Bài giảng Địa chất môi trường Environmental Geology

Địa chất môi trườngEnvironmental Geology Chương 1: Những nhận thức cơ bản Chương 2: Các vật liệu và quá trình trái đất Chương 3: Đất và môi trường Chương 4: Các tai biến tự nhiên: tổng quan Chương 5: Sông và lũ lụt Chương 6: Trượt đất và các hiện tượng liên quan Chương 7: Động đất và các hiện tượng liên quan Chương 8: Hoạt động núi lửa Chương 9: Các tai biến bờ biển Chương 10: Nước: quá trình, cung cấp, và sử dụng Chương 11: Ô nhiễm nước và xử lý Chương 12: Các khía cạnh địa chất của sức khỏe môi trường Chương 1: NHỮNG NHẬN THỨC CƠ BẢN 1.1 Giới thiệu Địa chất môi truờng Mọi thứ đều có sự bắt đầu và kết thúc. Trái đất hình thành cách ngày nay khoảng 4.5 tỉ năm khi đám mây khí giữa các vì sao hình thành các sao sơ khởi và các hệ thống hành tinh. Sự sống trên Trái đất bắt đầu khoảng 3 tỉ năm và từ đó vô số các sinh vật đa dạng đã xuất hiện, phồn thịnh và biến mất, chỉ để lại hóa thạch, đánh dấu vị trí của nó trong lịch sử Trái đất. Chỉ cách đây vài triệu năm, tổ tiên của chúng ta ấn định một giai đoạn cho sự thống trị hiện diện của loài người. Không nghi ngờ gì nữa, mặt trời rồi cũng sẽ mất, chúng ta cuối cùng cũng sẽ biến mất. Quan sát trong vài triệu năm vai trò của chúng ta trong lịch sử Trái đất có thể không quan trọng, nhưng đối với cuộc sống của chúng ta hiện nay và đối với con cháu chúng ta, những tác động đến môi trường thực sự đáng kể. Về phương diện địa chất có thể nói rằng con người tồn tại trong thời gian rất ngắn ngủi. Ví dụ, Khổng long cai trị đất liền hơn 100 triệu năm. Chúng ta không biết sự chế ngự của chúng ta sẽ dài bao lâu, nhưng những hồ sơ hoá thạch đã thừa nhận rằng tất cả các loài cuối cùng đều tuyệt chủng. Chúng ta có thể hy vọng rằng loài người sẽ để lại điều gì đó hơn một số hóa thạch đánh dấu thời gian ngắn trong hồ sơ này khi Homo sapien thịnh vượng. Với sự tiến hóa, hy vọng rằng loài người sẽ nhận thức nhiều hơn về môi trường và tìm những cách để sống hài hòa với hành tinh chúng ta. Địa chất môi trường là khoa học địa chất ứng dụng, một cách cụ thể, đó là việc sử dụng các thông tin địa chất để giúp con người giải quyết các xung đột trong sử dụng đất, để giảm thiểu sự suy thoái môi trường và cực đại hóa các kết quả có lợi của việc sử dụng môi trường tự nhiên và bị biến đổi. Ứng dụng địa chất cho các vấn đề này bao gồm các nghiên cứu sau: 1) Các tai biến tự nhiên (như lũ lụt, trượt lở đất, động đất, hoạt động núi lửa) để giảm thiểu sự tổn thất sinh mạng và tài sản. 2) Cảnh quan để lựa chọn các vị trí, qui hoạch sử dụng đất và phân tích tác động môi trường. 3) Các vật liệu Trái đất (như khoáng sản, đá, đất) để xác định tiềm năng sử dụng của chúng như các tài nguyên hoặc các vị trí đổ bỏ chất thải và các ảnh hưởng của chúng tới sức khỏe con người. 