Môi trường đô thị - Chương 1: Môi trường và sinh thái

**CHƯƠNG 1MÔI TRƯỜNG VÀ SINH THÁI **Môi trườngMôi trường là tập hợp (aggregate) các vật thể (things), hoàn cảnh (conditions) và ảnh hưởng (influences) bao quanh một đối tượng nào đó” (The Random House College Dictionary-USA)**Môi trường theo quan điểm sinh họcMôi trường là tập hợp các yếu tố vật lý, hóa học, sinh học, kinh tế-xã hội bao quanh và tác động tới đời sống và sự phát triển của một cá thể hoặc một cộng đồng người (UNEP-Chương trình môi trường của Liên hiệp quốc, 1980)Môi trường là hoàn cảnh vật lý, hóa học, sinh học bao quanh các sinh vật (Encyclopedia of Environmental Science. USA, 1992). **Yếu tốtự nhiênVật chấtnhân tạoĐất, nước, không khí, SVđồng ruộng, công viênĐời sống,Sản xuất Luật BVMT 2005**Thành phần môi trườngYếu tố vật chất tạo thành môi trường**Môi trường tự nhiên: Thành phần: TV, ĐV, chim, cá, các nguyên tố, đất, nước, không khí **Môi trường nhân tạo:Công nghệ là nhân tạo, tòa nhà, máy bay, đường phố chỉ là một số ví dụ về công nghệ do con người tạo ra**Môi trường nhân tạo:Người ở xung quanh chúng ta là môi trường xã hội**Môi trường nhân tạo:Tín ngưỡng, truyền thống và sinh hoạt của một nhóm người thuộc lĩnh vực của môi trường văn hóa.**Tài nguyên thiên nhiênVật chất hữu ích / tự nhiên  nhu cầu kinh tế xã hội.Là một thành phần của khoa học môi trường: rừng, đất, nước, các loại động thực vật, các chất khoáng, các nhiên liệu hóa thạch**Sự tiến hóa của môi trườngTrước khi có sự sống: Môi trường gồm đất, nước, khí (H2, He), bức xạ mặt trờiH2, He biến mất (cách đây 4,5-5 tỉ năm)  xuất hiện các khí trên hành tinh: hơi nước (85%), CO2 (10-15%), N2 và SO2 (1-3%). Các khí này giống thành phần khí do núi lửa phun. Chưa có oxy. Lượng N2 rất thấp.**Sự sống xuất hiệnMôi trường nướcSinh vật sơ khởi có khả năng quang hợp (tảo lam cách đây 2,5 tỉ năm)  O2 tăng  Ozone (O3)  Lớp ozone được hình thành ở tầng bình lưu sự sống từ dưới nước tiến hóa dần lên cạn  đa dạng và phong phú (chọn lọc tự nhiên).Trái đất hình thành các quyển: KQ, TQ, ĐQ  SQ**Xuất hiện con người (cách đây 5-2 triệu năm)Môi trường sinh thái địa cầu càng phong phú vượt bậc (nhờ chọn lọc tự nhiên và chọn lọc nhân tạo). Loài người - tiến hoá cao cấp nhấtPhụ thuộc vào môi trường tự nhiênCó khả năng cải tạo môi trường tự nhiên, phục vụ cuộc sống của mình Thành phần môi trường: vô sinh, hữu sinh, con người và hoạt động sống của họ. Xuất hiện nhiều dạng môi trường: MT nhân văn, MT đô thị, MT nông thôn, MT ven biển ... đều đặt con người ở vị trí trung tâm.