngày cao ban đêm thấp - Tầng ngoại (Exosphere): độ cao 500 km trở lên Tầng nơi xuất cực quang phản xạ sóng ngắn vô tuyến Cấu trúc tầng khí hình thành kết lực hấp dẫn nguồn phát sinh khí từ bề mặt Trái đất, có tác động to lớn việc bảo vệ trì sống Trái đất 2.3.2 Thành phần khí Thành phần khí Trái đất ổn định theo phương nằm ngang khác theo phương thẳng đứng Phần lớn khối lượng 5.1015 toàn khí tập trung tầng thấp: đối lưu bình lưu Mặc dù chiếm khoảng 0,05% khối lượng thạch quyển, khí Trái đất có vai trò quan trọng đời sống Trái đất Thành phần không khí khí thay đổi theo thời gian địa chất, ổn định, bao gồm chủ yếu nitơ, ôxy sô loại khí trơ Bảng 2.5: Hàm lượng trung bình khí 2.3.3 Ozon khí chất CFC Bức xạ mặt trời nguồn lượng chủ yếu để trì sống Trái đất Bức xạ truyền xuống Trái đất với phổ sóng rộng Bầu khí Trái đất có tác dụng khuếch tán, hấp thụ lọc phần tia BXMT, không cho chúng chiếu toàn xuống bề mặt Trái đất Vì vậy, khí không nơi cung cấp không khí cho hoạt động sống sinh vật mà chắn tác động có hại tia sáng mặt trời Cấu trúc phổ BXMT độ rộng cửa sổ khí trình bày hình 2.7 Như vậy, khí Trái đất để lọt xuống bề mặt Trái đất tia sóng vô tuyến có bước sóng từ 104 μm đến 106 μm ánh sáng phạm vi từ 10-1 V đến 10 μm Cơ chế hấp thụ tia tử ngoại tầng Ôzon trình bày theo phương trình phản ứng sau: O2 + Bức xạ tia tử ngoại -> O + O O + O2 -> O3 O3 + Bức xạ tia tử ngoại > O2 + O 10 Hình 2.7: Cấu trúc phổ xạ Mặt Trời chắn khí Các phản ứng liên tục xảy khí quyển, dẫn tới ổn định tồn tầng ôzon Trái đất Trong thực tế, chiều dày nồng độ tầng ôzon lớp ôzon Trái đất liên tục suy thoái nguyên nhân xuất phát từ hoạt động người mặt đất Một tác nhân quan trọng khí CFC, mêtan, khí oxít nitơ (NO,N 2O) Các khí có khả tác dụng với ôzon biến thành O2 Cơ chế tác động khí CFC trình bày theo sơ đồ sau: Tia tử ngoại CFC + O2 - ClO + O2 ClO + O3 - 2O2 + Cl Cl + O3 - ClO + Cl Các phản ứng dây chuyền diễn liên tục, nguyên tử Cl hóa hợp với H có khí thành HCl gây mưa axit Sự suy thoái tầng ôzon phạm vi toàn cầu đòi hỏi phải hạn chế việc phát sinh khí C FC,CH 4, ôxit nitơ Theo dự đoán nhà khoa học, đến năm 2030 suy thoái tầng ôzon phạm vi toàn cầu 6,5% 16% nước vĩ độ từ 600 trở lên Trong trường hợp nỗ lực chống suy thoái tầng ôzon hoạt động có hiệu quả, suy thoái tầng ôzon mức 2% phạm vi TG 8% vĩ độ cao 600 2.3.4 Chế độ nhiệt, xạ hoàn lưu khí Trái đất tiếp nhận lượng từ vũ trụ, chủ yếu lượng mặt trời Theo tính toán, dòng lượng đến từ mặt trời tầng cao khí Cal/cm 2phút, 30-40% bị khí phản xạ vào vũ trụ, 60% - 70% bị khí hấp thụ Hằng năm,Trái đất nhận 1,4.10 13 Kcal lượng từ Mặt Trời, khoảng 1-2% số lượng ứng với bước sóng 6.700- 7.350 Å xanh sử dụng để tạo sinh khối Trái đất hoàn trả lại vũ trụ phần lượng từ mặt trời dạng xạ nhiệt sóng dài Phần lại tích lũy dạng nhiên liệu hóa thạch sinh khối Quá trình tiếp nhận phân phối dòng lượng từ Mặt Trời đến Trái đất thông qua khí quyển, sinh quyển, thạch thủy đạt trạng thái cân suốt thời gian gần tỷ năm trở lại Do nhiệt