4) Các quá trình thủy học của nước ngầm và nước mặt để đánh giá các tài nguyên nước và các vấn đề ô nhiễm nước. 5) Các quá trình địa chất (như lắng đọng trầm tích trên đáy đại dương, sự hình thành núi và di chuyển nước trên và dưới mặt đất) để đánh giá những thay đổi cục bộ, khu vực và toàn cầu. Xem xét độ rộng các ứng dụng này, có thể xác định địa chất môi trường là một nhánh của khoa học Trái đất nghiên cứu toàn bộ phổ tương tác giữa loài người với môi trường vật lý. Môi trường là tập hợp tổng thể các hoàn cảnh bao quanh một cá thể hoặc một cộng đồng. Nó bao gồm toàn bộ các điều kiện vật lý như không khí, nước, các khí và các dạng địa hình ảnh hưởng đến sự phát triển của một cá thể hoặc một cộng đồng. Nó cũng bao gồm các điều kiện xã hội và văn hóa như đạo đức, kinh tế, thẩm mỹ ảnh hưởng đến hành vi của cá thể hoặc cộng đồng. Bởi vậy, giới thiệu về địa chất môi trường phải xem xét không chỉ các quá trình Trái đất, các tài nguyên và cấu trúc trái đất được các nhà khoa học trái đất mô tả mà còn cả xã hội và văn hóa ảnh hướng đến việc chúng ta nhận thức và phản ứng tới môi trường vật lý như thế nào. What is Environmental geology? “Environmental geology is the study of the interaction between human activity and geological environment. It embraces geoscientific advice in planning and management of the geological environment. It also involves the prediction and forecasting of hazards and changes of the environment caused by human encroachment on geological processes.” Committee of the International Union of Geological Science (IUGS) 1.2 Nhận thức môi trường và văn hóa Nhận thức môi trường gồm toàn bộ lối sống mà chúng ta truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác. Để khám phá căn nguyên của điều kiện hiện tại, chúng ta phải nhìn về quá khứ để xem những thể chế văn hoá và xã hội -chính trị, kinh tế, đạo đức, tôn giáo và thẩm mỹ-ảnh hưởng đến cách mà con người nhận thức và phản hồi tới môi trường vật lý như thế nào. Để giải quyết các vấn đề môi trường như dân số quá đông, đổ bỏ chất thải độc hại, nóng lên toàn cầu, và cạn kiệt tài nguyên chúng ta phải nhìn về tương lai. Nếu thể chế xã hội góp phần vào các giải pháp, những thay đổi cơ bản mà xã hội hoạt động cả mức cá nhân và tổ chức sẽ là cần thiết. Độ lớn của điều chỉnh này có thể so sánh với độ lớn của cuộc Cách mạng Công nghiệp đã làm thay đổi mối quan hệ giữa con người và môi trường bằng việc đem lại những nhu cầu liên tục gia tăng về tài nguyên và thải ra các khối lượng liên tục gia tăng chất thải độc hại vào môi trường. Những quan tâm môi trường toàn cầu hiện tại là các vấn đề chính trị hệ trọng, đòi hỏi những cố gắng hợp tác từ cả các nước công nghiệp và phát triển. Ví dụ, chúng ta không thể mong đợi các Quốc gia Nam Mỹ quản lý rừng mưa nhiệt đới tốt hơn nếu nước Mỹ và các nước công nghiệp khác áp đặt sức ép kinh tế nặng nề tới các nước Nam Mỹ xuất khẩu khối lượng lớn tài nguyên. Làm sao chúng ta có thể mong đợi các nước nghèo, nước phát triển tôn trọng môi trường khi các nước công nghiệp giầu có không muốn làm điều này? Cũng rất may, sự quan tâm của mọi người về môi trường đang gia tăng; nếu đúng vậy chúng ta sẽ quan sát sự tiến triển thực tế trong việc tìm kiếm các giải pháp chính trị cho các vấn đề môi trường. 