**Thành phần của môi trườngVô sinh; Hữu sinh và con ngườiVô sinhKhông khí, nước và đất; nhiệt độ, nguồn thức ăn, không gian, ánh sáng, các chất vô cơ, hữu cơ.v.vCác tòa nhà, cấu trúc, đường, nhà máy, xí nghiệp;Hữu sinh, môi trường của sinh vật – nơi có sự sống tồn tạiSV (cá thể), quần thể, quần xã, các HST Mối liên hệ giữa các sinh vậtTự nhiên, nhân tạo**Tuần 2, chuẩn bịKhí quyểnThủy quyểnĐịa quyểnSinh quyểnTuần hoàn nướcTuần hoàn cacbon và oxyTuần hoàn nitơSự nóng dần lên của trái đất (bài đọc thêm-phần phụ lục)Vai tròQuá trình chínhTác động của con ngườiHậu quảCó bao nhiêu quyển?**Tuần 3: 30/9Chu trình sinh địa hóa họcNước: nhóm 1Nitơ: nhóm 2Cacbon và oxy: nhóm 3Khái niệmNồng độ lớn (liều lượng dùng)Mức độ thường xuyênTồn dư / Dư lượng cao**KHÍ QUYỂNThời tiếtkhí hậuLớp khí mỏng bao quanh hành tinhTrạng thái của khí quyển tại một thời gian và địa điểm xác địnhĐiều kiện thời tiết trung bình của một khu vực**Hấp thu tia uv có <0,28m-rất nguy hiểm cho SVO2 + bức xạ tia uv  O + OO + O2  O3O3 + bức xạ tia uv  O2 + Oổn định và tồn tạiTầng giữaKhông khí loãngTầng nhiệtKhông khí rất loãng**Cấu trúc khí quyển Tầng đối lưu (Troposphere) (đến 15km)Tầng bình lưu (Stratosphere) (đến 50 km)Tầng giữa (mesosphere) (đến 80km)Thượng tầng khí quyển/tầng nhiệt (thermosphere) (đến 500km)Tầng ngoài/ tầng điện ly (exosphere) (từ 500km trở lên)**CÁC QUYỂN TRÊN ĐỊA CẦUKhí quyển (atmosphere)Cấu trúcTầng đối lưu (Troposphere)Độ cao đến 10 km, nhiệt độ và áp suất giảm theo chiều cao một cách ổn định.Thành phần khí: Khí có hàm lượng không thay đổi: N2 (78%), O2 (21%), Ar (0,93%).Khí khác: Ne (18,18 ppm), He (5,24 ppm), Kr (1,14 ppm), Xe (0,087 ppm).**BÌNH LƯUĐỐI LƯU**Các khí thay đổi (khí nhà kính): hơi nước (1-4%), CO2 (0,036%), CH4 (methan)  hấp thu các tia hồng ngoại.**Các vệt khí: O3 (ozone), NOx (N20, NO2), SOx , CO ... có hàm lượng rất thấp (<ppb), thường là các chất ô nhiễm.Tầng bình lưu (Stratosphere)từ 10-50 km, nhiệt độ và áp suất tăng theo chiều cao.Lớp ozone: có khả năng hấp thu tia cực tím của mặt trời, xuất hiện ở độ cao 18-30km, cao nhất là 20-25km. Nồng độ ozone ở đây cao hơn 1000 lần so với tầng đối lưu (khoảng 10ppm).**Tầng trung lưu (mesosphere): ở độ cao trên 50-90 km, nhiệt độ giảm dần từ đỉnh của tầng bình lưu (50km) đến đỉnh tầng trung lưu (90 km), tốc độ giảm lại nhanh hơn tầng đối lưu và có thể đạt –100oC.Thượng tầng khí quyển (thermosphere)Tầng ngoài (Exosphere)**Vai tròCung cấp các khí cần thiết cho sự sống tồn tạiCân bằng nhiệt của trái đất. Tham gia quá trình vận chuyển nước từ đại dương tới đất liền như một phần của chu trình nước.Duy trì và bảo vệ sự sống trên trái đất nhờ có lớp ozone.**Thủy quyển (hydrosphere):Thành phần: đại dương, biển, sông, hồ, băng tuyết, nước dưới đất, hơi nước. Chiếm ~0,03% khối lượng trái đất (97% : nước mặn; 2% : băng tuyết ở hai đầu cực; 1% : nước ngọt (nước mặt và nước ngầm).Tuần hoàn nướcSự nhiễm bẩn **Thủy quyển (hydrosphere):Các quá trình: đầu vào; di chuyển; biến đổi; loại bỏ.ONKKThành phần khí:**Thạch quyển (lithosphere)Gồm lớp vỏ trái đất có độ dày khoảng 60-70km