环境地学基础（王祖伟）

环境地学是20世纪后期逐渐发展起来的环境科学中的一门支柱性、基础性分支学科，它运用环境科学和地学的基本理论、技术与方法，以人-地系统为对象，研究人类-地球环境系统的形成、演变、组成、结构、特性、功能及其演化与发展，探讨其整体行为对人类的影响和作用，以及人类活动对地球环境系统的影响及其对人类社会的反馈作用。环境地学包括环境地质学、环境地球化学、环境地理学、环境水文学、环境气候学、污染气象学、环境土壤学、环境海洋学、环境生态学等分支学科。
尽管各个学校环境科学类专业的学科基础不同，有的以化学学科为基础，有的以地理学科为基础，有的以生态学科为基础，但是以岩石圈、大气圈、水圈、土壤圈、生物圈为主要内容的环境地学基础是环境类专业重要的学科基础课程。因此，以适应学科发展的新趋势、新需求，支撑教学工作为目标，本书侧重于为环境专业学生提供一本形式简明、内容实用、通俗易懂、图文并茂，能突出环境科学与地球科学密切关系的教材，教材重点放在基本概念、基本原理与结合实践上。
全书共分为七章，由王祖伟任主编，孟伟庆、宾零陵任副主编，第一章、第二章、第三章、第四章和第六章由王祖伟编写，第五章由宾零陵编写，第七章由孟伟庆编写，徐文斌、黄执美、鲁雅兰、唐晓琪、陈金艳负责图表制作和文字整理工作，全书由孟伟庆统稿。第一章为绪论，简要介绍了环境与环境系统的知识、地球系统科学与环境地学的关系以及环境地学的研究方法；第二章为地球系统概况，内容包括地球在宇宙中的位置、地球的形状与大小、地球运动、地球的圈层构造、地球的表面结构、地球的物理性质以及地质年代与地球演化历史；第三章从岩石圈的物质组成、内力地质作用与地貌、外力地质作用与地貌三个方面分析了岩石圈的系统特征；第四章为大气圈系统特征，描述了大气的组成与结构、大气的热状况、大气中的水分与降水、大气运动、天气系统与气候等内容；第五章为水圈系统特征，涵盖了水循环、海洋、河流、湖泊与沼泽、地下水等内容；第六章为土壤圈系统特征，介绍了土壤的物质组成、土壤的形成与土壤剖面、土壤的性质以及土壤的分类与分布等内容；第七章为生物圈系统特征，论述了生物与环境、生物种群与生物群落、生态系统和主要陆地生态系统类型等内容。
本书参考了相关学者前辈的著作、资料以及相关领域的科研成果，在此特向这些作者致以深深的谢意。
尽管编者多年来一直从事环境地学的教学与研究工作，但限于水平和时间，教材结构、内容安排等方面疏漏在所难免，敬请专家、同行和广大读者批评指正。

编者
2024年1月

环境地学基础是环境专业重要的学科基础课程。针对环境等专业的学科特点，以构建系统的专业知识结构为出发点，《环境地学基础》系统介绍了环境地学的研究内容、领域和研究方法，以及相关的基本概念、基本理论、基本规律和基本技能。本书内容新颖、图文并茂、资料翔实，具有较强的知识性与实用性，可作为高等学校环境、生态、农业、地理等领域的专业基础课教材，也可供相关专业的研究生或从事环境保护工作的研究人员和政府管理人员参考。

王祖伟：天津师范大学教授，从1998年开始，在天津师范大学地理与环境科学学院工作期间，作为专业建设负责人，先后承担了资源环境与城乡规划管理本专业、环境科学本科专业的建设任务，作为负责人承担环境科学硕士授权点的建设与管理任务。在课程教学上，长期承担环境地学基础、地质学与地貌学、环境与健康、实用宝玉石学、环境系统工程等课程的教学工作。环境地学相关教学和科研经验丰富。

1 绪论　 1
1.1 环境与环境系统 1
1.1.1 环境 1
1.1.2 环境系统 3
1.2 地球系统科学与环境地学 6
1.2.1 地球系统科学 6
1.2.2 环境地学 7
1.2.3 环境地学的研究方法 8
思考题 9

2 地球系统概况　 10
2.1 地球的基本特征 10
2.1.1 地球在宇宙中的位置 10
2.1.2 地球的形状与大小 13
2.1.3 地球的运动 14
2.2 地球的圈层构造 17
2.2.1 地球的外部圈层构造 17
2.2.2 地球的内部圈层构造 19
2.3 地球的表面结构 21
2.3.1 地壳的表面结构 21
2.3.2 陆地地形 21
2.3.3 海底地形 23
2.4 地球的物理性质 24
2.4.1 地球的重力 24
2.4.2 地球的温度 25
2.4.3 地球的磁场 25
2.4.4 地球的弹塑性 26
2.4.5 地球的电性 27
2.4.6 地球的放射性 27
2.5 地质年代与地球演化历史 27
2.5.1 地质年代 27
2.5.2 地球演化历史 31
思考题 35