1.3 Đạo đức môi trường Năm 1963 Stewart Udal công bố The Quiet Crisis, hầu hết mọi người không nhận thấy rằng sự cạn kiệt tài nguyên và suy thoái môi trường đã là các vấn đề. Ngày nay chúng ta đã nhận thức sâu sắc điều mà Udal gọi là “khủng hoảng sự tồn tại”. Ý thức môi trường đang làm thay đổi các cách sống, thể chế và đạo đức chúng ta Tiếp cận đạo đức môi trường là sự phát triển mới nhất trong lịch sử lâu dài của sự tiến hóa đạo đức loài người. Đạo đức môi trường (gồm đạo đức sinh thái và đất) bao gồm phạm vi tự do hoạt động của xã hội cũng như cá nhân đấu tranh để tồn tại trong môi trường đầy sức ép. Đạo đức đất đai cho rằng chúng ta có trách nhiệm không chỉ đối với xã hội và các cá nhân khác mà còn đối với toàn thể môi trường, đó là quần hợp lớn hơn bao gồm động vật, thực vật, đất, khí quyển... Theo đạo đức này, chúng ta là những công dân và những người bảo vệ đất đai, mà không là những người chiếm cứ nó. Sự thay đổi vai trò này đòi hỏi chúng ta tôn trọng và yêu đất đai của chúng ta hơn là cho phép nền kinh tế định đoạt mọi sử dụng đất. Nhận thức môi trường đang gia tăng nhanh chóng và chúng ta hiểu các vấn đề môi trường hơn bao giờ hết ở qui mô địa phương, vùng, và toàn cầu. Điều này làm cho phạm vi đạo đức môi trường thành chủ đề quan tâm nổi bật. Các chủ đề quan trọng trong lĩnh vực này bao gồm các lý do đạo đức cho việc ra quyết định, sự mâu thuẫn chủng tộc về môi trường (E racism) và công lý xã hội, giá trị cảnh quan, quyền của các vật vô tri vô giác, và bổn phận của chúng ta đối với các thế hệ tương lai. Nếu sự phản hồi các vấn đề môi trường của chúng ta được dựa vào cả kiến thức khoa học và các nhận thức mới về mối quan hệ họ hàng với Trái đất, chúng ta có thể phát triển các chính sách có những hiệu quả lợi ích sâu sắc cho chính chúng ta và phần còn lại của thế giới tự nhiên. 1.4 Khủng hoảng môi trường Những nhu cầu đã được tạo ra trong việc giảm thiểu tài nguyên do dân số gia tăng, cùng với lượng thải của con người liên tục gia tăng, đã tạo ra khủng hoảng môi trường. Cuộc khủng hoảng là kết quả của dân số quá mức, đô thị hóa, và công nghiệp hóa, kết hợp với sự quan tâm đạo đức rất ít về đất đai và những thể chế không thích hợp để đối phó với sức ép môi trường. Ngày nay cuộc tấn công vào tài nguyên tiếp tục ở qui mô toàn cầu: 1) Hoang mạc hóa và xói mòn đất đi kèm, ô nhiễm nước và không khí xuất hiện trên nhiều lục địa. 2) Khai thác tài nguyên như kim loại, than, dầu mỏ ở bất kỳ nơi nào mà chúng xuất hiện gây ra các vấn đề môi trường khác nhau. 3) Sự khai thác nước ngầm và nước mặt đưa đến sự mất mát và phá hủy nhiều môi trường ở qui mô toàn cầu. Chúng ta học được nhiều từ khủng hoảng môi trường. Chúng ta biết nhiều mối quan hệ của suy thoái môi trường tới việc sử dụng tài nguyên, Nhiều kế hoạch có tính đổi mới đã và đang được phát triển tốt để giảm bớt hoặc loại bỏ các vấn đề môi trường; và chúng ta đang tạo ra các tiến trình thực sự, nhất là trong các nước phát triển, trong việc giảm nhiều vấn đề môi trường như ô nhiễm nước, và quản lý chất thải độc hại. Vì sự suy thoái môi trường vượt qua cả hệ thống chính trị và tín ngưỡng tôn giáo, chúng ta phải nhìn xa hơn cho các nguyên nhân chính của điều kiện hiện tại. Những giải thích thỏa đáng hơn cho là các vấn đề môi trường là kết quả tự nhiên của phát minh nhân loại và rằng chúng bắt đầu khi lần đầu tiên loài người sử dụng các công cụ để cải thiện sự sống của họ. Mỗi sự