trên mặt đất và 2-8km dưới đáy biển.Cung cấp nơi để ở, trồng trọt, khoáng sản .v.v.. (giá đỡ cho sự sống).Sinh quyển (biosphere)Nơi có sự sống tồn tại.Có các cộng đồng sinh vật khác nhau từ đơn giản đến phức tạp, từ dưới nước đến trên cạn, từ vùng xích đạo đến các vùng cực trừ những miền khắc nghiệt. **Sinh quyển (biosphere)~ 8 km~ 8 kmĐại dươngNúiBề mặt trái đất và sinh vật**Nơi cư trúTài nguyênGiảm nhẹ thiên taiThông tinChức năng của môi trường**Có mấy quyển trên địa cầu???**IV. CHU TRÌNH SINH ĐỊA HÓA (TUẦN HOÀN CÁC CHẤT)chất vô cơSinh vậtSVPH**Vai trò:Duy trì sự cân bằng trong sinh quyển.Đảm bảo sự cân bằng này được thường xuyên.Phân loại: gồm 2 chu trình vật chất cơ bảnChu trình hoàn hảo (N, C, O ): Phần lớn ở dạng khí và được dự trữ trong khí quyển. Chu trình không hoàn hảo (S, P ): Chất trầm tích với kho dự trữ trong địa quyển. **Câu hỏi về chu trình tuần hoànMô tảQuá trình nào là quan trọng nhất Chất nào hoặc thành phần nào giữ vai trò quan trọng nhất Vai trò Tác động của con người **1. Chu trình tuần hoàn tự nhiên của nước40000km3**Vai trò tuần hoàn nướcCung cấp nước cho sinh quyển (quá trình chuyển hóa, quá trình sản xuất, trị bệnh, giao thông, du lịch )Duy trì sự sống cho trái đấtĐiều hòa khí hậu**Các dạng tồn tại của nước 97% đại dương, 2% băng tuyết, 1% nước ngọtrắn (băng tuyết), lỏng (mưa, sông, hồ, đại dương), khí (hơi). Các quá trình chính: bốc hơi, ngưng tụ, mưa, tuyết tan, chảy tràn, lọc.Tuần hoàn không đổi giữa không khí, đại dương và đất****Tác động của con ngườiPhá thảm thực vật (phá rừng)Làm ô nhiễm môi trường nướcKhai thác nước ngầmDân số tăng  mức sống, sản xuất công nghiệp tăng  gia tăng tác động đến môi trường tự nhiên  tuần hoàn nước.Đô thị hóa cùng với hệ thống thoát nước xuống cấp  tăng sự ngập lụt  ảnh hưởng đến quá trình lọc, sự bay hơi nước tự nhiên.**Kết luận: Tổng lượng nước trên hành tinh không đổi. Các tác động của con người  khan hiếm nguồn nước sạch.  Cần hiểu và bảo vệ chu trình tuần hoàn tự nhiên của nước.**2. Chu trình tuần hoàn tự nhiên của cacbon và oxy**2. Chu trình tuần hoàn tự nhiên của cacbon và oxyĐốt cháy (nhân tạo)Quang hợpHô hấpThực vậtChết / phân huỷĐộng vậtO2Năng lượng hoá thạchvôiKhuếch tán**“Keeling curve”TS. Charles Keeling, GS của Viện Hải dương Scripps, người đầu tiên ghi nhận sự gia tăng hàm lượng CO2 / KQ từ 1958;Trước thời kỳ công nghiệp, khoảng 1800: 275 - 280 ppmv, duy trì trong vài ngàn năm;1958: 315 ppmv; 2000: 367 ppmv  cao hơn 1/3.**“Keeling curve”Năm 2002, TS. Keeling được Tổng thống trao Huy chương Khoa học quốc gia, về các nghiên cứu thành phần hóa học của khí quyến và chu trình cacbon. hiện diện trong KQ, TQ, ĐQ, SQ.Cacbon tồn tại ở các dạng CO2, CO32-, CH4, C6H12O6, than, dầu, khí TV được xem là kho dự trữ cacbon.