độ bề mặt Trái đất không 11 có thay đối đáng kể theo thời gian Dòng nhiệt từ Mặt Trời phân bố không đồng bề mặt Trái đất Do chuyển động tự quay quanh Mặt Trời, Trái đất có tượng ngày đêm biến đổi mùa Do ánh sáng Mặt Trời chiếu xuống bề mặt Trái đất theo góc độ khác nhau, nên lượng nhiệt khu vực Trái đất hấp thụ khác nhau.Tất tượng làm cho nhiệt độ bề mặt Trái đất thay đổi theo chu kỳ ngày đêm, theo mùa vùng có vĩ độ khác Bề mặt Trái đất tiếp nhận nhiều lượng Mặt Trời bị nung nóng lên kéo theo nóng lên toàn khối khí nằm Dòng khí nóng trở nên nhẹ không khí xung quanh, hướng lên tầng cao khí Không khí vùng lạnh có xu hướng chuyển tới khu vực nóng để thay cho không khí nóng bay đi, xuất chuyển dịch khối không khí dạng gió Quá trình diễn liên tục, theo xu hướng san chênh lệch nhiệt độ áp suất không khí đới khí hậu, khu vực cục Trái đất Không khí nóng, bay lên chuyển động ngang, mang theo nhiều nước tạo mưa Do vậy, trình hoàn lưu khí kèm với chu trình tuần hoàn nước tự nhiên Sự chênh lệch tính chất khôí không khí theo chiều ngang tạo nên gió, bão tượng thời tiết khác.Năng lượng nước kèm với tượng thời tiết góp phần đáng kể điều hòa nhiệt độ khí hậu vùng khác Trái đất Bão, giông tố, vòi rồng tượng đặc biệt trình hoàn lưu khí Hoàn lưu khí chu trình hoàn lưu nước tự nhiên nguyên nhân tạo nên đặc điểm khí hậu, thời tiết, chúng tác động mạnh mẽ tới chất lượng MT không khí điều kiện sống sinh vật, người 2.3.5 Hiệu ứng nhà kính Nhiệt độ bề mặt Trái đất tạo nên cân lượng Mặt trời đến bề mặt Trái đất lượng xạ Trái đất vào khoảng không gian hành tinh Năng lượng Mặt Trời chủ yếu tia sóng ngắn dễ dàng xuyên qua cửa sổ khí Trong đó, xạ Trái đất với nhiệt độ bề mặt trung bình + 16 0C sóng dài có lượng thấp, dễ dàng bị khí giữ lại Các tác nhân gây hấp thụ xạ sóng dài khí khí CO2, bụi, nước, khí mêtan, khí CFC “ Kết trao đổi không cân lượng Trái đất với không gian xung quanh, dẫn đến gia tăng nhiệt độ khí Trái đất Hiện tượng diễn theo chế tương tự nhà kính trồng gọi Hiệu ứng nhà kính” Sự gia tăng tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch loài người làm cho nồng độ khí CO khí tăng lên Sự gia tăng khí CO2 khí nhà kính khác khí Trái đất làm nhiệt dộ Trái đất tăng lên Theo tính toán nhà khoa học, nồng độ CO khí tăng gấp đôi, nhiệt độ bề mặt Trái đất tăng lên khoảng 0C Các số liệu nghiên cứu cho thấy nhiệt độ Trái đất tăng 0,5 0C khoảng thời gian từ 1885 đến 1940 thay đổi nồng độ CO khí từ 0,027% đến 0,035% Dự báo, biện pháp khắc phục hiệu ứng nhà kính, nhiệt độ Trái đất tăng lên 1,54,5 0C vào năm 2050 Vai trò gây nên hiệu ứng nhà kính chất khí xếp theo thứ tự sau: CO => CFC=> CH4 => O3 => NO2 Sự gia tăng nhiệt độ Trái đất hiệu ứng nhà kính có tác động mạnh mẽ tới nhiều mặt MT Trái đất: 12 • Nhiệt độ Trái đất tăng làm tan băng dâng cao mực nước biển Như vậy, có nhiều vùng bị ngập; • Sự nóng lên Trái đất làm thay đổi điều kiện sống bình thường sinh vật Trái đất; • Khí hậu Trái đất bị biến đổi sâu sắc, đới khí hậu có xu hướng thay đổi