đổi mới đã mở rộng vị trí thích hợp của Homo sapient trong một thế giới khắt khe và đảm bảo rằng mọi người theo sau có thời gian dễ dàng hơn. Kiểu phát triển xã hội đã xuất hiện trong đó sự đổi mới đã dẫn đến dân số lớn hơn, tạo ra các nhu cầu lớn hơn về tài nguyên và cũng đòi hỏi thêm sự đổi mới. Đường xoắn ốc này tiếp tục tới hiện tại, khi đó có các dấu hiệu rằng chúng ta đang trong tiến trình va chạm với môi trường của chúng ta. 1.6 Các khái niệm cơ bản của khoa học MT Khái niệm 1: Gia tăng dân số Vấn đề môi trường số 1 là sự gia tăng dân số. Nhà sinh thái học nhân văn nổi tiếng Garrett Hardin phát biểu rằng tác động môi trường tổng thể của dân số bằng tích mỗi người tác động nhân với dân số. Bởi vậy khi dân số gia tăng thì tác động tổng thể cũng phải gia tăng. Khi dân số gia tăng cần nhiều tài nguyên hơn và, căn cứ vào các công nghệ hiện có của chúng ta, kết quả phá hủy môi trường lớn hơn. Vì sự dân số thế giới gia tăng theo luật số mũ nên nhiều nhà khoa học nhận định rằng sẽ không có khả năng cung cấp tài nguyên và môi trường chất lượng cao cho nhiều tỷ người vào thế kỷ 21. Dân số gia tăng ở qui mô địa phương, khu vực và toàn cầu làm hầu hết các vấn đề môi trường địa chất tồi tệ thêm, bao gồm ô nhiễm nước ngầm và nước mặt, sản xuất và quản lý chất thải độc hại; đặt con người và các cấu trúc nhân sinh vào các quá trình tự nhiên (tai biến) như lũ lụt, trượt đất, phún xuất núi lửa, và động đất Một số nghiên cứu cho rằng dân số hiện tại cũng đã quá sức mang dễ chịu cho hành tinh này (số người cực đại mà Trái đất có thể giữ mà không gây suy thoái môi trường) Vai trò của giáo dục là tối cao trong vấn đề dân số. Khi mọi người (nhất là phụ nữ) được giáo dục nhiều hơn, tốc độ tăng dân số có xu hướng giảm. Khi tỷ lệ biết chữ gia tăng, sự gia tăng dân số được giảm xuống. Dựa vào sự khác nhau của các nền văn hóa, các giá trị, và các qui tắc trong thế giới ngày nay, hy vọng lớn nhất của chúng ta để kiểm soát dân số là thực tế thông qua giáo dục Khái niệm 2: Tính bền vững Tính bền vững là mục tiêu của môi trường. Không nghi ngờ gì nữa rằng chúng ta đang dùng tài nguyên môi trường sống như rừng, cá, và sự sống hoang dã nhanh hơn tài nguyên được bổ sung một cách tự nhiên. Chúng ta khai thác khoáng sản, dầu mỏ và nước ngầm mà không quan tâm đầy đủ về những giới hạn của chúng hoặc về khả năng phục hồi của chúng. Kết quả là có những thiếu hụt một số tài nguyên. Chúng ta phải học cách duy trì tài nguyên môi trường của chúng ta đế chúng tiếp tục cung cấp các lợi ích cho mọi người và những cơ thể sống khác trên hành tinh này. Tính bền vững là gì ? Một số người định nghĩa đó là sự đảm bảo cho các thế hệ tương lai có cơ hội công bằng đối với các tài nguyên mà hành tinh chúng ta cung cấp. Những người khác cho rằng tính bền vững ám chỉ các kiểu phát triển có thể thực hiện về mặt kinh tế và xã hội mà không làm tổn hại môi trường. Tính bền vững gắn liền với kinh tế toàn cầu bền vững với các thuộc tính sau: 1) Con người và các cơ thể sống khác hài hòa với các hệ thống trợ giúp tự nhiên như không khí, nước và đất (bao gồm các hệ sinh thái). 