ĐV, con người được xem là nguồn phát sinh CO2.Vai trò: duy trì sự cân bằng CO2 trong không khí, cân bằng nhiệt cho địa cầu.****Các quá trình tự nhiên và nhân tạo xảy ra trong chu trình tuần hoàn cacbon (C) **Một số tác động của con người vào chu trình tuần hoàn tự nhiên của cacbon và oxy:Phá rừng, cháy rừng, đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, các quá trình sản xuất  tăng khí CO2 trong không khí  sự nóng lên của quả địa cầu.Chăn nuôi, trồng lúa nước  tăng khí CH4 trong không khí  sự nóng lên của quả địa cầu.**3. Chu trình tuần hoàn tự nhiên của nitơ**Các dạng tồn tại: N-hữu cơ, NO3-, N2, N2O, NO, NO2. Trong khí quyển, N2 78%; N2O, NO, NO2 chiếm tỉ lệ rất thấp.Vai trò:Cung cấp chất dinh dưỡng cho thực vật (chuyển N trong không khí sang dạng mà TV có thể sử dụng).Cung cấp nitơ để cơ thể TV, ĐV và con người tổng hợp protein, acid amin.**Nitơ rất cần thiết cho quá trình sinh sản và phát triển của TV, ĐV.Thành phầnAmino acid  proteinAcid nucleic  thông tin di truyền**Các quá trình chính (chủ yếu nhờ sự tham gia của các vi khuẩn sống trong môi trường đất).Cố định nitơ: N2  NO3-Amon hóa: xác chết SV, chất thải  NH4+Nitrat hóa: NH4+  NO3-Khử nitrat hóa: NO3-  N2Các tác động của con ngườiSử dụng phân bón dư thừa  hiện tượng phú dưỡng hóa.Cháy rừng và đốt cháy nhiên liệu  tăng sự lắng đọng N trong không khí ở dạng bụi.Chăn nuôi gia súc  NH3 tăng**Các quá trình tự nhiên và nhân tạo xảy ra trong chu trình N N2O: khí nhà kínhNO2: mưa acidHậu quả do tác động của con người vào CTSĐHHUNK tự nhiên: lượng khí CO2 tăng trong khí quyển  nhiệt bị giữ lại càng cao  sự nóng lên toàn cầu (global warming).Suy thoái lớp ozone ở tầng bình lưu: do hợp chất CFC’s (Chlor Flour Cacbon: CFC-11, CFC-12) được dùng để làm lạnh, các bình phun Hiện tượng phú dưỡng hóa  mất cân bằng sinh thái do thiếu DO và tăng BOD.**Khuếch tán, xáo trộn  DO: oxy hòa tanChất dinh dưỡng thấp, nước sạch**Phospho chảy vào  Tảo phát triển  lớp dày đặc trên mặt hồ**Tảo ở đáy hồ bị chết.Để phân hủy xác của tảo, vi khuẩn cần sử dụng oxy. Cá chết vì thiếu oxy**Hiện tượng phú dưỡng hóaLà hiện tượng tự nhiên khi chất dinh dưỡng và các sản phẩm sinh học tăng lên.Con người có thể làm gia tăng hiện tượng PDH  PDH nhân tạo  đem lại những kết quả không như mong muốn của con ngườiBom tảoTích lũy chất thảiTăng vi khuẩnMất độ sạch của nướcNước có mùi và vị khó chịu**Hiện tượng phú dưỡng hóa**Hệ sinh tháiCác khái niệm: cá thể, quần thể, quần xã, HST, sinh quyểnChuỗi thức ăn, lưới thức ăn (khái niệm, cho ví dụ)Cấu trúc của hệ sinh thái (khái niệm, cho ví dụ)**Chuẩn bị , tuần 3Sự gia tăng nhiệt độĐể có hiệu lực, nghị định thư Kyoto cần những điều kiện gì? (DIỄN BIẾN)Hiệu ứng nhà kính có lợi hay hại cho sự sống? Giải thích?Nhiệt độ của quả địa cầu tăng cao sẽ ảnh hưởng như thế nào đến thời tiết, con người, sinh vật?Quyền được thải khí được gọi là gì?HST