3 岩石圈系统特征　 37
3.1 岩石圈物质组成 37
3.1.1 地壳中的元素 37
3.1.2 矿物 38
3.1.3 岩浆岩 42
3.1.4 沉积岩 49
3.1.5 变质岩 55
3.2 内力地质作用与地貌 60
3.2.1 构造运动 60
3.2.2 地质构造 65
3.2.3 构造地貌 70
3.3 外力地质作用与地貌 73
3.3.1 风化作用与坡地重力地貌 73
3.3.2 地面流水地质作用与流水地貌  79
3.3.3 地下水地质作用与岩溶地貌  88
3.3.4 冰川地质作用与冰川地貌 94
3.3.5 风的地质作用与风成地貌 100
3.3.6 海洋地质作用与海岸地貌 104
思考题 108

4 大气圈系统特征　 110
4.1 大气的组成与结构 110
4.1.1 大气的物质组成 110
4.1.2 大气的分层 113
4.2 大气的热状况 114
4.2.1 大气的受热过程 115
4.2.2 大气的温度 116
4.3 大气中的水分与降水 119
4.3.1 大气的湿度 119
4.3.2 蒸发与凝结 121
4.3.3 大气降水 125
4.4 大气的运动 127
4.4.1 气压与作用于空气的力 127
4.4.2 风 129
4.4.3 大气环流 130
4.5 天气系统 134
4.5.1 气团 134
4.5.2 锋 137
4.5.3 气旋与反气旋 140
4.6 气候与气候系统 142
4.6.1 概述 142
4.6.2 气候的形成 144
4.6.3 世界气候类型 148
4.6.4 我国的气候变化 151
思考题 152

5 水圈系统特征　 153
5.1 水圈与水循环 153
5.1.1 地球上水的分布 153
5.1.2 地球上水的性质 154
5.1.3 地球上的水循环 161
5.2 海洋 164
5.2.1 海洋的组成与结构 165
5.2.2 海水运动 166
5.2.3 厄尔尼诺现象与拉尼娜现象 168
5.2.4 海平面变化 169
5.3 河流 171
5.3.1 水系和流域 171
5.3.2 河流的发育过程 172
5.3.3 河流的水情要素 173
5.3.4 河流径流 174
5.4 湖泊、水库与沼泽 178
5.4.1 湖泊 178
5.4.2 水库 181
5.4.3 沼泽 183
5.5 地下水 185
5.5.1 地下水的性质 185
5.5.2 地下水的赋存状态 186
5.5.3 地下水的补给与排泄 190
5.5.4 地下水的运动 192
思考题 193

6 土壤圈系统特征　 194
6.1 土壤与土壤物质组成 194
6.1.1 土壤概述 194
6.1.2 土壤物质组成 195
6.2 土壤的形成与土壤剖面 199
6.2.1 土壤形成的因素 199
6.2.2 土壤发生层与土壤剖面 203
6.3 土壤的性质 204
6.3.1 土壤的物理性质 204
6.3.2 土壤胶体的吸附性 209
6.3.3 土壤的酸碱性 213
6.3.4 土壤的氧化性和还原性 216
6.3.5 土壤的缓冲性 217
6.4 土壤的分类与分布 217
6.4.1 土壤分类体系 217
6.4.2 土壤的命名 218
6.4.3 土壤的地带性分布 219
思考题 221

7 生物圈系统特征　 222
7.1 生物与环境 222
7.1.1 生命的起源与发展 222
7.1.2 生物圈 223
7.1.3 生物多样性 224
7.1.4 生态因子的概念和特征 225
7.1.5 生态因子研究的一般原理 226
7.1.6 主要生态因子的生态作用 228
7.2 生物种群与生物群落 234
7.2.1 种群的概念和基本特征 234
7.2.2 种群密度和分布 235
7.2.3 种群的增长 236
7.2.4 生物群落的概念和特征 240
7.2.5 生物群落的演替 242
7.3 生态系统 243
7.3.1 生态系统的概念和特征 243
7.3.2 生态系统的组成 245
7.3.3 生态系统的结构 246
7.3.4 生态系统的平衡与调节 249
7.4 主要陆地生态系统类型 252
7.4.1 陆地生态系统分布规律 252
7.4.2 森林生态系统 253
7.4.3 草地生态系统 257
7.4.4 荒漠生态系统 258
思考题 259

参考文献 260

环境地学基础是环境专业重要的学科基础课程。针对环境等专业的学科特点，以构建系统的专业知识结构为出发点，《环境地学基础》系统介绍了环境地学的研究内容、领域和研究方法，以及相关的基本概念、基本理论、基本规律和基本技能。本书内容新颖、图文并茂、资料翔实，具有较强的知识性与实用性，可作为高等学校环境、生态、农业、地理等领域的专业基础课教材，也可供相关专业的研究生或从事环境保护工作的研究人员和政府管理人员参考。

王祖伟：天津师范大学教授，从1998年开始，在天津师范大学地理与环境科学学院工作期间，作为专业建设负责人，先后承担了资源环境与城乡规划管理本专业、环境科学本科专业的建设任务，作为负责人承担环境科学硕士授权点的建设与管理任务。在课程教学上，长期承担环境地学基础、地质学与地貌学、环境与健康、实用宝玉石学、环境系统工程等课程的教学工作。环境地学相关教学和科研经验丰富。

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