Toàn điều kiện sống tất quốc gia bị xáo động; • Nhiều loại bệnh tật xuất hiện, dịch bệnh lan tràn 2.3.6 Biến đổi khí hậu nóng lên toàn cầu Nguyên nhân nóng lên Trái đất bao gồm nguồn nhân tạo tự nhiên Sự biến đổi khí hậu Trái đất thay đổi hệ thống khí hậu gồm khí quyển, thủy quyển, sinh quyển, thạch nguyên nhân tự nhiên nhân tạo Các biểu biến đổi khí hậu Trái đất gồm: • Sự nóng lên khí Trái đất nói chung; • Sự thay đổi thành phần chất lượng khí có hại cho MT sống người sinh vật Trái đất; • Sự dâng cao mực nước biển tan băng dẫn tới ngập úng vùng đất thấp, đảo nhỏ biển; • Sự di chuyển đới khí hậu tồn hàng nghìn năm vùng khác Trái đất dẫn tới nguy đe dọa sống loài sinh vật, hệ sinh thái hoạt động bình thường khác người; • Sự thay đổi cường độ hoạt động trình hoàn lưu khí quyển, chu trình tuần hoàn nước tự nhiên chu trình sinh địa hóa khác; • Sự thay đổi suất sinh học hệ sinh thái, chất lượng thành phần thủy quyển, sinh quyển, địa Nguyên nhân biến đổi khí hậu Trái đất gia tăng hoạt động tạo chất thải khí nhà kính, hoạt động khai thác mức bể hấp thụ bể chứa khí nhà kính như: sinh khối, rừng, hệ sinh thái biển, ven bờ đất liền khác Trước nguy biến đổi khí hậu Trái đất nhân loại sống hành tinh, quốc gia giới họp New York ngày 9/5/1992, thông qua Công ước khung thay đổi khí hậu LHQ Với mục tiêu: ổn định nồng độ khí mức ngăn ngừa can thiệp người hệ thống khí hậu Mức phải đạt nằm khung thời gian, đủ để HST thích nghi cách tự nhiên với thay đổi khí hậu, bảo đảm việc sản xuất lương thực không bị đe dọa tạo khả cho phát triển kinh tế tiến triển cách bền vững 13 Hình 2.8: Ống khói nhà máy gây nên ô nhiễm không khí 2.4 Sinh 2.4.1 Sinh sinh khối Các khái niệm đại sinh xuất công trình nhà tự nhiên vĩ đại người Pháp J.B.Lamac vào đầu kỷ XIX Năm 1875, nhà địa chất tiếng người Áo E.Zins (18311914) tách sinh thành độc lập Trái đất Học thuyết sinh (biosphere) nhà địa hóa người Nga V.N.Vernatxki đưa năm 1926 Theo học thuyết này, sinh toàn dạng vật chất sống tồn bên trong, bên phía Trái đất lớp vỏ sống Trái đất, hệ thống động vô phức tạp với số lượng lớn yếu tố ngẫu nhiên nhiều trình mang đặc điểm xác suất Đây hệ thống động phức tạp Nhờ hoạt động HST mà lượng ánh sáng Mặt trời bị biến đổi để tạo thành vật chất hữu Trái đất Sự sống bề mặt Trái đất phát triển nhờ tổng hợp mối quan hệ tương hổ sinh vật với MT tạo thành dòng liên tục trình trao đổi vật chất lượng Như vậy, hình thành sinh quyến có tham gia tích cực yếu tố bên lượng Mặt trời, nâng lên hạ xuống vỏ Trái đất, trình tạo núi, băng hà, Các chế xác định tính thống toàn diện sinh di chuyển tiến hóa giới sinh vật; vòng tuần hoàn sinh địa hóa nguyên tố hóa học; vòng tuần hoàn nước tự nhiên Sinh tồn Trái đất mối cân động với hệ tự nhiên khác Với xuất phát triển mạnh mẽ loài người, bên sinh hình thành đặc biệt Trí tuệ (Noosphere) "Sinh khối tổng trọng lượng sinh vật sống sinh số lượng sinh vật sống đơn vị diện tích, thể tích vùng" Khối lượng sinh khối sinh ước tính n.10 14 - 2.1016 Trong đó, riêng