2) Chính sách năng lượng không làm ô nhiễm khí quyển, gây ra những trạng thái lo lắng về khí hậu như nóng lên toàn cầu hoặc những rủi ro không thể chấp nhận được hiện nay (các quyết định chính trị hoặc xã hội) 3) Kế hoạch sử dụng các tài nguyên có thể phục hồi như nước, rừng, đồng cỏ, đất nông nghiệp và ngư trường không làm cạn kiệt các tài nguyên hoặc phá hủy các hệ sinh thái. 4) Kế hoặch sử dụng các tài nguyên không thể phục hồi không gây tổn hại môi trường toàn cầu và cung cấp đầy đủ cho một phần tài nguyên không tái tạo của chúng ta sẵn có cho các thế hệ tương lai. 5) Hệ thống xã hội, luật pháp và chính trị dành cho kinh tế toàn cầu bền vững về mặt xã hội để tạo ra nền kinh tế như thế. Để đạt được nền kinh tế toàn cầu bền vững cần thiết: 1) Phát triển chiến lược kiểm soát dân số hiệu quả. Điều này đòi hỏi giáo dục đáng kể con người trong các nước phát triển, vì biết chữ và gia tăng dân số có quan hệ nghịch. 2) Tái cấu trúc đầy đủ các chương trình năng lượng. Có ý kiến cho rằng nền kinh tế toàn cầu bền vững là không thể nếu nó dựa trên việc sử dụng năng lượng hóa thạch. Kế hoạch năng lượng mới phải cân nhắc khái niệm chính sách năng lượng dựa nhiều hơn vào nguồn năng lượng tái tạo (mặt trời, gió). 3) xây dựng kế hoặch kinh tế, bao gồm phát triển cấu trúc thuế khuyến khích kiểm soát dân số và sử dụng thông minh tài nguyên. Trợ giúp tài chính cho các nước phát triển cũng cần thiết. Xây dựng những thay đổi xã hội, luật pháp, chính trị, và giáo dục với mục đích duy trì môi trường địa phương, vùng và toàn cầu chất lượng. Đây là lời cam kết nghiêm túc mà mọi người trên thế giới hợp tác để đạt được. Khái niệm 3: Các hệ thống Hiểu các hệ thống của TĐ và những thay đổi của chúng là then chốt để giải quyết các vấn đề MT. Trái đất là một hệ thống mở về năng lượng, nhưng về cơ bản là một hệ thống đóng về vật liệu. Hệ thống là mọi phần xác định của vũ trụ mà chúng ta lựa chọn để nghiên cứu. Các ví dụ về hệ thống là hành tinh, núi lửa, bồn đại dương, hoặc sông suối . Hầu hết các hệ thống chứa những bộ phận cấu thành điều chỉnh lẫn nhau, cho nên những thay đổi trong một bộ phận sẽ gây ra những thay đổi trong bộ phận khác. Trái đất là một hệ thống. Trái đất có thể được xem là một hệ thống gồm 4 bộ phận: khí quyển (không khí); thủy quyển (nước); sinh quyển (sự sống) và thạch quyển (đá, đất). Sự tương tác lẫn nhau của các bộ phận này là nguyên nhân gây ra những nét đặc trưng bề mặt của Trái đất ngày nay. Mọi sự thay đổi về cường độ hoặc tần số của các quá trình trong mỗi bộ phận sẽ gây ra những thay đổi trong các bộ phận khác. Trái đất không phải là hệ thống tĩnh; nó là hệ thống động lực, tiến hóa trong đó vật liệu và năng lượng thay đổi liên tục. Động lực như thế thừa nhận rằng Trái đất là hệ thống mở, đó là một hệ thống trao đổi năng lượng với môi trường xung quanh. Điều này thực sự đúng đối với năng lượng, vì Trái đất nhận năng lượng từ mặt trời và bức xạ năng lượng trở lại không gian. Cũng có những thay đổi vật chất chút ít giữa Trái đất và môi trường xung quanh. Các thiên thạch rơi xuống trái đất và một lượng nhỏ vật liệu mặt đất thoát vào không gian dưới dạng khí. Tuy vậy, hầu hết vật liệu Trái đất tái sinh liên tục trong hệ thống này. Khi chúng ta xem xét các chu kỳ tự nhiên như chu kỳ nước và đá chúng ta có thể hiểu sâu hơn Trái đất như là hệ thống đóng hoặc, chính xác hơn, một sự liên kết của nhiều hệ thống đóng. Trận mưa hôm nay cuối cùng cũng trở lại khí quyển, và trầm tích lắng đọng ngày hôn qua sẽ biến thành đá cứng. Feedback: là sự phản ứng hệ thống nơi mà nguồn ra (một điều gì đó xảy ra) của hệ thống là nguồn vào (quay trở lại hệ thống) gây ra sự biến đổi. Có hai kiểu phản hồi trong hệ thống, gọi là âm và dương. Trong phản hồi âm, kết quả điều hòa hoặc giảm quá trình xuống, kèm theo hệ thống tiếp cận trạng thái bền vững. Ví dụ dòng sông duy trì độ rộng, thể tích và tốc độ nhất định của doòng chảy. Kênh sông và các bờ sông là một kiểu của hệ thống mở được gọi là hệ thống-trạng thái-bền vững; đó là, các dòng chảy qua hệ thống này, nhưng không có sự thay đổi mạng. Nếu bề rộng, dung tích, tốc độ tăng lên (phản ứng với lượng mưa vùng gia tăng hoặc biến đổi do đô thị hóa), dòng chảy tăng lên có thể xói mòn các bờ sông, làm cho kênh sông rộng ra. Sự mở rộng này cho phép dung tích nước lớn hơn một lần nữa sông chảy chậm hơn, như thế một trạng thái bền vững mới được thiết lập. Trong phản hồi dương, thường gọi là chu trình tăng liên tục (vicious cycle), đầu ra biến đổi mở rộng sự kiện ban đầu, đến lượt mình sự kiện này lại mở rộng đầu vào...Ví dụ, sử dụng xe cộ trên đường thiết đặt chu kỳ phản hồi dương vận động bằng cách phá hủy thực vật trên sườn. Sự mất thực vật sẽ gia tăng xói mòn làm cho thực vật mất thêm, và thực vật mất đi xói mòn lại gia tăng. Cuối cùng một khu vực có nhiều phương tiện giao thông có thể thực vật bị bóc hết và tốc độ xói mòn rất cao Khái niệm 4: Giới hạn tài nguyên Khái niệm 4 bao gồm hai thực tế cơ bản: 1) Trước hết Trái đất là nơi duy nhất để chúng ta sống; 2) Thứ hai, các tài nguyên của chúng ta chỉ có giới hạn và trong đó có một số tài nguyên có thể phục hồi, nhiều tài nguyên không thể phục hồi. Bởi vậy, cuối cùng chúng ta sẽ cần tái chế qui mô lớn nhiều vật liệu, và phần lớn các vấn đề thải chất thải rắn và lỏng có thể được giảm bớt nếu chất thải này được tái chế. Nói cách khác nhiều thứ mà bây giờ được xem là chất ô nhiễm có thể được xem là tài nguyên... Có hai quan điểm chính về tài nguyên thiên nhiên. 1) Một trường phái cho rằng tìm ra tài nguyên không phải là vấn đề lớn như việc tìm cách sử dụng chúng. Chứng cớ hỗ trợ cho lý do này là: Trước tiên, sử dụng có hiệu quả và thông minh các vật liệu là có thể đạt được Thứ hai, chúng ta biết khai thác khoáng sản và nhiên liệu nhiều hơn so với quá khứ cho nên có thể tìn được các tài nguyên mới nhanh hơn và khai thác các mỏ khoáng sản hàm lượng thấp hơn; và Thứ ba, sự tái chế tài nguyên có thể giúp chúng ta đáp ứng các nhu cầu của tương lai. 2) Trường phái thứ hai cho rằng: vì cơ sở tài nguyên hạn chế không thể hỗ trợ cho sự gia tăng dân số theo luật số mũ mãi mãi. Thêm nữa chúng ta đang trong cuộc khủng hoảng tài nguyên vì một số lý do: Đầu tiên, những tiến bộ trong y học góp phần vào sự đông dân quá, Thứ hai, một cái nhìn không thực tế của sự tất yếu vế tổng sản lượng quốc gia (GNP) gia tăng liên tục dựa trên sự lỗi thời và phế thải, Thứ 3, bản chất có hạn của các khoáng sản có thể sử dụng được của Trái đất, và Thứ 4, rủi ro gia tăng của tổn thất không thể đảo ngược được tới môi trường là kết quả của dân số quá mức, chất thải và những hoạt động khai thác mỏ ngày càng lớn để đạt được tỷ lệ khoáng sản hữu ích ngày một ít hơn Khái niệm 5: Thuyết đồng dạng Các quá trình vật lý sửa đổi cảnh quan ngày nay của chúng ta vận hành qua nhiều thời gian địa chất. Tuy nhiên, cuờng độ và tần suất của các quá trình này lệ thuộc vào biến đổi tự nhiên và biến đổi do nhân tạo. Hiểu các quá trình tự nhiên đang hình thành và làm biến đổi các cảnh quan giúp chúng ta suy diễn về lịch sử địa chất của cảnh quan. Ý tưởng “the present is the key of the past,” được gọi là thuyết đồng dạng (uniformitarialism), lần đầu tiên được James Hutton đề xuất vào năm 1785 và ngày nay được xem là khái niệm cơ bản của các khoa học Trái đất. Thuyết đồng dạng cho rằng các quá trình mà chúng ta quan sát ngày nay cũng đã hoạt động trong quá khứ. Ví dụ, Nếu chúng ta tìm thấy các trầm tích cuội cổ với tất cả các đặc điểm của cuội sông trên đỉnh núi, thuyết đồng dạng thừa nhận rằng dòng sông đã từng chảy ở đó. Chúng ta có thể kết luận rằng thung lũng sông đã bị biến đổi bởi xâm thực phân dị hoặc nâng lên để thành đỉnh núi, hiện tượng được biết như là nghịch đảo địa hình (inversion of topography). Hiện tượng này và những hiện tượng địa chất khác sẽ khó suy luận nếu thiếu nguyên lý của lý thuyết đồng dạng. Trong việc suy diễn về các sự kiện địa chất, chúng ta phải xem xét các ảnh hưởng của hoạt động nhân sinh đối với các quá trình Trái đất tự nhiên. Ví dụ, trận lụt sông bị ảnh hưởng bởi hoạt động nhân sinh có thể gia tăng hoặc giảm xuống đáng kể cường độ và tần xuất của trận lụt. Bởi vậy, dự báo các ảnh hưởng phạm vi dài của các quá trình tự nhiên chúng ta phải có khả năng xác định các hoạt động tương lai của chúng ta sẽ thay đổi cường độ và tốc độ của nó ra sao. Trong trường hợp này, the present is the key to the future. Các ảnh hưởng của hoạt động nhân sinh có thể có trong một khu vực cục bộ. Một năm xói mòn tại một vị trí xây dựng hoặc sườn dốc do con người xây dựng như các con đê cỏ tới chiếc cầu cao tốc có thể vượt nhiều năm xâm thực từ một khu rừng tương tự hoặc thậm chí đất nông nghiệp. Xâm thực này do sự lộ trơ của đất sau khi phá bỏ lớp thực vật. Bởi vậy, để làm tăng lên giá trị của kiến thức địa chất trong qui hoặch sử dụng đất, chúng ta phải sử dụng sự hiểu biết về quá trình Trái đất tự nhiên trong cả trong lịch sử và dự báo. Khái niệm 6: Các quá trình Địa chất Tai biến Luôn có các quá trình địa chất tai biến tới con người. Các tai biến tự nhiên này đã được nhận ra và ngăn ngừa ở nơi có thể xảy ra và sự đe dọa của chúng đối với cuộc sống của con người và tài sản được giảm thiểu. Buổi sơ khai trong lịch sử loài người, cuộc đấu tranh của chúng ta với các quá trình tự nhiên có thể trải qua từng ngày. Tuy nhiên, số người hoăc không tăng hoặc không tập trung, cho nên những mất mát do tai biến không đáng kể. Khi con người biết sản xuất và duy trì đều đặn việc cung cấp thực phẩm dân, số gia tăng và được tập trung cục bộ. Sự tập trung dân số và tài nguyên cũng gia tăng tác động của các trận động đất và lũ lụt theo chu kỳ, và các thảm họa tự nhiên khác. Xu hướng này tiếp tục, cho nên rất nhiều người ngày nay sống ở các khu vực có thể bị tổn hại bởi các quá trình tai biến hoặc nhạy cảm với tác động bất lợi của các quá trình như thế ở các khu vực kế cận Các quá trình trái đất thường gây mất mát sinh mạng hoặc tổn thất tài sản bao gồm lũ lụt, động đất, hoạt động núi lửa, trượt đất và lũ bùn. Cường độ và tần xuất của các quá trình này phụ thuộc vào các nhân tố như khí hậu, địa chất và thực vật khu vực. Ví dụ, ảnh hưởng của dòng nước như quá trình xâm thực và bồi tụ phụ thuộc vào cường độ mưa, tần xuất bão, bản chất và qui mô của thực vật và địa hình. Chúng ta có thể nhận ra nhiều quá trình tự nhiên và dự báo các ảnh hưởng của nó bằng việc xem xét các điều kiện khí hậu, sinh học và địa chất. Sau khi các nhà khoa học trái đất nhận dạng được các quá trình tai biến tiềm năng, họ có trách nhiệm tạo ra thông tin có giá trị cho các nhà qui hoạch và những nhà ra quyết định, người có thể cân nhắc các cách né tránh hoặc giảm thiểu sự đe dọa đối với cuộc sống và tài sản con người. Khái niệm 7: Những quan tâm về thẩm mỹ Cả qui hoạch sử dụng đất và nước nên cố gằng đạt được sự cân bằng giữa những lợi ích kinh tế và những biến đổi hữu hình ít hơn như mỹ học. Cảnh quan hiện được xem là tài nguyên thiên nhiên, và giá trị thẩm mỹ của vị trí và cảnh quan trước khi thay đổi có thể là phần quan trọng của báo cáo tác động môi trường. Hầu hết các N/C về thẩm mỹ cảnh quan quan tâm tới cảnh quan duy nhất chưa bị tác động bởi hoạt động nhân sinh. Tuy nhiên, hầu hết chúng ta hiên nay sống trong môi trường đô thị chúng ta nên đánh giá các tài nguyên mỹ quan của các khu vực này. Việc đánh giá có thể gây cản trở tạm thời các khía cạnh cung cấp-và yêu cầu của đô thị hóa, nhưng bởi vì nó sẽ nhận dạng các tiếp cận khác cho sử dụng đất, kết quả có thể có sự phức tạp hơn. Cân bằng các cân nhắc kinh tế với tiêu chuẩn cảnh quan là tham vọng và lạc quan cũng như khó khăn. Vấn đề là, hai yếu tố có thể được so sánh dựa trên cơ sở nào? Một giải pháp logic là thứ bậc của những lựa chọn kinh tế so sánh với thứ bậc của định giá mỹ quan. Sau đó sự cân bằng và thỏa hiệp có thể được xem xét. Khái niệm 8: Trách nhiệm của chúng ta đối với tương lai Các hiệu quả của sử dụng đất có chiều hướng là lũy tích, và bởi vậy chúng ta phải có trách nhiệm đối với những người sinh sau chúng ta. Những người tiền sử phụ thuộc hoàn toàn vào môi trường gần nhất của họ. Tác động của họ đến môi trường có thể rất đáng kể khi họ săn thú lớn và họ lại bị săn bởi các động vật ăn thịt. Mối quan hệ giữa con người tiền sử và môi trường có thể tồn tại cho đến khoảng cách nay 800.000 năm, khi tổ tiên chúng ta sử dụng lửa đã gây ra những tác động môi trường mới. 1)Trước hết, lửa có khả năng tác động đến các khu vực lớn rừng hoặc đồng cỏ. 2) Thứ hai, nó là quá trình lặp lại, có khả năng phá hủy cùng một khu vực trong khoảng thời gian thường xuyên hơn. 3) Thứ 3, đó là quá trình lựa chọn, trong đó các loài nhất định bị hủy diệt một cách cục bộ, trong khi đó một số tỏ ra kháng lại hoặc phục hồi nhanh từ lửa được hưởng lợ