Giáo trình Khoa học môi trường đại cương - Lê Văn Thăng
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC HUẾ
----- -----
PGS.TS. LÊ VĂN THĂNG
GIÁO TRÌNH
KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG ĐẠI CƯƠNG
Huế, 03-2007
MỤC LỤC
Trang
1
Lời nói đầu
Chương 1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.1.Khái niệm môi trường
2
1.1.1. Định nghĩa môi trường.
1.1.2. Đối tượng và nhiệm vụ của Khoa học môi trường.
1.2.Phân loại môi trường
4
1.3.Quan hệ giữa môi trường và phát triển
1.4.Các chức năng chủ yếu của môi trường
1.5.Những vấn đề môi trường thách thức hiện nay trên thế giới
1.5.1. Khí hậu toàn cầu biến đổi và tần suất thiên tai gia tăng
1.5.2. Sự suy giảm tầng ôzôn.
4
6
9
1.5.3. Hiệu ứng nhà kính đang gia tăng
1.5.4. Tài nguyên bị suy thoái.
1.5.5. Ô nhiễm môi trường đang xảy ra ở quy mô rộng
1.5.6. Sự gia tăng dân số
1.5.7. Sự suy giảm tính đa dạng sinh học trên Trái đất
1.6. Khoa học - Công nghệ và Quản lý môi trường
16
Chương 2. CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MÔI TRƯỜNG
2.1. Thạch quyển
17
23
26
2.1.1. Sự hình thành và cấu trúc của Trái đất
2.1.2. Sự hình thành đá và quá trình tạo khoáng tự nhiên
2.1.3. Sự hình thành đất và biến đổi của địa hình cảnh quan
2.1.4. Tai biến địa chất, xói mòn, trượt lở đất đá
2.2. Thủy quyển
2.2.1. Cấu tạo hình thái của thủy quyển
2.2.2. Sự hình thành đại dương
2.2.3. Đới ven biển, cửa sông và thềm lục địa
2.2.4. Băng
2.3. Khí quyển
2.3.1. Sự hình thành và cấu trúc khí quyển Trái đất
2.3.2. Thành phần của khí quyển
2.3.3. Ozon khí quyển và chất CFC
i
2.3.4. Chế độ nhiệt, bức xạ và hoàn lưu khí quyển
2.3.5. Hiệu ứng nhà kính
2.3.6. Biến đổi khí hậu và sự nóng lên toàn cầu
2.4. Sinh quyển
33
2.4.1. Sinh quyển và sinh khối
2.4.2. Hệ sinh thái
2.4.3. Các chu trình sinh địa hóa
2.4.4. Quang hợp và hô hấp
Chương 3 . CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI HỌC ỨNG DỤNG
TRONG KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
3.1. Sự sống và sự tiến hóa của sinh vật
3.2. Cấu trúc sự sống trên Trái đất
39
41
42
43
3.3. Cơ chế hoạt động của hệ sinh thái
3.4. Dòng năng lượng và năng suất sinh học của hệ sinh thái
3.4.1. Dòng năng lượng
3.4.2. Năng suất sinh học của hệ sinh thái
3.5. Chu trình tuần hoàn sinh địa hóa
44
48
48
49
50
3.6. Sự tăng trưởng và tự điều chỉnh của sinh vật
3.7. Tương tác giữa các quần thể sinh vật
3.8. Sự phát triển và tiến hóa của hệ sinh thái
3.9. Tác động của con người lên hệ sinh thái
Chương 4 . TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
4.1. Đặc điểm chung và phân loại tài nguyên
4.1.1. Khái niệm về tài nguyên
52
4.1.2. Khái niệm về tài nguyên thiên nhiên
4.1.3. Con người với tài nguyên và môi trường
4.2. Tài nguyên đất
54
59
4.3. Tài nguyên rừng
4.3.1. Khái niệm
4.3.2. Tầm quan trọng của rừng đối với môi trường
4.3.3. Hiện trạng tài nguyên rừng
4.4. Tài nguyên nước
61
ii
4.4.1. Khái niệm và tầm quan trọng của nước
4.4.2. Đặc điểm các nguồn nước
4.4.3. Các vấn đề về MT nước hiện nay
4.5. Tài nguyên khoáng sản
63
4.5.1. Khái niệm
4.5.2. Các đặc trưng của khoáng sản
4.5.3. Tác động của việc khai thác mỏ và chế biến quặng đến môi trường
4.5.4. Quản lý tài nguyên khoáng sản
4.6. Tài nguyên biển
66
4.6.1. Đặc điểm biển
4.6.2. Khai thác và sử dụng tài nguyên biển
4.7. Tài nguyên khí hậu
66
4.7.1. Khái niệm về khí hậu
4.7.2. Tài nguyên khí hậu
4.7.3. Sử dụng tài nguyên khí hậu
Chương 5. Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG
5.1. Ô nhiễm nước
68
5.1.1. Khái niệm chung về ô nhiễm nước
5.1.2. Ô nhiễm nước mặt
5.1.3. Ô nhiễm và suy thoái nước ngầm
5.1.4. Ô nhiễm biển
5.2. Ô nhiễm không khí
71
74
5.2.1. Các nguồn gây ô nhiễm không khí
5.2.2. Các tác nhân gây ô nhiễm không khí và sự tác động của chúng
5.2.3. Sự lan truyền chất ô nhiễm trong khí quyển
5.3. Ô nhiễm môi trường đất
5.3.1. Hệ sinh thái đất
5.3.2. Ô nhiễm môi trường đất
Chương 6 . QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG
6.1. Những khái niệm cơ bản về quản lý môi trường
6.1.1. Các mục tiêu chủ yếu
82
6.1.3. Các nguyên tắc chủ yếu
6.1.4. Nội dung công tác quản lý Nhà nước về MT của nước ta
6.1.5. Tổ chức công tác quản lý môi trường
iii
6.1.6. Các công cụ quản lý môi trường
6.2. Cơ sở khoa học của công tác quản lý môi trường
6.2.1. Cơ sở triết học của quản lý môi trường
6.2.2. Cơ sở khoa học - kỹ thuật - công nghệ của quản lý môi trường
6.2.3. Cơ sở kinh tế của quản lý môi trường
86
87
6.2.4. Cơ sở luật pháp của quản lý môi trường
6.3. Các công cụ quản lý môi trường
6.3.1. Khái niệm chung về công cụ quản lý môi trường
6.3.2. Các công cụ kinh tế trong quản lý môi trường
Chương 7. CÁC VẤN ĐỀ NỀN TẢNG VỀ MÔI TRƯỜNG VÀ PHÁT
TRIỂN BỀN VỮNG CỦA XÃ HỘI LOÀI NGƯỜI
7.1. Vấn đề dân số
90
7.1.1. Tổng quan lịch sử
7.1.2. Đặc điểm của sự phát triển dân số thế giới
7.1.3. Phân bố và di chuyển dân cư
7.1.4. Các vấn đề môi trường của sự gia tăng dân số thế giới
7.1.5. Dân số Việt Nam
7.2. Vấn đề lương thực và thực phẩm của loài người
7.2.1. Những lương thực và thực phẩm chủ yếu
7.2.2. Sản xuất lương thực và dinh dưỡng thế giới
7.2.3. Tiềm năng lương thực và thực phẩm của thế giới
7.3. Vấn đề năng lượng
94
98
7.3.1. Khái niệm
7.3.2. Tổng quan lịch sử năng lượng
7.3.3. Tiêu thụ năng lượng trên thế giới
7.3.4. Các dạng năng lượng và sự biến đổi
7.3.5. Các giải pháp về năng lượng của loài người
7.4. Phát triển bền vững
106
7.4.1. Yêu cầu của phát triển bền vững
7.4.2. Các mô hình phát triển bền vững
7.4.3. Định lượng hóa sự phát triển bền vững
7.4.4. Các nguyên tắc xây dựng xã hội phát triển bền vững
Tài liệu tham khảo
iv
LỜI NÓI ĐẦU
Thực hiện chủ trương đổi mới chương trình, giáo trình đào tạo đại học. Năm
2004, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã thống nhất chương trình đào tạo giữa các trường đại
học Việt Nam có đào tạo Cử nhân Khoa học Môi trường. Theo đó, ngoài các Học phần
thống nhất trong cả nước, tùy thuộc vào đặc điểm vùng miền mà các trường thiết kế một
số Học phần mang tính chất đặc thù.
Học phần Khoa học môi trường đại cương là một trong những Học phần thống
nhất trong cả nước đối với các trường đào tạo Cử nhân khoa học môi trường. Tại Đại học
Huế, dưới sự hổ trợ kinh phí của Dự án Giáo dục đại học pha 1, mức C, cùng với nhiều
giáo trình được biên soạn, giáo trình Khoa học môi trường đại cương được biên soạn
nhằm phục vụ cho nhiệm vụ đào tạo Cử nhân Khoa học môi trường tại Đại học Huế,
ngoài ra còn là tài liệu tham khảo cho nhiều đối tượng khác có chuyên môn gần với Khoa
học môi trường.
Tác giả xin chân thành cảm ơn Dự án Giáo dục đại học mức C tại Đại học Huế đã
tạo điều kiện cho tác giả biên soạn giáo trình này.
Do điều kiện hạn chế về nhiều mặt, chác chắn giáo trình sẽ còn nhiều thiếu sót,
tác giả rất mong được nhận sự góp ý của đồng nghiệp và sinh viên để giáo trình được
hoàn thiện tốt hơn.
Xin trân trọng cám ơn!
Tác giả
Chương 1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Khái niệm môi trường
1.1.1. Định nghĩa môi trường.
Thuật ngữ môi trường(MT) - Environment (Tiếng Anh), tiếng Hoa: Hoàn cảnh.
MT bao gồm các yếu tố tự nhiên và vật chất nhân tạo bao quanh con người, có ảnh hưởng
tới đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật (Điều 3, Luật
BVMT của VN, 2005).
•
Định nghĩa 1: Theo nghĩa rộng nhất thì MT là tập hợp các điều kiện và
hiện tượng bên ngoài có ảnh hưởng tới một vật thể hoặc sự kiện.Bất cứ một
vật thể, một sự kiện nào cũng tồn tại và diễn biến trong một MT.
Theo Lê Văn Khoa,1995: Đối với cơ thể sống thì “Môi trường sống” là
tổng hợp những điều kiện bên ngoài có ảnh hưởng tới đời sống và sự phát
triển của cơ thể.
•
Định nghĩa 2: MT bao gồm tất cả những gì bao quanh sinh vật, tất cả các yếu
tố vô sinh và hữu sinh có tác động trực tiếp hoặc gián tiếp lên sự sống, phát
triển và sinh sản của sinh vật (Hoàng Đức Nhuận, 2000).
Theo tác giả, MT có các thành phần chính tác động qua lại lẫn nhau:
-
-
-
MT tự nhiên bao gồm nước, không khí, đất đai, ánh sáng và các sinh vật.
MT kiến tạo gồm những cảnh quan được thay đổi do con người.
MT không gian gồm những yếu tố về địa điểm, khoảng cách, mật độ,
phương hướng và sự thay đổi trong MT.
•
•
Định nghĩa 3: MT là một phần của ngoại cảnh, bao gồm các hiện tượng và các
thực thể của tự nhiên,... mà ở đó, cá thể, quần thể, loài,... có quan hệ trực tiếp
hoặc gián tiếp bằng các phản ứng thích nghi của mình (Vũ Trung Tạng, 2000).
Đối với con người, MT chứa đựng nội dung rộng. Theo định nghĩa của
UNESCO(1981) thì MT của con người bao gồm toàn bộ các hệ thống tự nhiên
và các hệ thống do con người tạo ra, những cái hữu hình(tập quán, niềm
tin...)trong đó con người sống và lao động, họ khai thác các TNTN và nhân
tạo nhằm thỏa mãn những nhu cầu của mình. Như vậy, MT sống đối với con
người không chỉ là nơi tồn tại, sinh trưởng và phát triển cho một thực thể sinh
vật và con người mà còn là “ khung cảnh của cuộc sống, của lao động và sự
vui chơi giải trí của con người”.
•
Như vậy, có thể nêu định nghĩa chung về MT : MT là tập hợp các yếu tố tự
nhiên và xã hội bao quanh con người có ảnh hưởng tới con người và tác động
qua lại với các hoạt động sống của con người như: không khí, nước, đất, sinh
vật, xã hội loài người...
•
MT sống của con người thường được phân chia thành các loại sau:
MT tự nhiên: Bao gồm các yếu tố tự nhiên như vật lý, hóa học, sinh học,
tồn tại ngoài ý muốn của con người nhưng cũng ít nhiều chịu tác động của
con người.
-
-
-
MT xã hội: Là tổng thể các quan hệ giữa người và người tạo nên sự thuận
lợi hoặc khó khăn cho sự tồn tại và phát triển của các cá nhân và cộng đồng
loài người.
MT nhân tạo : Là tất cả các yếu tố tự nhiên, xã hội do con người tạo nên và
chịu sự chi phối của con người.
Như vậy, MT sống của con người theo nghĩa rộng là tất cả các nhân tố tự nhiên
và xã hội cần thiết cho sự sống, sản xuất của con người như tài nguyên thiên nhiên,
không khí, đất, nước, ánh sáng, cảnh quan, quan hệ xã hội,… Theo nghĩa hẹp, thì MT
sống của con người chỉ bao gồm các nhân tố tự nhiên và nhân tố xã hội trực tiếp liên
quan tới chất lượng cuộc sống của con người.
1.1.2. Đối tượng và nhiệm vụ của Khoa học môi trường.
MT là đối tượng nghiên cứu của một ngành khoa học liên ngành có mục đích chủ
yếu là BVMT sống lâu dài của con người trên Trái đất. Vậy Khoa học MT là gì ?
Khoa học MT là ngành khoa học nghiên cứu mối quan hệ và tương tác qua lại
giữa con người và môi trường chung quanh.
Khoa học MT là một ngành khoa học ứng dụng, một dạng của các phương án giải
quyết vấn đề là sự tìm kiếm những thay thế cấu trúc đối với tổn thất MT. Khoa học MT là
khoa học tổng hợp, liên ngành, nó sử dụng và phối hợp thông tin từ nhiều lĩnh vực như :
sinh học, hóa học, địa chất, thổ nhưỡng, vật lý, kinh tế, xã hội học, khoa học quản lý và
chính trị... để tập trung vào các nhiệm vụ sau:
•
Nghiên cứu đặc điểm của các thành phần MT có ảnh hưởng hoặc chịu ảnh
hưởng bởi con người, nước, không khí, đất, sinh vật, hệ sinh thái, KCN, đô
thị, nông thôn...
•
•
•
Nghiên cứu công nghệ , kỹ thuật xử lý ô nhiễm, bảo vệ chất lượng MT sống
của con người.
Nghiên cứu tổng hợp các biện pháp quản lý về khoa học kinh tế, luật pháp, xã
hội nhằm BVMT và PTBV.
Nghiên cứu về phương pháp mô hình hóa, phương pháp phân tích hóa học,vật
lý, sinh học phục vụ cho 3 nội dung trên.
Về phương pháp nghiên cứu:
•
Các phương pháp thu thập và xử lý số liệu thực tế, các thực nghiệm
Các phương pháp phân tích thành phần MT
•
•
•
•
•
Các phương pháp phân tích, đánh giá xã hội, quản lý xã hội, kinh tế.
Các phương pháp tính toán, dự báo, mô hình hóa
Các giải pháp kỹ thuật, tiến bộ kỹ thuật
Các phương pháp phân tích hệ thống
1.2.Phân loại môi trường
Theo chức năng, MT được chia thành 3 loại:
•
MT tự nhiên, bao gồm các yếu tố thiên nhiên, vật lý, hóa học, sinh học tồn tại
khách quan bao quanh con người. Nó còn chia nhỏ hơn theo các thành phần:
MT sinh thái, ở đó yếu tố sinh thái học chiếm vai trò chủ đạo là MT đất,
không khí, nước, địa chất...
•
•
MT xã hội, là tổng thể các quan hệ giữa con người với con người, tạo nên sự
thuận lợi hay khó khăn cho sự phát triển của cá nhân hay cộng đồng dân cư.
MT nhân tạo, là tập hợp các yếu tố tự nhiên và xã hội do con người tạo nên và
chịu sự chi phối bởi con người.
Như vậy, các nội dung nghiên cứu của khoa học MT theo các hướng sau đây:
•
Nghiên cứu các thành phần của MT sống tự nhiên và xã hội đang tồn tại trên
Trái đất trong mối quan hệ với các hoạt động của con người.
•
Nghiên cứu kỹ thuật và công nghệ MT, nguyên nhân và biện pháp xử lý ô
nhiễm MT, các công nghệ xử lý nước thải, khí thải, rác thải, xử lý tiếng ồn...
Quản lý MT, nghiên cứu các biện pháp, giải pháp kỹ thuật, kinh tế, luật pháp,
chính sách để ngăn ngừa hoặc giảm thiểu ô nhiễm.
•
1.3.Quan hệ giữa môi trường và phát triển
Có thể trình bày một cách cô đọng MT là tổng hợp các điều kiện sống của con
người, phát triển là quá trình cải tạo và cải thiện các điều kiện đó. Giữa MT và phát triển
có mối quan hệ rất chặt chẽ. MT là địa bàn và đối tượng của phát triển.
Trong phạm vi một quốc gia, một châu lục hay trên toàn thế giới, người ta cho
rằng, tồn tại hai hệ thống: “hệ thống KTXH và hệ thống MT”. Hệ thống KTXH cấu thành
bởi các thành phần sản xuất, lưu thông- phân phối, tiêu dùng và tích lũy, tạo nên một
dòng nguyên liệu, năng lượng, chế phẩm hàng hóa, phế thải lưu thông giữa các phần tử
cấu thành hệ. Hệ thống môi trường với các thành phần MT thiên nhiên và MT xã hội.
Khu vực giao giữa hai hệ tạo thành “MT nhân tạo”, có thể xem như là kết quả tích lũy
mọi hoạt động tích cực hoặc tiêu cực của con người trong quá trình phát triển trên địa bàn
MT. Khu vực giao này thể hiện tất cả các mối quan hệ giữa phát triển và MT. MT thiên
nhiên cung cấp tài nguyên cho hệ kinh tế, đồng thời tiếp nhận chất thải từ hệ kinh tế. Chất
thải này có thể ở lại hẳn trong MT thiên nhiên, hoặc qua chế biến rồi trở về hệ kinh tế.
Mọi hoạt động sản xuất mà chất phế thải không thể sử dụng trở lại được vào hệ kinh tế
được xem như là hoạt động gây tổn hại đến MT. Lãng phí tài nguyên không tái tạo được,
sử dụng tài nguyên tái tạo được một cách quá mức khiến cho nó không thể hồi phục
được, hoặc phục hồi sau một thời gian quá dài, tạo ra những chất độc hại đối với con
người và MT sống là những hoạt động tổn hại tới MT. Những hành động gây nên những
tác động như vậy là hành động tiêu cực về MT. Các hoạt động phát triển luôn luôn có hai
mặt lợi và hại. Bản thân thiên nhiên cũng có hai mặt. Thiên nhiên là nguồn tài nguyên
và phúc lợi đối với con người, nhưng đồng thời cũng là nguồn thiên tai, thảm họa đối với
đời sống và sản xuất của con người.
Trong khoa học kinh tế cổ điển không thể giải quyết thành công mối quan hệ
phức tạp giữa phát triển và MT. Từ đó nảy sinh lý thuyết không tưởng về “đình chỉ phát
triển” ( Zero or negative growth), cụ thể là cho tốc độ phát triển bằng không hoặc âm để
bảo vệ nguồn tài nguyên không tái tạo vốn hữu hạn của Trái đất. Đối với tài nguyên sinh
học cũng có “ chủ nghĩa bảo vệ”, chủ trương không can thiệp, đụng chạm vào thiên
nhiên, nhất là tại các địa bàn chưa được điều tra nghiên cứu đầy đủ. Chủ nghĩa bảo vệ
cũng là một điều không tưởng, nhất là trong điều kiện các nước đang phát triển, nơi mà
tài nguyên thiên nhiên là nguồn vốn cơ bản cho mọi hoạt động phát triển của con người.
Trong phát triển kinh tế một phần đáng kể của nguồn nguyên liệu và năng lượng
được tiêu thụ một cách quá mức tại các nước phát triển vốn được khai thác tại các nước
đang phát triển. Bên cạnh hiện tượng “ô nhiễm do thừa thải” xảy ra tại các nước công
nghiệp phát triển, gần đây tại hầu hết các nuớc đang phát triển có thu nhập thấp đã xảy ra
hiện tượng “ ô nhiễm nghèo đói”. Thiếu lương thực, nước uống, nhà ở, thuốc men, vệ
sinh, mù chữ, bất lực trước thiên tai là nguồn gốc cơ bản của những vấn đề MT nghiêm
trọng đang đặt ra cho nhân dân các nước đang phát triển. Cần nói thêm rằng sự tiêu thụ
quá mức nguyên liệu và năng lượng của các nước phát triển cũng đã làm cho các vấn đề
MT ở các nước đang phát triển trầm trọng hơn.
Tại Hội nghị LHQ về MT con người họp năm 1972 tại Stockholm- Thụy Điển,
các nhà khoa học đã đi đến kết luận rằng, nguyên nhân của nhiều vấn đề quan trọng về
MT không phải là do phát triển mà chính là hậu quả của sự kém phát triển. Tư tưởng đó
đã được thể hiện trong chiến lược phát triển 10 năm lần thứ nhất của LHQ. Chiến lược đã
đề cập tới mối quan hệ giữa phát triển với MT, dân số, tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ đất,
bảo vệ rừng,...
Các mục tiêu phát triển KTXH và BVMT phải được gắn bó với nhau trong việc
xây dựng mục tiêu, xác định chiến lược kế hoạch hóa, cũng như điều hành và quản lý
việc thực hiện các mục tiêu đó.
1.4. Các chức năng chủ yếu của môi trường
•
MT là không gian sống của con người và các loài sinh vật
Mỗi một người đều cần một không gian nhất định để phục vụ cho các hoạt động
sống như: nhà ở, nơi nghĩ, đất để sản xuất nông nghiệp,... Mỗi người mỗi ngày cần trung
bình 4 m3 không khí sạch để hít thở; 2,5 lít nước để uống, một lượng lương thực, thực
phẩm tương ứng 2000-2500 calo. Tuy nhiên, hiện nay không gian này ngày càng bị thu
hẹp (xem bảng 1.1)
Bảng 1.1: Suy giảm diện tích đất bình quan đầu người trên thế giới(ha/người)
Năm
- 106
-105
-104
O(CN) 1650
1840
1930
1994
2010
Dânsố(tr.ng)
DT(ha/ng)
0,125
120.000
1,0
5,0
200
545
27,5
1.000 2.000 5.000 7.000
15.000 3.000 75
15
7,5
3,0
1,88
Bảng 1.2: Diện tích đất canh tác trên đầu người ở Việt Nam
Năm
Bình quân đầu người(ha/ ng)
1940
0,2
1960
0,16
1970
0,13
1992
0,11
2000
0,10
Yêu cầu về không gian sống của con người thay đổi theo trình độ khoa học và
công nghệ. Trình độ phát triển càng cao thì nhu cầu về không gian sản xuất sẽ càng giảm.
Tuy nhiên, con người luôn cần một khoảng không gian riêng cho nhà ở, sản xuất lương
thực và tái tạo chất lượng MT. Con người có thể gia tăng không gian sống cần thiết nhất
cho mình bằng việc khai thác và chuyển đổi chức năng sử dụng của các loại không gian
khác như: khai hoang, phá rừng,...
Có thể phân loại chức năng không gian sống của con người thành các dạng cụ thể
sau đây:
+ Chức năng xây dựng: cung cấp mặt bằng và nền móng cho các đô thị, khu công
nghiệp, kiến trúc hạ tầng và nông thôn.
+ Chức năng vận tải: cung cấp mặt bằng, khoảng không gian và nền móng cho
giao thông đường thủy, đường bộ và đường không.
+ Chức năng cung cấp mặt bằng cho sự phân hủy chất thải
+ Chức năng giải trí của con người
+ Chức năng cung cấp mặt bằng và không gian xây dựng các hồ chứa
+ Chức năng cung cấp mặt bằng, không gian cho việc xây dựng các nhà máy, xí nghiệp
+ Chức năng cung cấp mặt bằng và các yếu tố cần thiết khác cho hoạt động canh
tác nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản...
Không gian sống của
Nơi chứa đựng các
con người và các loài
nguồn tài nguyên
sinh vật
MÔI
TRƯỜNG
Nơi chứa đựng các
phế thải do con người
tạo ra trong cuộc sống
Nơi lưu trữ và cung cấp
các nguồn thông tin
Hình1.1: Các chức năng chủ yếu của môi trường (KHMT)
•
MT là nơi cung cấp tài nguyên cần thiết cho đời sống và hoạt động sản xuất
của con người
Trong lịch sử phát triển, loài người đã trãi qua nhiều giai đoạn. Bắt đầu từ khi con
người biết canh tác cách đây khoảng 14-15 nghìn năm, vào thời kỳ đồ đá giữa cho đến khi
phát minh ra máy hơi nước vào thế kỷ thứ XVIII. Xét về bản chất, mọi hoạt động của con
người đều nhằm vào việc khai thác các hệ thống sinh thái của tự nhiên theo sơ đồ sau:
Trí tuệ
Tự nhiên
(Các hệ thống sinh
thái)
Con người
Vật tư công cụ
Lao động cơ bắp
Hình1.2: Hệ thống sinh thái của tự nhiên và nhân tạo. (KHMT)
Mọi sản phẩm công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp,... của con người đều bắt
nguồn từ các dạng vật chất tồn tại trên Trái đất và không gian bao quanh Trái đất.
Nhu cầu của con người về các nguồn tài nguyên không ngừng tăng lên cả về số
lượng, chất lượng và mức độ phức tạp theo trình độ phát triển của xã hội. Chức năng này
của MT còn gọi là nhóm chức năng sản xuất tự nhiên gồm:
-
Rừng tự nhiên: có chức năng cung cấp nước, bảo tồn tính ĐDSH và độ phì
nhiêu của đất, nguồn gỗ củi, dược liệu và cải thiện điều kiện sinh thái.
Các thủy vực: có chức năng cung cấp nước, dinh dưỡng, nơi vui chơi giải
trí và ácc nguồn thủy hải sản.
-
-
-
Động thực vật: cung cấp lương thực và thực phẩm và các nguồn gen quý hiếm.
Không khí, nhiệt độ, năng lượng mặt trời, gió, nước: để chúng ta hít thở,
cây cối ra hoa và kết trái.
-
Các loại quặng, dầu mở: cung cấp năng lượng và nguyên liệu cho các hoạt
động sản xuất nông nghiệp,…
•
MT là nơi chứa đựng các chất phế thải do con người tạo ra trong cuộc sống và
hoạt động sản xuất của mình. Có thể phân loại chi tiết chức năng này thành
các loại sau:
-
-
-
Chức năng biến đổi lý – hóa học
Chức năng biến đổi sinh hóa
Chức năng biến đổi sinh học
•
MT là nơi giảm nhẹ các tác động có hại của thiên nhiên tới con người và sinh vật
trên Trái đất.
Trái đất là nơi sinh sống của con người và các sinh vật nhờ các điều kiện môi trường
đặc biệt như: nhiệt độ không khí không quá cao, nồng độ ôxy và các khí khác tương đối ổn
định,…Sự phát sinh và phát triển sự sống xảy ra trên Trái đất nhờ hoạt động của hệ thống các
thành phần của MT Trái đất như khí quyển, thủy quyển, sinh quyển và thạch quyển.
-
-
-
Khí quyển giữ cho nhiệt độ Trái đất tránh được các bức xạ quá cao, chênh lệch
nhiệt độ lớn, ổn định nhiệt độ trong khả năng chịu đựng của con người,…
Thủy quyển thực hiện chu trình tuần hoàn nước, giữ cân bằng nhiệt độ, các chất
khí, giảm nhẹ tác động có hại của thiên nhiên đến con người và các sinh vật.
Thạch quyển liên tục cung cấp năng lượng, vật chất cho các quyển khác của
Trái đất, giảm tác động tiệu cực của thiên tai tới con người và sinh vật.
MT là nơi lưu trữ và cung cấp thông tin cho con người
•
-
-
-
Cung cấp sự ghi chép lưu trữ lịch sử địa chất, lịch sử tiến hóa của vật chất
và sinh vật, lịch sử xuất hiện và phát triển văn hóa của loài người.
Cung cấp các chỉ thị không gian và tạm thời mang tính chất tín hiệu và báo
động sớm các hiểm họa.
Lưu trữ và cung cấp cho con người sự đa dạng các nguồn gen.
Như vậy, có thể có các dạng vi phạm chức năng của môi trường sống như:
Làm cạn kiệt nguyên liệu và năng lượng cần cho sự tồn tại và phát triển của các cơ thể
sống. Làm ứ thừa phế thải trong không gian sống, Làm mất cân bằng sinh thái giữa các
loài sinh vật với nhau và giữa chúng với các thành phần môi trường. Vi phạm chức năng
giảm nhẹ tác động của thiên tai. Vi phạm chức năng lưu trữ và cung cấp thông tin cho
con người.
1.5. Những vấn đề môi trường thách thức hiện nay trên thế giới
Báo cáo tổng quan MT toàn cầu năm 2000 của Chương trình MT LHQ(UNEP) đã
phân tích 2 xu hướng bao trùm khi loài người bước vào thiên niên kỷ thứ ba:
-
-
Thứ nhất, đó là các HST và sinh thái nhân văn toàn cầu bị đe dọa bởi sự
mất cân bằng sâu sắc trong năng suất và trong phân bố hàng hóa và dịch
vụ, sự phồn thịnh và sự cùng cực đang đe dọa sự ổn định của toàn bộ hệ
thống nhân văn và cùng với nó là MT toàn cầu.
Thứ hai, thế giới đang ngày càng biến đổi, trong đó sự phối hợp quản lý MT ở
quy mô quốc tế luôn bị tụt hậu so với sự phát triển kinh tế - xã hội. Những
thành quả về MT thu được nhờ công nghệ và những chính sách mới đang
không theo kịp nhịp độ và quy mô gia tăng dân số và phát triển kinh tế.
Hiện nay thế giới đang đứng trước những thách thức MT sau:
1.5.1. Khí hậu toàn cầu biến đổi và tần suất thiên tai gia tăng
Theo đánh giá của Ban Liên Chính phủ về biến đổi khí hậu toàn cầu thì có bằng
chứng cho thấy về ảnh hưởng rất rõ rệt của con người đến khí hậu toàn cầu. Các nhà khoa
học cho biết trong vòng 100 năm trở lại đây, Trái đất đã nóng lên khoảng 0,50C và trong
thế kỷ này sẽ tăng từ 1,50C - 4,50C so với nhiệt độ ở thế kỷ XX. Hậu quả của sự nóng lên
toàn cầu là:
-
Mực nước biển dâng cao từ 25 đến 140cm, băng tan sẽ nhấn chìm một
vùng đất liền rộng lớn, theo dự báo nếu tình trạng như hiện nay thì đến giữa
thế kỷ này biển sẽ tiến vào đất liền từ 5-7m độ cao.
-
Thời tiết thay đổi dẫn đến gia tăng tần suất thiên tai như gió, bão, hỏa hoạn
và lũ lụt. Ví dụ, các trận hỏa hoạn tự nhiên không kiểm soát được vào các
năm từ 1996-1998 đã thiêu hủy nhiều khu rừng ở Braxin, Canada, khu tự
trị Nội Mông ở Đông Bắc Trung Quốc, Inđônêxia, Italia, Mêhicô, Liên
bang Nga và Mỹ.
Việt Nam tuy chưa phải là nước công nghiệp phát triển, tuy nhiên xu thế đóng
góp khí gây hiệu ứng nhà kính cũng thể hiện khá rõ nét.
Bảng 1.3: Kết quả kiểm kê khí nhà kính năm 1990-1993 (Tg-triệu tấn)
Năm
1990
1993
Nguồn phát thải
- Khu vực năng lượng thương mại (Tg CO2)
19,280
43,660
0,347
1,135
0,950
33,90
24,045
52,565
2,417
- Khu vực năng lượng phi thương mại (Tg CO2)
- Sản xuất ximăng (Tg CO2)
- Chăn nuôi (Tg CH4)
0,394
- Trồng lúa nước (Tg CH4)
3,192
- Lâm nghiệp (Tg CO2)
34,516
Với những nguyên nhân trên, thiên tai không chỉ xuất hiện với tần suất ngày càng
gia tăng mà quy mô tác động gây thiệt hại cho con người cũng ngày càng lớn.
1.5.2. Sự suy giảm tầng ôzôn.
Ôzôn (O3) là loại khí hiếm trong không khí gần bề mặt đất và tập trung thành lớp
dày ở những độ cao khác nhau trong tầng đối lưu từ 16km đến khoảng 40km ở các vĩ độ.
Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy, ôzôn độc hại và sự ô nhiễm ôzôn sẽ có tác động xấu
đến năng suất cây trồng.
"Cửa sổ khí quyển"
"Cửa sổ khí quyển"
Tia
Hồng
ngoại
Tia
Gamma
Tia
Rơnghen
Giới hạn trên khí quyển
Bức xạ Radio
µm
10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1
1.000km
1
10 102 103 104 105 106 107 108
Bức xạ mặt trời chiếu tới
Hình 1.3: Phổ sóng điện từ của bức xạ Mặt trời
(từ tia gamma đến tia sóng điện
Bức xạ mặt trời lọt qua hai "cửa sổ"
80km
Tầng điện ly
40km
Hấp thụ tia tử ngoại λ = 0,.99 µm
Tầng bình lưu
Hấp thụ tia tử ngoại λ = 0,13 -0,18 µm
Tầng đối lưu
12 -18km
Bề mặt trái đất
Hình 1.4: Tầng ôzôn - "ô bảo vệ" sự sống trên trái đất
Tầng ôzôn có vai trò bảo vệ, chặn đứng các tia cực tím có ảnh hưởng trực tiếp đến
đời sống của con người và các loài sinh vật trên Trái đất. Bức xạ tia cực tím có nhiều tác
động, hầu hết mang tính chất phá hủy đối với con người và sinh vật cũng như các vật liệu
khác, khi tầng ôzôn tiếp tục bị suy thoái, các tác động này càng trở nên tồi tệ.
Bảng 1.4: Tác động của O3 đối với thực vật
Loại cây
Nồng độ
Thời gian tác động
Biểu hiện gây hại
O3(ppm)
0,050
- Củ cải
20 ngày (8h/ngày) 50% lá chuyển sang màu vàng
- Thuốc lá
0,100
0,050
0,075
5,5h
-
Giảm 50% phát triển phấn hoa
Giảm sinh trưởng từ 14,4-17%
Giảm cường độ quang hợp
- Đậu tương
- Yến mạch
19h
1.5.3. Hiệu ứng nhà kính đang gia tăng
Vậy hiệu ứng nhà kính là gì? Như chúng ta đã biết, nhiệt độ bề mặt Trái đất được tạo
thành bởi sự cân bằng giữa năng lượng Mặt Trời chiếu xuống Trái đất và năng lượng bức xạ
nhiệt của mặt đất phản xạ vào khí quyển. Bức xạ Mặt trời là bức xạ sóng ngắn nên nó dễ
dàng xuyên qua các lớp khí CO2 và tầng Ôzôn rồi xuống mặt đất, ngược lại, bức xạ nhiệt từ
mặt đất phản xạ vào khí quyển là bức xạ sóng dài, nó không có khả năng xuyên qua lớp khí
CO2 và lại bị khí CO2 và hơi nước trong không khí hấp thụ, do đó nhiệt độ của khí quyển bao
quanh Trái đất sẽ tăng lên tăng nhiệt độ bề mặt Trái đất (xem hình 1.), hiện tượng này được
gọi là “hiệu ứng nhà kính”(green house effect), vì lớp cacbon đioxit ở đây có tác dụng tương
tự như lớp kính giữ nhiệt của nhà kính trồng rau xanh trong mùa đông.
Bức xạ
mặt
trời
(sóng
ngắn)
Bức xạ từ nhiệt
từ mặt đất (sóng dài)
Bức xạ nhiệt
từ mặt đất (sóng dài)
Khí quyển
Bề mặt trái đất
A
B
A. Khi trong khí quyển có nồng độ khí CO2 bình thường
B. Khi trong khí quyển có nồng độ khí CO2 lớn
Hình1.5: Hiệu ứng nhà kính của CO2
Tính chất nguy hại của hiệu ứng nhà kính hiện nay là làm tăng nồng độ các khí
này trong khí quyển sẽ có tác dụng làm tăng mức nhiệt độ từ ấm tới nóng, do đó gây nên
những vấn đề MT của thời đại. các khí nhà kính bao gồm: CO2, CFC, CH4, N2O.
Hoffman và Wells (1987) cho biết, một số loại khí hiếm có khả năng làm tăng
nhiệt độ của Trái đất. Trong số 16 loại khí hiếm thì NH4 có khả năng lớn nhất, sau đó là
N2O, CF3Cl, CF3Br, CF2Cl2 và cuối cùng là SO2.
1.5.4. Tài nguyên bị suy thoái.
- Rừng, đất rừng và đồng cỏ hiện vẫn đang bị suy thoái hoặc bị triệt phá mạnh mẽ,
đất hoang bị biến thành sa mạc. Một bằng chứng mới cho thấy sự biến đổi khí hậu cũng
là nguyên nhân gây thêm tình trạng xói mòn đất ở nhiều khu vực. Theo FAO, trong vòng
20 năm tới, hơn 140 triệu ha đất sẽ bị mất đi giá trị trồng trọt và chăn nuôi.Đất đai ở hơn
100 nước trên thế giới đang chuyển chậm sang dạng hoang mạc, có nghĩa là 900 triệu
người đang bị đe dọa. Trên phạm vi toàn cầu, khoảng 25 tỷ tấn đất đang bị cuốn trôi hằng
năm vào các sông ngòi và biển cả.
- Diện tích rừng của thế giới còn khoảng 40 triệu km2, song cho đến nay, diện tích
này đã bị mất đi một nửa, trong số đó, rừng ôn đới chiếm khoảng 1/3 và rừng nhiệt đới
chiếm 2/3.Sự phá hủy rừng xảy ra mạnh chủ yếu ở các nước đang phát triển.
- Với tổng lượng nước là 1386.106km3, bao phủ gần ¾ diện tích bề mặt Trái đất,
nhưng loài người vẫn “khát”giữa đại dương mênh mông, bởi vì lượng nước ngọt chỉ
chiếm 2,5% tổng lượng nước mà hầu hết tồn tại dưới dạng đóng băng và tập trung ở hai
cực (chiếm 2,24%), còn lượng nước ngọt mà con người có thể sử dụng trực tiếp là 0,26%.
Gần 20% dân số thế giới không được dùng nước sạch và 50% thiếu các hệ thống vệ sinh
an toàn.
1.5.5. Ô nhiễm môi trường đang xảy ra ở quy mô rộng
Trước tốc độ phát triển nhanh chóng của các quốc gia trên thế giới, đặc biệt là quá
trình đô thị hóa và công nghiệp hóa. Nhiều vấn đề MT tác động ở các khu vực nhỏ, mật
độ dân số cao. Ô nhiễm không khí, rác thải, chất thải nguy hại, ô nhiễm tiếng ồn và nước
đang biến những khu vực này thành các điểm nóng về MT.
Bước sang thế kỷ XX, dân số thế giới chủ yếu sống ở nông thôn, số người sống
tại các đô thị chiếm 1/7 dân số thế giới. Đến cuối thế kỷ XX, dân số sống ở đô thị đã tăng
lên nhiều và chiếm tới 1/2 dân số thế giới.
Năm 1950, có 3 trong số 10 thành phố lớn nhất trên thế giới là ở các nước đang
phát triển như: Thượng Hải (Trung Quốc), Buenos Aires (Achentina) và Calcuta (Ấn
Độ).Năm 1990, 7 thành phố lớn nhất thế giới là ở các nước đang phát triển. Năm 1995 và
2000 đã tăng lên 17 siêu đô thị (xem bảng 1.5)
Bảng 1.5: Dân số các siêu đô thị
Thành phố
1995
2000
1. Tokyo, Nhật Bản
26,8
27,9
2. Sao Paulo, Braxin
3. New York, Mỹ
16,4
16,3
15,6
15,1
15,1
12,4
12,4
11,7
17,8
16,6
16,4
17,2
18,1
13,1
14,2
12,7
4. Mexico City, Mexico
5. Thượng Hải, Trung Quốc
6. Bombay, Ấn Độ
7. Los Angeles, Mỹ
8. Bắc Kinh, Trung Quốc
9. Calcuta, Ấn Độ
10. Seoul, Hàn Quốc
11. Jakarta, Inđonêxia
12. Bueros Aires, Braxin
13. Tianjin, Trung Quốc
14. Lagos, Nigeria
11,6
11,5
11,0
10,7
10,3
9,9
12,3
14,1
12,8
12,4
13,5
10,2
11,7
12,1
10,7
10,8
10,2
7,3
15. Rio de Janeiro, Braxin
16. New Dehli, Ấn Độ
17. Karachi, Pakistan
18. Cairo, Ai Cập
9,9
9,9
9,7
19. Manila, Philippin
20. Dakha, Bangladet
21. Bangkok, Thái Lan
9,3
7,8
6,6
Ở Việt Nam, trong số 621 đô thị thì chỉ có 3 thành phố trên 1 triệu dân. Trong
vòng 10 năm đến, nếu không quy hoạch đô thị hợp lý thì có khả năng TP HCM và HN sẽ
trở thành siêu đô thị khi đó những vấn đề MT trở nên nghiêm trọng hơn.
1.5.6. Sự gia tăng dân số
Con người là chủ của Trái đất, là động lực chính làm tăng thêm giá trị của các
điều kiện kinh tế - xã hội và chất lượng cuộc sống. Tuy nhiên, hiện nay đang xảy ra tình
trạng dân số gia tăng mạnh mẽ, chất lượng cuộc sống thấp, nhiều vấn đề MT nghiêm
trọng cho nên đã gây ra xu hướng làm mất cân bằng giữa dân số và MT.
Đầu thế kỷ XIX dân số thế giới mới có 1 tỷ người, đến năm 1927 tăng lên 2 tỷ
người, năm 1960 - 3 tỷ, năm 1974 - 4 tỷ, năm 1987 - 5 tỷ và 1999 là 6 tỷ.Mỗi năm dân số
thế giới tăng thêm khoảng 78 triệu người. Theo dự báo đến năm 2015, dân số thế giới sẽ
ở mức 6,9 – 7,4 tỷ người và đến 2025 dân số sẽ là 8 tỷ người và năm 2050 sẽ là 10,3 tỷ
người, trong đó 95% dân số tăng thêm nằm ở các nước đang phát triển, do đó sẽ phải đối
mặt với nhiều vấn đề nghiêm trọng, đặc biệt là vấn đề MT.
Nhận thức được tầm quan trọng của sự gia tăng dân số trên thế giới, nhiều quốc
gia đã phát triển chương trình Kế hoạch hóa dân số, mức tăng trưởng dân số toàn cầu đã
giảm từ 2% mỗi năm vào những năm trước 1980 xuống còn 1,7% và xu hướng này ngày
càng thấp hơn.
Sự gia tăng dân sô tất nhiên dẫn đến sự tiêu thụ tài nguyên thiên nhiên và hậu quả
dẫn đến ô nhiễm MT. Ở Mỹ, hằng năm 270 triệu người sử dụng khoảng 10 tỷ tấn nguyên
liệu, chiếm 30% trữ lượng toàn hành tinh. 1 tỷ người giàu nhất thế giới tiêu thụ 80% tài
nguyên của Trái đất. Theo LHQ, nếu toàn bộ dân số của Trái đất có cùng mức tiêu thụ
trugn bình như người Mỹ hoặc Châu Âu thì cần phải có 3 Trái đất mới đáp ứng đủ nhu
Tải về để xem bản đầy đủ
119 trang
24300
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Khoa học môi trường đại cương - Lê Văn Thăng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_khoa_hoc_moi_truong_dai_cuong.pdf