đại dương có 1,1 109 sinh khối thực vật 2,89 1010 sinh khối động vật Phần chủ yếu sinh khối tập trung lục địa với ưu nghiêng phía sinh khối thực vật 14 Sinh khối trái đất chiếm tỷ lệ nhỏ so với trọng lượng toàn trái đất bé so với thạch quyển, thuỷ Tuy nhiên, thời gian địa chất lâu dài, từ xuất vào khoảng tỷ năm trước đây, sinh khối trái đất thực chu trình biến đổi mạnh mẽ khối lượng lớn vật chất trái đất Sinh khối có mặt hầu hết loại đất đá trầm tích, biến chất khoáng sản trầm tích trái đất dạng vật chất hữu Theo tính toán của nhà khoa học, tổng khối lượng vật chất hữu toàn đá trầm tích 3,8 1015 2.4.2 Hệ sinh thái Hệ sinh thái (HST) tập hợp quần xã sinh vật sinh cảnh Quần xã sinh cảnh hai thành phần khối thống tạo thành hệ thống tương đối ổn định, bền vững Có thể minh họa công thức sau: Sinh trì phát triển hệ thống tác động tương hỗ sinh vật MT vô sinh xung quanh, thực thể khách quan, xác định không gian thời gian, gọi HST Theo độ lớn, HST chia thành: HST nhỏ (bể nuôi cá), HST vừa (một thảm rừng, hồ chưa nước), HST lớn (đại dương) Tập hợp tất HST bề mặt Trái đất thành HST khổng lồ sinh thái (sinh quyển) Trong HST, tồn hai thành phần: vô sinh (abiotic) nước, không khí, sinh vật ( biotic) Giữa thành phần có trao đổi chất, lượng thông tin Sinh vật HST chia làm loại chủ yếu: • Sinh vật sản xuất, thông thường tảo thực vật, có chức tổng hợp chất hữu từ vật chất vô sinh tác động ánh sáng Mặt Trời; • Sinh vật tiêu thụ, gồm loại động vật nhiều bậc khác Bậc động vật ăn thực vật Bậc động vật ăn thịt • Sinh vật phân hủy gồm vi khuẩn, nấm, phân bố khắp nơi, có chức phân hủy xác chết sinh vật, chuyển chúng thành thành phần dinh dưỡng cho thực vật Trong HST liên tục xảy trình tổng hợp phân hủy vật chất hữu lượng Các HST có nhu cầu nguồn lượng bên ngoài, ánh sáng mặt trời để hoạt động Những yếu tố vô cần thiết cho đời sống sinh vật sử dụng tái sử dụng theo chu trình HST 2.4.3 Các chu trình sinh địa hóa Thực vật tổng hợp hydratcacbon trực tiếp từ khí oxit cacbon, nước, khoáng chất tan đất nước để tạo tế bào Động vật ăn cỏ sử dụng chất hữu thực vật tổng hợp Động vật ăn thịt sử dụng động vật ăn cỏ làm thức ăn.Tất thức ăn thừa, xác chết động vật vi khuẩn nấm phân hủy thành hợp chất đơn giản làm chất dinh dưỡng cho thực vật Các chất dinh 15 dưỡng theo chu trình tuần hoàn chuyển vận từ đất, nước, không khí, đá thể sống nhờ nguồn lượng cung cấp từ Mặt Trời Trong thành phần tế bào sống có mặt hầu hết nguyên tố hóa học quan trọng sinh Hàm lượng nguyên tố hóa học chứa tế bào sống xếp theo hàm lượng từ cao xuống thấp sau: C-H-O-N-P-C-Cl-Cu-Fe-Mg-K-Na-S-Al-B-Br-Cr-Co-F-Ga-I-Mn-Mo-Se-Si-Sn-TiV-Zn Nồng độ nguyên tố loài sinh vật thay đổi phụ thuộc vào loài đặc điểm MT sống cá thể Chu trình dinh dưỡng nguyên tố hóa học tham gia vào thành phần thể sống trình bày dạng sơ đồ sau: Chu trình nước: Nước thành phần quan trọng cần thiết cho sống thể sống sinh vật Nước tồn Trái đất dạng: rắn, lỏng tùy thuộc vào nhiệt độ bề mặt Trái đất Ở biển đại dương, nước chiếm 97,5% Nước vận chuyển quyển, hòa tan mang theo nhiều chất dinh dưỡng khoáng số chất khác cần thiết cho sinh vật Nước từ bề mặt đại dương, ao, hồ… nhờ NLMT, bốc vào khí quyển, nước ngưng tụ rơi xuống bề mặt Trái đất Nước chu chuyển phạm vi toàn cầu, tạo nên cân nước tham gia vào điều hòa khí hậu Chu trình cacbon: Protêin, cacbon hydrat nhiều phân tử chứa cacbon khác cần thiết cho thể sống Cacbon chứa dạng khí CO2 hòa tan cacbonat (CO3)2- bicacbonat (HCO3)- đá vôi Thực vật hấp thụ CO2 trình quang hợp chuyển hóa thành hợp chất hữu sinh vật sản xuất (xem hình 2.9) Hình 2.9: Chu trình dinh dưỡng Cacbon Chu trình nitơ: 16 Khí nitơ chiếm 78% thể tích khí mà phần lớn động thực vật không sử dụng Nếu nitơ biến đổi hòa tan nước dạng hợp chất chứa NO - rễ hấp thụ phần chu trình nitơ Thực vật biến đổi NO3- thành phân tử chứa nitơ protein, axit nucleic cần thiết cho sống Khi động vật thực vật chết, vi sinh vật phân hủy phân tử N thành khí NH3 muối chứa ion NH4+ Bảng 2.6: Cacbon sinh (tỷ tấn)(Bolin et al, 1979) Hình 2.10: Chu trình dinh dưỡng Nitơ Chu trình photpho: P thành phần quan trọng chất nguyên sinh Hàm lượng photpho thể thường lớn so với môi trường bên Vì vậy, photpho trở thành nhân tố sinh thái vừa mang tính giới hạn, vừa mang tính chất điều chỉnh Trong tự nhiên, photpho có nhiều loại đá, đặc biệt apatit Quá trình phong hóa đá khoáng hóa hợp chất hữu cơ, photpho giải phóng tạo thành muối axit photphoric rễ hấp thụ Một lượng lớn photpho theo chu trình nước vào đại dương làm giàu cho nước mặn, làm thức ăn cho sinh vật phù du phân tán vào chuỗi thức ăn 2.4.4 Quang hợp hô hấp 17 Từ Trái đất hình thành trình tổng hợp phân hủy chất đường hóa học diễn ra, trình gọi “Vòng tuần hoàn địa chất” vào thời kỳ tiền Cambri, sinh vật đơn bào xuất song song với vòng đại tuần hoàn địa chất đời “Vòng tuần hoàn sinh học” Sinh đời tiến hóa ảnh hưởng nhóm yếu tố: - Yếu tố bên ngoài: điều kiện MT thay đổi, biến cố thiên nhiên biến đổi địa lý; - Yếu tố bên trong: thay đổi thành phần sinh vật bên HST Bằng đường chọn lọc tự nhiên đột biến điều kiện MT thay đổi, nhiều lòai bị đi, nhiều loài lại phát triển Dần dần thực vật quang hợp xuất hiện, đánh dấu bước ngoặt quan trọng Trái đất phương diện biến đổi vật chất Mối quan hệ vòng tuần hoàn minh họa theo hình sau: Hình 2.11: Quan hệ vòng đại tuần hoàn địa chất vòng tiểu tuần hoàn sinh học Quang hợp hô hấp khía cạnh trình chuyển hóa lượng bên sinh vật sinh 18 Quang hợp tổ hợp phức tạp phản ứng khác chất Trong trình xảy tái tạo mối liên kết phần tử CO H2O, từ mối liên kết cũ kiểu cacbon - oxy hydro oxy, xuất kiểu liên kết hóa học cacbon - hydro cacbon – cacbon Kết biến đổi làm xuất phân tử chứa cacbon - nguồn tích lũy lượng tế bào Phương trình tổng quát trình quang hợp biểu diễn sau: Ánh sáng Mặt Trời CO2 + H2O  C6H12O6+ 674 kcal/mol Chu trình tuần hoàn lượng sinh quang hợp hô hấp trình bày hình sau: Hình 2.12: Dòng lượng sinh 19

Ngày đăng: 22/09/2016, 15:10

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan