Bài giảng Khoa học môi trường đại cương

Bởi vì, chính môi trƣờng Trái đất là nơi: Cung cấp sự ghi chép và lƣu 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 [r]

PGS.TS NGUYỄN HẢI HềA (Chủ biờn)

ThS TRẦN THỊ HƯƠNG, ThS NGUYỄN THỊ BÍCH HẢO

ThS PHÍ THỊ HẢI NINH, ThS Lấ PHÚ TUẤN

ThS THÁI THỊ THÚY AN, CN ĐẶNG HOÀNG VƯƠNG, ThS BÙI VĂN NĂNG

KHOA HọC MÔI TRƯờNG đại cương

PGS.TS NGUYỄN HẢI HÕA (Chủ biên) ThS TRẦN THỊ HƯƠNG, ThS NGUYỄN THỊ BÍCH HẢO

ThS PHÍ THỊ HẢI NINH, ThS LÊ PHÖ TUẤN, ThS THÁI THỊ THÖY AN

CN ĐẶNG HOÀNG VƯƠNG, ThS BÙI VĂN NĂNG

BÀI GIẢNG

KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG ĐẠI CƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2019

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vii

LỜI NÓI ĐẦU 1

Chương 1 KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG 3

1.1 Khái niệm môi trường, khoa học môi trường 3

1.2 Phân loại môi trường 5

1.3 Chức năng của môi trường 5

1.3.1 Môi trường là không gian sinh sống của con người và các loài sinh vật 5 1.3.2 Môi trường là nơi cung cấp tài nguyên cần thiết cho cuộc sống và hoạt động sản xuất của con người 7

1.3.3 Môi trường là nơi chứa đựng và đồng hóa các chất thải 8

1.3.4 Môi trường là nơi lưu trữ và cung cấp thông tin cho con người 9

1.3.5 Chức năng giảm nhẹ các tác động có hại của thiên nhiên tới con người và sinh vật trên Trái đất 9

1.4 Sự cố môi trường 10

1.4.1 Khái niệm sự cố môi trường 10

1.4.2 Một số sự cố môi trường trên thế giới và Việt Nam 10

1.5 Khủng hoảng môi trrường 13

1.5.1 Khái niệm khủng hoảng môi trường 13

1.5.2 Các biểu hiện khủng hoảng môi trường 14

TỔNG KẾT CHƯƠNG 1 16

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1 16

Chương 2 THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MÔI TRƯỜNG 17

2.1 Thạch quyển 17

2.1.1 Khái niệm và vai trò của thạch quyển 17

2.1.2 Sự hình thành và cấu trúc của Trái đất 17

2.1.3 Sự hình thành đá và quá trình tạo khoáng tự nhiên 27

2.1.4 Sự hình thành đất và biến đổi địa hình cảnh quan 29

2.1.5 Tai biến địa chất, xói mòn và trượt lở đất 30

2.2 Thủy quyển 32

2.2.1 Khái niệm và vai trò của Thủy quyển 32

2.2.2 Cấu tạo và sự hình thành đại dương 32

2.2.3 Đới ven biển, cửa sông và thềm lục địa 35

2.2.4 Băng 37

2.3 Khí quyển 38

2.3.1 Khái niệm và vai trò của khí quyển 38

2.3.2 Sự hình thành và cấu trúc khí quyển Trái đất 38

2.3.3 Chế độ nhiệt và bức xạ và hoàn lưu khí quyển 41

2.4 Sinh quyển 43

2.4.1 Khái niệm và vai trò của sinh quyển 43

2.4.2 Hệ sinh thái, sinh khối và chu trình dinh dưỡng 43

2.4.3 Quang hợp và hô hấp 46

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2 48

Chương 3 CƠ SỞ SINH THÁI HỌC 49

3.1 Hệ sinh thái 49

3.1.1 Khái niệm hệ sinh thái 49

3.1.2 Cấu trúc hệ sinh thái 52

3.1.3 Cơ chế hoạt động và chức năng của hệ sinh thái 53

3.1.4 Cân bằng hệ sinh thái 54

3.1.5 Tính ổn định của hệ sinh thái 56

3.2 Năng lượng và chuyển hóa năng lượng trong hệ sinh thái 57

3.2.1 Dòng năng lượng trong hệ sinh thái 57

3.2.2 Chuỗi và mạng lưới thức ăn 59

3.2.3 Năng suất sinh học của hệ sinh thái 60

3.2.4 Diễn thế sinh thái 62

3.3 Các hệ sinh thái chủ yếu 64

3.3.1 Các hệ sinh thái trên cạn 64

3.3.2 Hệ sinh thái nước mặn 65

3.3.3 Hệ sinh thái nước ngọt 65

3.4 Chu trình tuần hoàn sinh địa hóa 65

3.4.1 Chu trình Carbon 66

3.4.2 Chu trình Nitơ 67

3.4.3 Chu trình P 69

3.4.4 Chu trình lưu huỳnh 71

3.4.5 Chu trình nước 71

3.4.6 Chu trình của những nguyên tố thứ yếu 72

3.5 Sự tăng trưởng và tự điều chỉnh của các quần thể sinh vật 73

3.6 Qui luật cơ bản của sinh thái học 76

3.6.1 Quy luật tác động của một nhân tố sinh thái và đồng tổ hợp nhiều

nhân tố 76

3.6.2 Quy luật tối thiểu của Liebig và sự chống chịu Shelford 76

3.6.3 Quy luật tác động qua lại giữa sinh vật với sinh vật 77

3.7 Các giải pháp bảo vệ cân bằng sinh thái 80

3.7.1 Tác động của con người tới hệ sinh thái 80

3.7.2 Các biện pháp hạn chế tác động tiêu cực của con người 81

TỔNG KẾT CHƯƠNG 3 83

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 3 83

Chương 4 Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG 84

4.1 Khái niệm ô nhiễm môi trường 84

4.2 Ô nhiễm nước 85

4.2.1 Khái niệm ô nhiễm nước 85

4.2.2 Nguồn gốc ô nhiễm nước 85

4.2.3 Phân loại ô nhiễm nước 86

4.2.4 Các tác nhân gây ô nhiễm nước 86

4.2.5 Ô nhiễm nước mặt lục địa 90

4.2.6 Ô nhiễm và suy thoái nước ngầm 93

4.2.7 Ô nhiễm biển 94

4.3 Ô nhiễm không khí 96

4.3.1 Khái niệm ô nhiễm không khí 96

4.3.2 Nguồn gây ô nhiễm không khí 96

4.3.3 Các tác nhân gây ô nhiễm không khí 100

4.3.4 Sự lan truyền chất ô nhiễm trong khí quyển 101

4.4 Ô nhiễm môi trường đất 102

4.4.1 Hệ sinh thái đất 102

4.4.2 Khái niệm ô nhiễm môi trường đất 103

4.4.3 Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường đất 104

4.4.4 Các tác nhân gây ô nhiễm môi trường đất 104

TỔNG KẾT CHƯƠNG 4 108

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 4 108

Chương 5 QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG 109

5.1 Khái quát chung về quản lý môi trường 109

5.1.1 Khái niệm cơ bản về quản lý môi trường 109

5.1.2 Mục tiêu của quản lý môi trường 109

5.1.3 Nguyên tắc công tác quản lý môi trường 110

5.1.4 Nội dung của công tác quản lý môi trường ở Việt Nam 111

5.1.5 Tổ chức quản lý Nhà nước về môi trường 112

5.2 Cơ sở khoa học của công tác quản lý môi trường 113

5.2.1 Cơ sở triết học của quản lý môi trường 113

5.2.2 Cơ sở khoa học, kỹ thuật, công nghệ của quản lý môi trường 115

5.2.3 Cơ sở kinh tế của quản lý môi trường 116

5.2.4 Cơ sở luật pháp của quản lý môi trường 116

5.3 Các công cụ quản lý môi trường 117

5.3.1 Khái niệm và phân loại công cụ quản lý môi trường 117

5.3.2 Công cụ pháp luật quản lý môi trường 118

5.3.3 Công cụ kinh tế quản lý môi trường 122

5.3.4 Công cụ kỹ thuật quản lý và phụ trợ khác 135

TỔNG KẾT CHƯƠNG 5 135

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 5 136

Chương 6 PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG 137

6.1 Khái niệm và các chỉ tiêu của phát triển 137

6.1.1 Khái niệm phát triển 137

6.1.2 Lịch sử ra đời của khái niệm Phát triển 137

6.1.3 Các chỉ tiêu phát triển kinh tế - xã hội 138

6.1.4 Cách tính chỉ số HDI 142

6.2 Khái niệm Phát triển bền vững 145

6.3 Các mục tiêu và nguyên tắc của phát triển bền vững 147

6.3.1 Trên thế giới 147

6.3.2 Ở Việt Nam 150

6.4 Mô hình phát triển bền vững 153

6.4.1 Mô hình WCED (1987) 153

6.4.2 Mô hình Jacobs và Sadler (1990) 154

6.4.3 Mô hình của Việt Nam 154

6.4.4 Mô hình của UNESCO 154

TỔNG KẾT CHƯƠNG 6 155

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 6 155

TÀI LIỆU THAM KHẢO 156

Quy chuẩn Việt Nam Quản lý môi trường Chương trình môi trường của Liên Hợp Quốc

Tổ chức Y tế thế giới

LỜI NÓI ĐẦU

Trong chương trình đào tạo ngành Khoa học môi trường, trường Đại

học Lâm nghiệp, môn học Khoa học môi trường đại cương được coi là môn

về bảo vệ môi trường của một số đề tài khoa học

Bài giảng này gồm 6 chương: Chương 1 trình bày những khái niệm chung

về môi trường, chức năng, phân loại môi trường, các vấn đề liên quan đến môi trường như khủng hoảng môi trường, sự cố và suy thoái môi trường; Chương 2 tập trung phân tích các thành phần cơ bản của môi trường; Chương 3 gồm các kiến thức về sinh thái học trong bảo vệ môi trường; Chương 4 phân tích các khía cạnh về ô nhiễm môi trường; Chương 5 đề cập những kiến thức cơ bản về quản

lý môi trường; Chương 6 đề cập đến một số kiến thức về phát triển bền vững Tham gia biên soạn bài giảng gồm:

1 TS Nguyễn Hải Hòa (chủ biên) và biên soạn chương 2, chương 3;

2 ThS Trần Thị Hương biên soạn chương 1;

3 ThS Phí Thị Hải Ninh biên soạn chương 4, chương 5;

4 ThS Nguyễn Thị Bích Hảo biên soạn chương 6

Nhóm tác giả chân thành cảm ơn các đồng nghiệp đã cung cấp tài liệu và đóng góp những ý kiến quý báu trong quá trình biên soạn, kính mong nhận được những góp ý để lần xuất bản sau được hoàn chỉnh hơn

Nhóm tác giả

Chương 1 KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Chương 1 tập trung trình bày về các khái niệm cơ bản trong khoa học môi trường như môi trường, phân loại môi trường, các vai trò và chức năng cơ bản của môi trường Trong chương này sinh viên sẽ hiểu thế nào là ngành khoa học môi trường, đối tượng và nhiệm vụ nghiên cứu của khoa học môi trường Ngoài

ra sinh viên sẽ hiểu biết về những vấn đề môi trường chính hiện nay trên thế giới

và Việt Nam, các biểu hiện chính của khủng hoảng môi trường

1.1 Khái niệm môi trường, khoa học môi trường

Có rất nhiều khái niệm về môi trường xuất phát từ đối tượng và nhiệm vụ nghiên cứu của từng ngành khoa học Do sự phát triển của khoa học - kỹ thuật, những nghiên cứu về môi trường ngày càng sâu sắc và đầy đủ hơn

Theo Điều 3, Luật bảo vệ môi trường Việt Nam Số 55/2014/QH13 ngày 23

tháng 6 năm 2014 đã đưa ra khái môi trường như sau: Môi trường là hệ thống

các yếu tố vật chất tự nhiên và nhân tạo có tác động đối với sự tồn tại và phát triển của con người và sinh vật

Ngoài ra, Môi trường còn được hiểu theo nhiều nghĩa khác nhau:

- Theo quan điểm về môi trường của sự vật, hiện tượng: Môi trường là tổng hợp các điều kiện bên ngoài có ảnh hưởng tới một vật thể hoặc một sự kiện đó Bất

cứ một vật thể, một sự kiện nào cũng tồn tại và diễn biến trong một môi trường

Ví dụ: Môi trường của một học sinh gồm: phòng học, bàn ghế, sách vở, sân

trường, vườn hoa, phòng thí nghiệm, thầy cô, bạn bè, môi trường không khí khu vực xung quanh trường…

- Theo quan điểm về môi trường sống: Môi trường bao gồm tất cả những gì bao quanh sinh vật, bao gồm tất cả các yếu tố vô sinh và hữu sinh có tác động trực tiếp hay gián tiếp lên sự sống, phát triển và sinh sản của sinh vật (Hoàng Đức Nhuận, 2000)

Ví dụ: Môi trường sống của một cây cá thể trong một rừng cây gồm: đất

(những tính chất của đất), nước, môi trường không khí, thành phần chất dinh dưỡng trong lớp thảm mục bề mặt và trong đất, các cây gỗ cá thể khác, cây bụi, thảm tươi…

Qua tìm hiểu những khái niệm về Môi trường như trên chúng ta thấy được rằng, môi trường chính là nơi mà con người nói riêng và các loài sinh vật nói chúng tồn tại và phát triển

Như vậy, thành phần môi trường là yếu tố vật chất tạo thành môi trường bao gồm đất, nước, không khí, âm thanh, ánh sáng, sinh vật, hệ sinh thái và các hình thái vật chất khác

Khoa học môi trường là ngành khoa học nghiên cứu mối quan hệ tương tác qua lại giữa con người với môi trường xung quanh nhằm mục đích bảo vệ môi trường sống của con người và sinh vật trên trái đất

Đối tượng nghiên cứu của khoa học môi trường là các thành phần môi trường trong mối quan hệ tương tác giữa môi trường và con người

Môi trường là đối tượng nghiên cứu của nhiều ngành khoa học như sinh học, hóa học, địa chất, khí tượng thủy văn Tuy nhiên, các ngành khoa học đó chỉ quan tâm đến một phần hoặc một thành phần môi trường theo nghĩa hẹp, chưa đủ điều kiện nghiên cứu và giải quyết mọi nhiệm vụ của công tác bảo vệ môi trường là quản lý và bảo vệ chất lượng các thành phần môi trường sống của con người và sinh vật trên trái đất Như vậy, có thể xem môi trường là một ngành khoa học độc lập, được xây dựng trên cơ

sở tích hợp các kiến thức của các ngành khoa học đã có cho một đối tượng chung là môi trường sống bao quanh con người với phương pháp và nội dung nghiên cứu cụ thể (Cunningham, 1995)

Nhiệm vụ của ngành khoa học môi trường: Thực tế cho thấy nghiên cứu

về môi trường rất đa dạng, được phân chia thành bốn nhóm nghiên cứu chủ yếu như sau:

- Nghiên cứu đặc điểm của các thành phần môi trường có ảnh hưởng hoặc chịu ảnh hưởng con người, nước, không khí, đất, sinh vật, hệ sinh thái, khu công nghiệp, đô thị, nông thôn Ở đây, khoa học môi trường tập trung nghiên mối quan hệ và tác động qua lại giữa con người với các thành phần của môi trường sống;

- Nghiên cứu công nghệ, kỹ thuật xử lý ô nhiễm, bảo vệ môi trường sống của con người;

- Nghiên cứu tổng hợp các biện pháp quản lý về khoa học kinh tế, luật pháp, xã hội nhằm bảo vệ môi trường;

- Nghiên cứu về phương pháp như mô hình hoá, phân tích hóa học, vật lý, sinh vật phục vụ cho những nhiệm vụ trên

1.2 Phân loại môi trường

Khái niệm về Môi trường rất rộng lớn, tùy vào từng ngữ cảnh, đối tượng nghiên cứu mà người ta phân thành các loại môi trường khác nhau như: môi trường bên trong, môi trường bên ngoài (khi so sánh môi trường của một chủ thể có không gian chứa), môi trường vật lý, môi trường sinh thái, môi trường xã hội (khi căn cứ vào bản chất của từng loại môi trường)… Tuy nhiên, để thuận lợi trong việc nghiên cứu các vấn đề liên quan đến môi trường, thông thường người ta dựa vào chức năng để phân loại môi trường

Theo chức năng, môi trường được chia ra làm 3 loại:

- Môi trường tự nhiên: Bao gồm các yếu tố vật lý, hóa học, sinh học tồn tại khách quan, ngoài ý muốn của con người, rất nhiều trong số đó cũng chịu nhiều tác động của con người Ví dụ: đất, nước, không khí, các loài động thực vật hoang dã, rừng nguyên sinh, biển, sông, suối…;

- Môi trường nhân tạo: Bao gồm tất cả các nhân tố do con người tạo nên hoặc biến đổi thành những tiện nghi trong cuộc sống như nhà ở, đường giao thông, trường học, khu đô thị, công viên, khu vui chơi giải trí…;

- Môi trường xã hội: Là tổng thể các mối quan hệ giữa con người với con người, đó là chính trị, văn hóa, phong tục tập quán, luật lệ, thể chế, quy định ở các cấp khác nhau Môi trường xã hội định hướng hoạt động của con người theo một khuôn khổ nhất định, duy trì sự ổn định và trật tự xã hội, tạo nên sức mạnh tập thể thuận lợi cho sự phát triển, làm cho cuộc sống của con người mang những đặc thù khác với các loài sinh vật khác

1.3 Chức năng của môi trường

Các chức năng cơ bản của Môi trường:

- Môi trường là không gian sống của con người và các loài sinh vật;

- Môi trường là nơi cung cấp tài nguyên cần thiết cho cuộc sống và hoạt động sản xuất của con người;

- Môi trường là nơi chứa đựng và đồng hóa các chất thải do con người tạo

ra trong cuộc sống và hoạt động sản xuất;

- Môi trường là nơi lưu trữ và cung cấp thông tin cho con người;

- Môi trường là nơi giảm nhẹ các tác động có hại của thiên nhiên tới con người và sinh vật trên Trái đất

1.3.1 Môi trường là không gian sinh sống của con người và các loài sinh vật

Mọi sinh vật trên Trái đất đều cần một khoảng không gian để tồn tại và phát triển Trong cuộc sống hàng ngày, con người cần không gian để phục vụ

cho các hoạt động sống như: nhà ở, nơi nghỉ ngơi, đất để sản xuất nông, lâm nghiệp, thủy sản, kho tàng, bến cảng… Trung bình mỗi ngày mỗi người cần khoảng 4 m3

không khí sạch để hít thở; 2,5 lít nước để uống, một lượng lương thực, thực phẩm tương ứng với 2.000 - 2.400 kalo Bằng cách trực tiếp hoặc gián tiếp, con người lấy những thứ đó từ tự nhiên Như vậy, con người đòi hỏi môi trường phải có chức năng cung cấp một phạm vi không gian thích hợp cho mỗi người Hay nói cách khác, môi trường là không gian sống của con người, không gian này phải đạt những tiêu chuẩn nhất định về các yếu tố vật lý, hóa học, sinh học, cảnh quan và xã hội Tuy nhiên, để đảm bảo chất lượng cuộc sống của con người, chức năng không gian sống cần đảm bảo hai yếu tố sau: (1) Khoảng không gian gồm diện tích và thể tích của không gian; (2) Chất lượng môi trường của không gian đó

Với chức năng là không gian sống, môi trường có những chức năng cụ thể như sau:

- Chức năng xây dựng: Cung cấp mặt bằng và nền móng cho các khu đô thị, khu công nghiệp, kiến trúc hạ tầng và nông thôn;

- Chức năng vận tải: Cung cấp mặt bằng và không gian cho việc xây dựng các công trình giao thông thủy, bộ và hàng không;

- Chức năng cung cấp mặt bằng cho sự phân hủy chất thải (nhân tạo);

- Chức năng giải trí của con người: Cung cấp mặt bằng và không gian cho hoạt động giải trí ngoài trời của con người;

- Chức năng cung cấp mặt bằng và không gian xây dựng các hồ chứa;

- Chức năng cung cấp mặt bằng và các yếu tố cần thiết khác cho hoạt động canh tác nông nghiệp, nuôi trồng thủy hải sản

Diện tích không gian sống bình quân của con người trên Trái đất đang ngày càng bị thu hẹp do dân số ngày càng gia tăng, do quỹ đất ngày càng bị suy thoái,

ô nhiễm Tuy nhiên, con nguời luôn cần một khoảng không gian riêng cho nhà

ở, sản xuất lương thực và tái tạo chất lượng môi trường Con người có thể mở rộng không gian sống bằng cách khai thác và chuyển đổi chức năng sử dụng của các loại không gian khác như: khai hoang, phá rừng, cải tạo các vùng đất, tận dụng không gian bên trên… Con người luôn cần không gian sống với chất lượng tốt, vì vậy con người cần phải có một không gian để tái tạo lại chất lượng môi trường đã bị các hoạt động sản xuất làm suy giảm Việc khai thác quá mức

không gian và các dạng tài nguyên thiên nhiên có thể làm cho chất lượng không gian sống trên Trái đất không thể phục hồi được Do đó, trong việc sử dụng không gian sống và mối quan hệ với tự nhiên, con người cần chú ý tới tính chất

tự cân bằng của môi trường, nghĩa là khả năng môi trường có thể chịu đựng được trong điều kiện khó khăn nhất

Bảng 1.1 Sự suy giảm diện tích đất bình quân đầu người trên thế giới

và sử dụng phục vụ cho các nhu cầu phát triển của con người

Như vậy, môi trường là cung cấp tài nguyên, nơi con người có thể khai thác nguồn vật liệu và năng lượng cần thiết cho hoạt động sản xuất và cuộc sống như đất, nước, không khí, khoáng sản và các dạng năng lượng như gỗ, củi, nắng, gió

Trong lịch sử phát triển, loài người đã trải qua nhiều giai đoạn Từ thời khởi nguyên con người đã biết duy trì sự sống bằng cách săn bắt, hái lượm Sau

đó, sử dụng đồ đá để canh tác (cách đây khoảng 14 - 15 nghìn năm), cho đến khi phát minh ra máy hơi nước (vào thế kỷ 18) - đánh dấu sự khởi đầu của công

cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trong mọi lĩnh vực Xét về bản chất thì mọi hoạt động của con người để tồn tại và phát triển đều nhằm vào việc khai thác các

hệ thống sinh thái tự nhiên thông qua lao động, các thiết bị máy móc, công nghệ

kỹ thuật và trí tuệ Đó là các nguồn vật liệu và năng lượng cần thiết cho hoạt động sản xuất và cuộc sống như: đất, nước, không khí, khoáng sản và các dạng năng lượng như gỗ, củi, năng lượng mặt trời, gió Mọi sản phẩm công - nông - lâm - ngư nghiệp, văn hóa, du lịch của con người đều bắt nguồn từ dạng vật chất tồn tại trên Trái đất và không gian bao quanh Trái đất Như vậy, rõ ràng môi trường là nguồn cung cấp tài nguyên cần thiết cho con người

Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, con người ngày càng tăng cường khai thác các dạng tài nguyên mới và gia tăng số lượng khai thác, tạo ra các dạng sản phẩm mới có tác động mạnh mẽ tới chất lượng môi trường sống

Chức năng cung cấp tài nguyên của môi trường còn gọi là nhóm chức năng sản xuất tự nhiên, nó được chia nhỏ thành các dạng tài nguyên như sau:

- Rừng tự nhiên: Có chứa năng cung cấp nước, bảo tồn tính đa dạng

sinh học 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 các nguồn thủy hải sản;

- Động thực vật: Cung cấp lượng thực, thực phẩm và các nguồn gen quí hiếm;

- Không khí, nhiệt độ, năng lượng mặt trời, gió và nước: Để con người,

động vật hít thở, cây cối ra hoa kết trái;

- Các loại quặng, khoáng sản và dầu mỏ: Cung cấp năng lượng và nguyên

liệu cho các hoạt động sản xuất công nghiệp

1.3.3 Môi trường là nơi chứa đựng và đồng hóa các chất thải

Trong quá trình sản xuất và tiêu dùng vật chất, con người không ngừng tạo

ra các chất thải, phần lớn chúng được đưa vào môi trường Tại đây, dưới tác động của các vi sinh vật và các yếu tố môi trường khác, các chất thải sẽ bị phân hủy, biến đổi từ phức tạp thành đơn giản và tham gia vào hàng loạt các quá trình sinh địa hóa phức tạp

Trong thời kỳ sơ khai, khi dân số thế giới còn ít, lượng chất thải ra không nhiều, các quá trình phân hủy tự nhiên có thể làm cho chúng sau một thời gian biến đổi nhất định sau đó trở lại trạng thái nguyên liệu tự nhiên Tuy nhiên, sự

gia tăng dân số thế giới nhanh chóng, quá trình công nghiệp hóa, đô thị hóa làm số lượng chất thải tăng lên không ngừng dẫn đến chức năng này ở nhiều nơi nhiều chỗ trở nên quá tải, gây ô nhiễm môi trường Khả năng tiếp nhận và phân hủy chất thải trong một khu vực nhất định được gọi là khả năng đệm (buffer capacity) của khu vực đó Khi lượng chất thải lớn hơn khả năng đệm hoặc thành phần chất thải có nhiều chất độc, vi sinh vật gặp nhiều khó khăn trong quá trình phân hủy thì chất lượng môi trường sẽ giảm và môi trường có thể bị ô nhiễm

Có thể phân loại chi tiết chức năng này thành các loại sau:

- Chức năng biến đổi lý - hóa: Pha loãng, phân hủy hóa học nhờ ánh sáng,

hấp thụ, tách chiết các vật thải và độc tố;

- Chức năng biến đổi sinh hóa: Hấp thụ các chất dư thừa, chu trình nitơ và

cacbon, khử chất độc bằng con đường sinh hóa;

- Chức năng biến đổi sinh học: Khoáng hóa các chất thải hữu cơ, mùn hóa,

amôn hóa, nitrat hóa và phản nitrat hóa

1.3.4 Môi trường là nơi lưu trữ và cung cấp thông tin cho con người

Môi trường Trái đất được coi là nơi lưu trữ và cung cấp thông tin cho con người Bởi vì, chính môi trường Trái đất là nơi: Cung cấp sự ghi chép và 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 đối với con người và sinh vật sống trên Trái đất như phản ứng sinh lý cơ thể sống trước khi xảy ra các tai biến

tự nhiên và các hiện tượng tai biến tự nhiên, đặc biệt là bão, động đất và núi lửa; lưu trữ và cung cấp cho con người sự đa dạng các nguồn gen, các loài động thực vật, các hệ sinh thái tự nhiên, nhân tạo, các vẻ đẹp cảnh quan có giá trị thẩm mỹ, tôn giáo và các giá trị văn hóa khác

1.3.5 Chức năng giảm nhẹ các tác động có hại của thiên nhiên tới con người

và sinh vật trên Trái đất

Trái đất trở thành nơi sinh sống của con người và các sinh vật nhờ một số các điều kiện môi trường đặc biệt: Nhiệt độ không khí không quá cao, nồng độ ôxy và các khí khác tương đối ổn định, cân bằng nước ở đại dương và trong đất liền Tất cả các điều kiện đó cho đến nay, chưa tìm thấy trên một hành tinh nào khác trong và ngoài hệ mặt trời Sự phát sinh và phát triển sự sống diễn ra bình thường trên Trái đất là nhờ hoạt động của hệ thống các thành phần của môi trường Trái đất như khí quyển, thủy quyển, sinh quyển và thạch quyển

Khí quyển giữ cho nhiệt độ trái đất tương đối ổn định 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 nhẹ tác động tiêu cực của thiên tai tới con người và sinh vật

Sinh quyển (Hệ sinh thái rừng) giảm nhẹ thiên tai, bão lũ, điều hòa không khí…

1.4 Sự cố môi trường

1.4.1 Khái niệm sự cố môi trường

Theo Điều 3, Luật bảo vệ môi trường Việt Nam Số 55/2014/QH13 ngày 23 tháng 6 năm 2014, sự cố môi trường là sự cố xảy ra trong quá trình hoạt động của con người hoặc biến đổi của tự nhiên, gây ô nhiễm, suy thoái hoặc biến đổi môi trường nghiêm trọng

Con đường dẫn tới các sự cố môi trường xuất phát từ những mối nguy hại

và rủi ro môi trường Trong đó, mối nguy hại (Hazard) được định nghĩa là tiềm năng của một vấn đề hay trường hợp là nguyên nhân của những tác hại tạo ra những tác động bất lợi cho cộng đồng hay tổn thất về tài sản, tính mạng con người trong những điều kiện cụ thể

Rủi ro môi trường (Environmental Risk) là khả năng mà điều kiện môi trường, khi bị thay đổi bởi hoạt động của con người, có thể gây ra các tác động

có hại cho một đối tượng nào đó Các đối tượng bao gồm sức khỏe, tính mạng con người, hệ sinh thái và xã hội Tác nhân gây rủi ro có thể là tác nhân hóa học (chất dinh dưỡng, kim loại nặng, thuốc bảo vệ thực vật ), sinh học (vi trùng, vi khuẩn gây bệnh ), vật lý (nhiệt độ, các chất lơ lửng trong nước ) hay các hành động mang tính cơ học (chặt phá cây, đánh bắt quá mức ) Các đối tượng rủi ro

và tác nhân gây rủi ro nằm trong mối quan hệ rất phức tạp và được thể hiện bằng một sơ đồ, gọi là đường truyền rủi ro

Như vậy, rủi ro được định nghĩa là xác suất của một tác động bất lợi lên con người và môi trường do tiếp xúc với mối nguy hại Rủi ro thường biểu diễn xác suất xảy ra tác động có hại khi hậu quả của sự thiệt hại tính toán được

1.4.2 Một số sự cố môi trường trên thế giới và Việt Nam

 Trên thế giới

Thống kê các sự cố, rủi ro môi trường chủ yếu ở 63 quốc gia trên thế giới

và cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ Theo khảo sát của các nhà khoa học của viện Bảo tồn tự nhiên và nguồn tài nguyên quốc tế kết hợp với Chương trình phát triển của Liên hợp quốc đã tiến hành khảo sát ở 63 quốc gia về các trường hợp rủi ro môi trường thường gặp được thống kê theo bảng 1.3

Bảng 1.3 Các trường hợp về rủi ro môi trường thường gặp ở một số quốc gia

TT Tên các rủi ro môi trường Số quốc gia (trong tổng số 63 quốc gia) %

Bảng 1.4 Các vấn đề rủi ro môi trường và mức độ nghiêm trọng

TT Các vấn đề rủi ro môi trường % trả lời ở mức độ rủi ro môi

Đặc biệt trong năm 2006, 2007 tại ven biển các tỉnh niềm Trung và niềm Nam đã xảy ra một số sự cố tràn dầu không rõ nguồn gốc, nhất là từ tháng 1 năm 2007 đến tháng 6 năm 2007, có rất nhiều vệt dầu trôi dạt dọc bờ biển của

20 tỉnh từ đảo Bạch Long Vĩ tới Mũi Cà Mau

Thực tế hiện nay, kỹ thuật trang thiết bị, nguồn nhân lực dành cho quan trắc, truy tìm nguồn gốc gây ra và khắc phục sự cố tràn dầu tại Việt Nam còn nhiều hạn chế

- Việc khai thác than gây bồi lấp các hồ chứa nước:

Tháng 1 năm 1999 tại Quảng Ninh, việc khai thác than ở 2 mỏ Tùng Bạch

và Mạo Khê làm trôi đất đá gây bồi lấp lòng hồ, làm giảm dung tích chứa nước của 7 hồ trong số 14 hồ trong vùng từ 10 đến 20% Mặt khác cũng làm axit hóa nước hồ, không đảm bảo nước tưới tiêu nông nghiệp và sinh hoạt của nhân dân

3 xã Hoàng Đế, Hồng Thái Tây, Hồng Thái Đông và gây ăn mòn đối với các công trình đập, cống

- Công ty VEDAN gây ô nhiễm môi trường trên sông Thị Vải:

Công ty sản xuất bột ngọt VEDAN được xây dựng trên bờ sông Thị Vải (Đồng Nai) do nước ngoài đầu tư xây dựng trước khi có Luật Bảo vệ môi trường Tuy công ty đã có hệ thống xử lý nước thải nhưng không đạt Quy chuẩn môi trường, đã gây ra ô nhiễm môi trường nước sông Thị Vải, gây thiệt hại lớn đối với nhân dân các huyện Nhơn Thạch, Long Thành, Tân Thành, Cần Giờ nên

đã có nhiều đơn kiện đòi bồi thường thiệt hại Ngày 18/11/1995, giám đốc sở Khoa học, Công nghệ và Môi trường tỉnh Đồng Nai đã tổ chức cuộc họp với giám đốc công ty VEDAN và lãnh đạo của 4 huyện trên tiến hành thương lượng, tuy rất căng thẳng nhưng cuối cùng đã đi đến thống nhất là công ty VEDAN đền

bù thiệt hại với tổng số tiền là 15 tỷ đồng

1.5 Khủng hoảng môi trrường

1.5.1 Khái niệm khủng hoảng môi trường

Khái niệm khủng hoảng môi trường là sự suy thoái chất lượng môi trường sống ở quy mô toàn cầu, đe dọa cuộc sống của loài người trên Trái đất

Báo cáo tổng quan Môi trường toàn cầu năm 2000 của UNEP - một sản phẩm của hơn 850 tác giả trên khắp thế giới - đã đưa ra những đánh giá tổng hợp

về môi trường toàn cầu khi bước sang một thiên niên kỷ mới Báo cáo đã phân tích hai xu hướng bao trùm khi loài người bước sang thiên niên kỷ thứ 3:

- Thứ nhất: Các hệ sinh thái và sinh thái nhân văn toàn cầu bị đe dọa bởi sự mất cân bằng sâu sắc trong năng suất, phân bố hàng hóa và dịch vụ Thế giới có

sự phân hóa rõ rệt, giữa một bên là những người sống trong phồn thịnh, dư thừa

về của cải vật chất và một bên là những người sống trong sự nghèo khó;

- Thứ hai: Thế giới hiện nay đang ngày càng bị biến đổi, trong đó, sự phối hợp quản lý môi trường ở quy mô quốc tế luôn bị tụt hậu so với sự phát triển kinh tế - xã hội Những thành quả về môi trường thu được nhờ công nghệ và những chính sách mới không theo kịp nhịp độ, quy mô gia tăng dân số và phát triển kinh tế

Nguyên nhân sâu xa nhất của khủng hoảng môi trường đều liên quan đến vấn đề dân số Mối quan hệ giữa khủng khoảng môi trường với con người được thể hiện công thức dưới đây:

+ C: Là mức độ tiêu thụ tài nguyên trên đầu người;

+ E: Kết quả tác động của một đơn vị tài nguyên được khai thác đến môi trường

1.5.2 Các biểu hiện khủng hoảng môi trường

Ô nhiễm không khí: Là hàm lượng các khí SO2, CO2, bụi… tại các khu công nghiệp, đô thị… vượt quá tiêu chuẩn cho phép

Hiệu ứng nhà kính gia tăng: Do sự gia tăng khí CO2 (từ 0,028% năm 1850 đến 0,035% năm 1960) và các khí nhà kính khác (CH4, CFC…), làm cho nhiệt

độ bề mặt trái đất tăng lên 0,60C trong vòng 100 năm qua và khoảng 10

C trong

50 năm tới Nhiệt độ gia tăng làm ảnh hưởng đến nhiều mặt của Trái đất như: Làm băng tan, mực nước biển dâng cao; ảnh hưởng đến điều kiện sống của nhiều loài trên trái đất; gây ra biến đổi khí hậu quy mô toàn cầu…

Tầng ozon bị phá hủy: Tầng ozon có nhiệm vụ bảo vệ, chặn đứng các tia

tử ngoại có ảnh hưởng xấu đến sự sống trên Trái đất Tầng chứa khí ozon ở độ cao 1.825 km có khả năng hấp thụ trên 90% tia tử ngoại trong bức xạ mặt trời Khi lượng ozon bị suy giảm, lượng tia tử ngoại chiếu xuống mặt đất gia tăng, gây ung thư da, suy giảm hệ miễn dịch ở người, giảm năng suất sinh học của động thực vật

Tháng 10/1985, các nhà khoa học Anh phát hiện một lỗ thủng ở tầng ozon ở Nam cực, to bằng diện tích nước Mỹ Năm 1987, các nhà khoa học Đức phát hiện hiện tượng thủng tầng ozon ở vùng trời Bắc cực Hiện nay, nhiều thành phố lớn và vùng gần cực Trái đất đã tồn tại lỗ thủng tầng ozon Nguyên nhân chủ yếu gây ra

sự suy thoái và thủng tầng ozon là việc sử dụng khí cloro fluoro cacbon (còn gọi là CFC), các khí NOx, CO2

Sa mạc hóa đất đai: Do nhiều nguyên nhân như bạc màu, mặn hóa, phèn hóa,

khô hạn Bên cạnh đó, việc sử dụng đất canh tác cho các mục đích phi nông nghiệp đang gia tăng Hiện nay, có 14 triệu km2

đất canh tác, theo dự báo vào đầu thế kỷ XXI một phần ba diện tích này bị sử dụng vào mục đích phi nông nghiệp

Nguồn nước bị ô nhiễm nghiêm trọng: Nước mưa bị axít hóa, nước ngầm bị

ô nhiễm và khai thác quá mức, nước sông bị ô nhiễm do chất thải công nghiệp

và nước thải của các thành phố lớn

Ô nhiễm biển đang xảy ra với mức độ ngày càng tăng: Nguyên nhân ô

nhiễm này chủ yếu do khai thác và vận chuyển dầu, khai thác khoáng sản biển, nước thải từ lục địa, xả đổ chất thải rắn, kể cả chất thải phóng xạ xuống biển Ô

nhiễm biển đe dọa tài nguyên sinh vật biển và môi trường biển

Rừng đang bị suy giảm về số lượng và chất lượng: Rừng, đất rừng và đồng

cỏ hiện đang bị suy thoái hoặc bị triệt phá mạnh mẽ Hiện nay toàn thế giới có khoảng 3 tỷ ha rừng với lượng gỗ khoảng 300 tỷ m3 Hàng năm, khoảng 30 triệu

ha rừng bị suy giảm do khai thác gỗ và các nguyên nhân khác Nhiều khu rừng nhiệt đới đang bị khai thác và hủy diệt, trong đó có các khu rừng ở khu vực Đông Nam Á Nguyên nhân chính suy giảm diện tích rừng là khai thác gỗ củi quá mức, mở rộng diện tích đất nông nghiệp, xây dựng các công trình công nghiệp và dân sinh, do khí hậu thay đổi…

Số loài động - thực vật bị suy giảm: Các loài động - thực vật qua quá

trình tiến hoá hàng trăm triệu năm đã đóng góp phần quan trọng trong việc duy trì sự cân bằng môi trường trên trái đất, ổn định khí hậu, làm sạch các nguồn nước, hạn chế xói mòn, làm tăng độ phì của đất… Sự đa dạng của tự nhiên cũng là nguồn nguyên - vật liệu quý giá cho nhiều ngành công nghiệp, nguồn dược liệu, lương thực - thực phẩm lâu dài của nhân loại và là nguồn gen phong phú để tạo ra các giống, loài mới Hiện nay, tổng số loài sinh vật

đã biết là 30 triệu, so với khoảng 100 triệu loài có thể phát hiện trên trái đất Hàng năm trung bình có 30.000 loài bị diệt chủng Nguyên nhân là do sự suy thoái chất lượng môi trường sống, mất nơi cư trú, khai thác và săn bắn quá mức và các nguyên nhân tự nhiên khác

Rác thải gia tăng và đe dọa môi trường sống của con người: Cùng với sự

phát triển của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật, con người ngày càng tiêu thụ sản phẩm nhiều hơn, điều đó đồng nghĩa với việc chất thải ra ngày càng nhiều Hiện nay, bình quân mỗi một người tạo ra 0,5 - 1 kg rác thải sinh hoạt/ngày, 10 kg chất thải công nghiệp và 30 kg chất thải liên quan khác/ngày Tốc độ xả thải trong sản xuất và trong sinh hoạt nhanh hơn tốc độ xử lí đã và đang gây áp lực đến môi trường, đây là một trong nhiều nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

TỔNG KẾT CHƯƠNG 1

Kết thúc chương 1, người học viên cần nắm được những kiến thức sau:

- Các khái niệm về môi trường, ô nhiễm môi trường, sự cố môi trường, khủng khoảng môi trường;

- Các chức năng cơ bản của môi trường

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1

1 Khái niệm môi trường, khoa học môi trường, mối quan hệ giữa con người và môi trường?

2 Thành phần và phân loại môi trường Phân biệt các loại môi trường?

3 Chức năng môi trường Vai trò của môi trường đối với con người Sự tác động của con người tới các chức năng môi trường?

4 Khái niệm sự cố môi trường, phân loại sự cố môi trường, các sự cố môi trường điển hình trên thế giới và Việt Nam?

5 Khái niệm khủng hoảng môi trường, các biểu hiện của khủng hoảng môi trường?

Chương 2 THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MÔI TRƯỜNG

Chương 2 cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản về vai trò các thành phần môi trường, sự hình thành cũng như cấu trúc của từng thành phần, mối tương tác giữa các thành phần môi trường với nhau Sau khi học xong chương này, người học sẽ nắm được khái niệm về từng thành phần môi trường, giải thích cơ chế hình thành và phân tích sự ảnh hưởng của từng thành phần đến

sự sống trên Trái đất

2.1 Thạch quyển

2.1.1 Khái niệm và vai trò của thạch quyển

Thạch quyển là lớp vỏ cứng ngoài cùng nhất của Trái đất, bao gồm vỏ

đất và 2 ÷ 8 km dưới đáy biển Thành phần vật lý và tính chất hóa học của Thạch quyển nhìn chung là tương đối ổn định và có ảnh hưởng lớn đến sự sống trên mặt địa cầu

Đất là một hỗn hợp phức tạp của các hợp chất vô cơ, hữu cơ, không khí, nước và là một bộ phận quan trọng nhất của Thạch quyển Đất trồng trọt, rừng, khoáng sản là những tài nguyên đang được con người khai thác triệt để, dẫn đến những nguy cơ cạn kiệt

2.1.2 Sự hình thành và cấu trúc của Trái đất

2.1.2.1 Cấu trúc của hệ Mặt trời

Hệ Mặt trời hay Thái Dương Hệ là một trong hàng triệu hệ thống thuộc một thiên hà có tên là Ngân Hà, có khoảng 400 triệu thiên hà như vậy trong vũ trụ (Lynn Bresler, 1997) Mặt trời là thiên thể trung tâm chiếu sáng cho toàn hệ, một số thông tin cơ bản về Mặt trời

Mặt trời là một khối cầu lửa khổng lồ với nhiệt độ bề mặt trên 6.000o

C Khối lượng Mặt Trời chiếm tới 99,87% tổng khối lượng toàn hệ và gấp 332.000 lần khối lượng Trái đất

Đường kính Mặt trời là 695.000 km, gấp 109,2 lần đường kính Trái đất (6.371 km)

Tỷ trọng trung bình đạt 1,41 g/cm3, nhiều nơi lên tới 117 g/cm3

Nhiệt của Mặt trời là do các phản ứng nhiệt hạch, do đó thành phần nguyên

tố cấu tạo Mặt trời chủ yếu là hydro và heli Cứ mỗi giây có khoảng 5 triệu tấn

vật chất bị thiêu đốt nhưng trong suốt gần 5 tỷ năm qua Mặt trời mới chỉ thiêu đốt một lượng khoảng 1/7.500 khối lượng của nó (Lynn Bresler, 1997)

Trong quá trình hoạt động của Mặt trời, có chu kỳ mang tính mạch động,

đó là thời kỳ hoạt động tích cực xen với thời kỳ “yên tĩnh” hơn khi xuất hiện các vết đen, kéo dài trong khoảng 11 năm Ngoài ra, còn có chu kỳ xuất hiện từ trường mạnh nhất khi có vết đen Mặt trời, kéo dài trong khoảng 22 năm

Hệ Mặt Trời có 9 hành tinh (sắp xếp theo thứ tự từ khoảng cách gần tới xa

so với Mặt trời): Sao Thủy (Mercury), Sao Kim (Venus), Trái đất, Sao Hỏa (Mars), Sao Mộc (Jupiter), Sao Thổ (Saturn), Sao Thiên Vương (Uran), Sao Hải Vương (Nepturn), Sao Diêm Vương (Pluton) Tuy nhiên, gần đây một số nhà khoa học Mỹ đã đưa ra một công bố gây nhiều tranh cãi đó là, họ đã đưa Sao Diêm Vương ra khỏi danh sách các Hành tinh trong hệ Mặt trời do sự thay đổi

về kích thước Các hành tinh trong hệ Mặt trời lại được chia thành hai nhóm: nhóm hành tinh vòng trong và nhóm hành tinh vòng ngoài

Nhóm hành tinh vòng trong gồm: Sao Thủy, Sao Kim, Trái đất, Sao Hoả

Đặc điểm chung của nhóm hành tinh vòng trong là có kích thước bé, tỷ trọng lớn, tốc độ quay quanh trục không lớn, khối lượng khí quyển không lớn so với kích thước hành tinh Các hành tinh: Sao Thủy, Sao Kim, Sao Hỏa còn được gọi

là “Á địa cầu” hay “Hành tinh đất” do có nhiều đặc điểm gần gũi với Trái đất

Nhóm hành tinh vòng ngoài: Gồm các hành tinh còn lại là Sao Mộc, Sao

Thổ, Sao Thiên Vương, Sao Hải Vương, Sao Diêm Vương Đặc điểm chung của nhóm là có kích thước lớn, tỷ trọng bé, được bao bọc bởi lớp khí quyển dày đặc (thành phần chủ yếu gồm Hydro và Heli)

Ngoài ra, hệ Mặt Trời còn có 38 vệ tinh, nhiều tiểu hành tinh, thiên thạch

và Sao Chổi Quỹ đạo của các hành tinh trong hệ Mặt trời nằm trên cùng một mặt phẳng của xích đạo Mặt trời và gần như tròn xoay Hướng xoay của các hành tinh xung quanh Mặt trời trùng với hướng xoay của bản thân Mặt trời

2.1.2.2 Cấu trúc của Trái đất

- Những thông tin cơ bản về Trái đất:

+ Đặc điểm: Trái đất có khối lượng đặc xít nhất trong số các hành tinh

vòng trong;

+ Vệ tinh: Mặt trăng là vệ tinh duy nhất của Trái đất Mặt trăng không có

khí quyển và thủy quyển Thời gian quay của Mặt trăng quanh trục trùng với thời gian nó quay quanh Trái đất, do đó từ Trái đất ta luôn luôn chỉ nhìn được

một phía của Mặt trăng Mặt trăng có những tác động nhất định tới Trái đất như sức hút của Mặt trăng là nguyên nhân gây nên hiện tượng thủy triều;

+ Chuyển động: Trái đất xoay quanh trục của nó mỗi vòng trong một ngày

đêm, tiếp theo đó, Trái đất lại quay quanh Mặt trời theo chiều ngược chiều kim đồng hồ và theo quỹ đạo hình Elip, một vòng quay của Trái đất quanh Mặt trời hết một năm (chính xác là 365 ngày và ¼ ngày)

Khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trời thay đổi trong một chu kỳ quay của Trái đất, dẫn tới tốc độ chuyển động của Trái đất thay đổi (tuân theo quy luật của lực hấp dẫn), có nghĩa là càng gần Mặt trời thì vận tốc càng nhanh và ngược lại, tại điểm xa nhất vận tốc đạt 29,72 km/s, tại điểm gần nhất: vận tốc đạt 30,27 km/s, song độ sai khác không lớn lắm nên người ta vẫn thường lấy vận tốc trung bình là 30 km/s

- Hình dạng, kích thước và tỷ trọng của Trái đất:

Hình dạng: Trái đất có dạng hình học phức tạp, không đồng nhất, được

xem gần nhất là có dạng hình Geoid Thông thường, người ta hiểu Trái đất có dạng hình cầu (nên được gọi là Địa Cầu) Tuy nhiên, hình dạng Trái đất không hoàn toàn giống với dạng cầu hình học, thêm vào đó bề mặt Trái đất rất phức tạp do có nhiều cấu trúc địa hình tồn tại như cấu trúc địa hình đồi núi, cấu trúc đại dương… Do đó, Trái đất được xem là có dạng gần với hình tròn xoay (Elipsoid) có trục ngắn nối liền hai địa cực và là trục xoay của Elip này, bán kính Trái đất theo trục tới cực là 6.356,863 km, ngoài ra, người ta còn phát hiện ra bán kính theo trục về phía Bắc cực lớn hơn bán kính theo trục về phía Nam cực một khoảng là: Rn – Rs = 242 km Bán kính ở Xích đạo là 6.372,245 km, song bản thân xích đạo cũng không phải là một vòng tròn hình học, bán kính xích đạo lớn nhất ở kinh độ 14o

và bé nhất ở kinh độ 105o Như vậy, Trái đất không còn là một hình Elip hai trục mà là Elipsoid ba trục Như vậy, hình dạng Trái đất không thể được coi như một dạng hình học đều đặn mà là một dạng hình học phức tạp Để hình dung gần đúng hình dạng Trái đất, người ta gọi Trái đất có hình Geoid

Độ dẹt của Elipsoid là:

3 , 298

1 Re

kg K

gR

2

10 976 , 5

- Tính chất lý - hóa của Trái đất:

Trọng lực: Do sức hút của Trái đất tạo nên Trọng lực tỷ lệ nghịch với

bình phương khoảng cách đến tâm Trái đất, vì thế ở địa cực trọng lực lớn hơn

ở Xích đạo

Nhiệt của Trái đất: Nhiệt của Trái đất có hai nguồn chính là nhiệt từ Mặt

trời (ngoại nhiệt) và nhiệt do bản thân Trái đất sinh ra (nội nhiệt)

+ Ngoại nhiệt: Nhiệt lượng từ Mặt trời chiếu tới Trái đất đạt khoảng 1,26.1021 calo, khoảng 37% lượng nhiệt đó phát tán lại vào khoảng không vũ trụ Khoảng 0,46.1021

calo được Trái đất hấp thụ và chuyển thành các dạng năng lượng khác của mình Nhờ có năng lượng từ Mặt trời đã làm xuất hiện các hiện tượng mây, mưa, gió, là năng lượng cơ sở cho mọi hoạt động sống của sinh vật trên Trái đất Năng lượng Mặt trời còn là động lực của tất cả các quá trình địa chất xảy ra trên bề mặt Trái đất như: phá hủy đá, vận chuyển và trầm đọng… + Nội nhiệt: Sinh ra từ lòng Trái đất có thể do các phản ứng nhiệt hạch, phản ứng hóa học Nội nhiệt tuy không lớn nhưng có ý nghĩa quan trọng đối với các hoạt động địa chất Bắt đầu từ một độ sâu nào đó thì nhiệt do Mặt trời cung cấp sẽ ít có ý nghĩa

+ Phân đới nhiệt theo độ sâu: Đới nhiệt thay đổi theo thời gian, nhiệt độ

thay đổi tùy thuộc vào lượng nhiệt do Mặt trời cung cấp, được phân thành 3 tầng

từ trên xuống: Tầng có nhiệt thay đổi hàng ngày; tầng có nhiệt ổn định theo mùa; tầng có nhiệt ổn định theo năm

(6 ngàn tỉ tỉ tấn)

Đới không chịu ảnh hưởng của nhiệt do Mặt trời cung cấp nhiệt độ tăng dần theo độ sâu Độ sâu của đới này so với mặt đất tùy thuộc vào từng vùng địa

lý và cấu trúc địa chất bên dưới

Ví dụ: Vùng ôn đới 20 - 30 m, vùng khí hậu lục địa 40 m Cứ xuống sâu

100 m thì nhiệt độ tăng lên 3oC, số tăng nhiệt độ theo độ sâu được gọi là độ địa nhiệt suất Số tăng bề sâu để nhiệt độ tăng lên 1oC được gọi là Độ địa nhiệt cấp

Độ địa nhiệt cấp thay đổi tùy vùng, vùng có cấu trúc địa chất ổn định độ địa nhiệt cấp là 33 m, vùng núi lửa hoạt động độ địa nhiệt cấp 1,5 m Độ địa nhiệt cấp có ý nghĩa quan trọng trong việc khai thác khoáng, nếu nhiệt độ hầm lò tăng cao thì công nhân không làm việc được Hiện tại, các nhà khoa học vẫn chưa xác định được một cách chính xác nhiệt độ ở sâu trong lòng đất là bao nhiêu độ, nhưng nếu tính theo địa nhiệt cấp thì nhiệt độ có thể lên tới 5.000o

C, song trên thực tế khó có thể đạt được nhiệt độ 3.000 ÷ 5.000o

C

+ Thành phần hóa học của Trái đất: Hiện nay, các nhà khoa học mới chỉ

biết được chính xác thành phần hóa học của vỏ Trái đất ở độ sâu ít hơn 16 km, sâu hơn thì chỉ có thể dự đoán Chỉ số Clarke cho biết hàm lượng trung bình của từng nguyên tố hóa học trong vỏ Trái đất, thể hiện bằng phần trăm trọng lượng hoặc khối lượng

Bảng 2.1 Chỉ số Clarke theo trọng lượng của một số nguyên tố chính

Nguyên tố (% trọng lượng) Chỉ số Clarke Nguyên tố Chỉ số Clarke (trọng lượng)

do nhiều nguyên nhân như sự rơi của thiên thạch và tectit, sự phát tán các khí nhẹ, do phóng xạ, các quá trình lý - hóa - sinh tác động tới bề mặt Trái đất

Cấu trúc bề mặt Trái đất: Vỏ Trái đất không phải là một lớp cứng liên tục

mà được chia thành 7 mảnh lớn và một vài mảnh nhỏ hơn khớp nhau theo các đường hình răng cưa Nét đặc trưng tự nhiên trong cấu trúc địa hình mặt đất là

sự phân cắt ngang và phân cắt sâu diễn ra rộng khắp, với quy mô khác nhau, song không đồng đều

Trước hết là sự chia cắt ngang được phản ánh qua sự phân bố không đồng đều về diện tích, vị trí của lục địa và đại dương về đại thể

Về diện tích: Lục địa rộng xấp xỉ 180 triệu km2, chiếm khoảng 29,2% diện tích bề mặt Trái đất, còn đại dương trải ra trên diện tích rộng trên 360 triệu km2

, chiếm khoảng hơn 70% diện tích bề mặt Trái đất Như vậy, diện tích đại dương lớn gấp 2 lần diện tích lục địa

Đại dương thế giới có diện tích lớn và phân bố liên tục, đóng vai trò phân cách giữa các đại lục có kích thước, hình dáng khác nhau Sự phân chia đại dương thế giới thành các đại dương có tên riêng chỉ mang tính ước lệ, còn các lục địa mang tính thực thể tự nhiên Trong số các đại dương, Thái Bình Dương

là lớn nhất với diện tích 179,7 triệu km2, sau đó là Đại Tây Dương rộng 93,36 triệu km2, Ấn Độ Dương rộng 74,9 triệu km2, Bắc Băng Dương nhỏ nhất với diện tích 13,1 triệu km2

Lớn nhất trong số các lục địa trên hành tinh là lục đại Âu - Á với diện tích 53,45 triệu km2, trong đó Châu Á - 43,4 triệu km2

, Châu Âu - khoảng 10 triệu

km2 Lục địa Châu Mỹ rộng 42,54 triệu km2, trong đó Bắc Mỹ - 24,26 triệu km2

và Nam Mỹ rộng 18,2 triệu km2 Châu Phi rộng 29,2 triệu km2, diện tích Châu Nam cực đạt tới 52,5 triệu km2

, còn Châu Úc - Đại dương là 8,96 triệu km2

Về vị trí: Tương quan giữa lục địa và đại dương có sự phân dị, khác biệt khá

rõ trên các khu vực khác nhau, tạo nên sự phân bố không đối xứng Đại dương thế giới có diện phân bố chủ yếu ở bán cầu Nam, các lục địa tuy chủ yếu bị chia cắt bởi các đại dương song chủ yếu phân bố ở bán cầu Bắc Một hiện tượng không đối xứng khác nữa là: hai cực Trái đất - Bắc Băng Dương ở cực Bắc, còn đối lại ở cực nam là lục địa Nam cực

Các lục địa được phân cách không chỉ bởi đại dương mà còn bởi các biển Địa Trung Hải ngăn cách giữa Châu Âu và Châu Phi là một ví dụ điển hình Ngoài ra, biển Okhot, biển Nhật Bản, Biển Đông phân bố tại rìa tây của Thái Bình Dương

Cùng với phân cắt ngang, sự phân cắt sâu hay phân cắt theo chiều thẳng đứng của bề mặt Trái đất đã góp phần tạo nên kiến trúc phức tạp, đa dạng của địa hình Trái đất Sự phân dị theo độ cao trên địa hình lục địa như địa hình núi, đồi, cao nguyên cho đến đồng bằng và phân dị theo độ sâu đối với địa hình đáy biển, đại dương để tạo nên địa hình thềm lục địa, sườn lục địa, đáy đại dương và các sống núi đại dương, vực thẳm đại dương

Trên lục địa thì địa hình đồng bằng và đồng bằng gợn đồi chiếm diện tích chủ yếu, đạt diện tích khoảng 82 triệu km2, nghĩa là vào khoảng 16% diện tích

bề mặt Trái đất Địa hình núi thấp và cao nguyên có độ cao từ 500 tới 1.000 m

có tổng diện tích là 27 triệu km2, chiếm khoảng trên 5% tổng diện tích bề mặt Trái đất Địa hình núi cao với độ cao tuyệt đối trên 1.000 m trở lên (trong đó Everest hay Chomolungma thuộc dãy Hymalaya là đỉnh cao nhất, đạt tới 8.848 m), tổng diện tích là 34 triệu km2, chiếm gần 8% diện tích bề mặt Trái đất Dưới đại dương: Địa hình đáy đại dương chiếm diện tích chủ yếu của các đại dương thế giới Đáy đại dương có mặt đáy thay đổi từ 3.000 ÷ 6.000 m đến dưới mực 0 m (kể cả các phần sống núi giữa đại dương có độ cao trội hơn mặt đáy từ vài trăm tới một vài nghìn m) Đáy đại dương thế giới đạt diện tích 274

km2, chiếm gần 54% diện tích toàn bộ bề mặt hành tinh Các thành phần khác của đại dương gồm có: Thềm lục địa với độ sâu từ 0 m đến 200 m có tổng diện tích 28 triệu km2, chiếm hơn 5% tổng diện tích bề mặt Trái đất; Sườn lục địa với

độ sâu 200 m đến 3.000 m có diện tích 54 triệu km2, chiếm khoảng 10% diện tích bề mặt Trái đất; diện tích bề mặt đại dương với độ sâu vượt 6.000 m (trong

đó có hố vực Marian thuộc Thái Bình Dương sâu tới 11.022 m) có diện tích không quá 5 triệu km2, chiếm chưa đầy 1% tổng diện bề mặt Trái đất

Về tổng thể, địa hình lục địa có độ cao trung bình là 875 m, địa hình đáy đại dương có độ sâu trung bình là 3.794 m dưới mức 0 m Như vậy, độ lệch trung bình giữa lục địa và đáy đại dương đạt xấp xỉ 5 km và xấp xỉ đạt tới 20 km nếu tính đỉnh cao nhất của địa hình lục địa (đỉnh Everest cao 8.848 m) và vực thẳm sâu nhất của đáy đại dương thế giới (hố vực Marian sâu 11.022 m)

Về sự phân dị độ cao trong địa hình lục địa và đáy đại dương: lục địa Á -

Âu có độ cao trung bình của địa hình lớn nhất, đạt 840 m; Châu Úc có độ cao trung bình nhỏ nhất, chỉ đạt 340 m; Các châu lục còn lại có độ cao trung bình ở mức trung gian giữa hai châu lục nêu trên, trong đó Châu Phi đạt tới 750 m, Bắc

Mỹ - 720 m, Nam Mỹ - 600 m Thái Bình Dương có độ sâu trung bình lớn nhất, đạt 4.280 m dưới mực nước biển; Bắc Băng Dương có độ sâu trung bình nhỏ

nhất, chỉ đạt 1.200 m Ấn Độ Dương và Đại Tây Dương có độ sâu trung bình đạt mức trung gian, xấp xỉ 4.000 m

Cấu trúc bên trong của Trái đất: Các quyển trong của Trái đất được nghiên cứu bằng phương pháp địa chấn Hiện nay, việc nghiên cứu trực tiếp về thành phần và cấu trúc của Trái đất mới chỉ được tiến hành ở phần vỏ trên cùng của Trái đất (độ sâu mũi khoan địa chất mới chỉ đạt tới 10 km) Việc nghiên cứu cấu trúc sâu của Trái đất chủ yếu dựa vào phương pháp vật lý, trước hết là bằng phương pháp địa chấn

Địa chấn là những chấn động xảy ra ở bên trong lòng Trái đất nhưng cũng

có ảnh hưởng tới bề mặt Trái đất Khi có một chấn động xảy ra (như động đất) thì từ tâm sinh ra những sóng chấn động phức tạp, trong đó đáng chú ý nhất là

sóng ngang, sóng dọc và sóng bề mặt

Sóng dọc: Là sóng mà các hạt vật chất dao động theo phương truyền

sóng, sóng dọc lan truyền nhanh và có thể truyền qua các môi trường cứng, nước và khí, trong khi sóng ngang có phương dao động của vật chất thẳng góc với phương truyền sóng và có tốc độ lan truyền chậm hơn sóng dọc

Sóng trên mặt lan truyền trên bề mặt ranh giới của mặt đất với khí quyển và

Tốc độ truyền sóng địa chấn qua các tầng khác nhau của Trái đất thay đổi rất rõ nét, điều đó chứng tỏ thành phần vật chất của các tầng dưới sâu trong lòng đất rất khác nhau Có những mức đột biến rõ nét như sau:

Mức đột biến thứ nhất diễn ra ở độ sâu 33 m, tốc độ truyền sóng dọc và sóng ngang tăng vọt Đây chính là ranh giới dưới của vỏ Trái đất và manti, còn được gọi là ranh giới Mohorovich hay Moho (tên một nhà địa vật lý người Nam

Tư, người đầu tiên phát hiện ra sự đột biến này)

Dưới ranh giới Moho, tốc độ tăng dần, sự thay đổi không lớn cho tới độ sâu 2.900 km thì tốc độ truyền sóng dọc giảm một cách đột ngột, còn sóng ngang thì không truyền tiếp xuống sâu nữa Đây là ranh giới giữa manti và nhân ngoài của Trái đất và cũng thường được gọi là ranh giới Guntenberg Tiếp theo, tốc độ truyền sóng dọc lại tăng dần cho đến độ sâu 5.200 m tốc độ sóng dọc cũng lại thay đổi, không tăng nữa mà chững lại tiếp tục giảm cho tới tâm Trái đất, đây là ranh giới giữa nhân trong và nhân ngoài

Cấu trúc các quyển trong của Trái đất: Các quyển trong của Trái đất bao

gồm ba vành đồng tâm, từ ngoài là Vỏ Trái đất, giữa là Manti (gồm Manti ngoài, Manti trong) và nhân (gồm nhân ngoài và nhân trong)

Vỏ Trái đất: Là lớp ngoài cùng thuộc phần cứng của Trái đất, được ngăn

cách với manti ở bên trong bởi ranh giới Moho Vỏ Trái đất có bề dày thay đổi

từ 5 ÷ 10 km ở đại dương cho đến 20 ÷ 70 km ở lục địa, chiếm khoảng 15% thể tích và khoảng 1% trọng lượng của toàn bộ Trái đất, với tỷ trọng trung bình là 2,8 g/cm3 Vỏ Trái đất chiếm phần chủ yếu của Thạch quyển, mặt khác đã có nhiều tài liệu nghiên cứu nên trước đây người ta hay hiểu vỏ Trái đất gần đồng

nghĩa với Thạch quyển Vỏ Trái đất được cấu tạo bởi các lớp có thành phần khác

nhau, người ta phân biệt hai loại vỏ là vỏ đại dương và vỏ lục địa

Vỏ đại dương nằm dưới tầng nước biểnvà từ trên xuống dưới gồm lớp trầm

tích; lớp móng và lớp đại dương Vỏ lục địa phức có cấu trúc phức tạp hơn, gồm

lớp trầm tích và lớp phức hợp

Manti: Manti là lớp đệm giữa vỏ Trái đất và nhân Trái đất Manti ngăn

cách với vỏ Trái đất bởi bề mặt Moho ở độ sâu trung bình là 33 km và ngăn cách với nhân ngoài bởi ranh giới Guntenberg ở độ sâu 2.900 km Manti chia làm hai phần là: manti ngoài và manti trong

Manti ngoài nằm trực tiếp dưới bề mặt Moho và có ranh giới dưới ở độ sâu xấp

xỉ 1.000 km (960 km), còn có tên gọi là lớp vỏ silicat do được cấu tạo chủ yếu bởi silicat Trước đây, manti ngoài còn được gọi là lớp vỏ sima do trong thành phần của

nó Si và Mg chiếm vai trò chủ yếu Manti ngoài có tỷ trọng trung bình là 4,5 g/cm3

và tốc độ truyền sóng địa chấn dọc Vp thay đổi từ 7,9 km/s đến 11,4 km/s

Quyển mềm là lớp trung gian giữa phần dưới của Manti trên với Manti dưới Sự giảm tốc độ truyền sóng địa chấn của quyển này so với các phần trên

và dưới chứng tỏ thành phần vật chất có tính chất dẻo và mềm Tại đáy đại dương, quyển này chỉ ở độ sâu từ 50 - 60 km, song bề dày đạt tới 300 - 400 km, còn ở lục địa quyển này ở độ sâu 100 km và bề dày đạt 100 - 150 km

Manti trong phân bố từ độ sâu khoảng 960 km đến độ sâu 2.900 km, nằm trực tiếp dưới ranh giới Guntenberg Thành phần vật chất của Manti trong có thể mang tính chất chuyển tiếp giữa Manti ngoài và nhân Trái đất Ngoài các nguyên tố như Mg và Si như Manti ngoài, còn phổ biến các nguyên tố khác như:

Fe, Cr và Ni là những nguyên tố đặc trưng của nhân Trái đất So với Manti ngoài thì Manti trong đồng nhất và đơn giản hơn Tỷ trọng trung bình của Manti trong đạt tới 5,6 g/cm3 Tốc độ truyền sóng địa chấn dọc Vp tại đây vượt hẳn Manti ngoài, đạt từ 8,5 km/s đến 13,6 km/s

Nhân Trái đất ngăn cách với Manti bằng ranh giới Guntenberg ở độ sâu 2.900

km kể từ bề mặt đại dương thế giới Nhân Trái đất thực sự là một quả cầu với bán kính trung bình là 3.470 km Nhân có thể tích bằng 1/6 thể tích Trái đất, nhưng do

có tỷ trọng cao (10 g/cm3

đến 12,5 g/cm3) nên có trọng lượng đạt 1/3 trọng lượng Trái đất Nhân Trái đất cũng gồm hai phần: nhân ngoài và nhân trong

Nhân ngoài phân bố thành lớp bao quanh nhân trong từ độ sâu 2.900 km đến độ sâu 5.100 km - 5.200 km Dựa vào nghiên cứu sóng địa chấn, nhân ngoài hoàn toàn không cho sóng địa chấn ngang đi qua, còn tốc độ truyền sóng địa chấn dọc giảm một cách đột ngột kể từ ranh giới Guntenberg trở xuống và chỉ đạt từ 8,4 km/s đến 10,4 km/s Điều này chứng tỏ vật chất tại nhân ngoài chỉ tồn tại ở trạng thái lỏng Thành phần các nguyên tố gồm chủ yếu là Si, Mg, Ni, Cr,

Fe Tỷ trọng đạt từ 6 g/cm3

tới 10 g/cm3 Nhân trong của Trái đất phân bố từ độ sâu 5.100 km - 5.200 km cho tới tâm, tạo thành quả cầu bán kính 1.250 - 1.270 km Vật chất tồn tại ở trạng thái rắn, tốc độ truyền sóng địa chấn đạt từ 11,2 - 11,3 km/s Vật chất tạo nên nhân trong của Trái đất có tỷ trọng lớn đạt 12,5 g/cm3

và có độ dẫn điện cao, có lẽ chúng tồn tại ở trạng thái ion hóa Nhiều nhà khoa học cho rằng thành phần vật chất cấu tạo nên nhân trong gồm phần lớn là sắt, có thể lẫn ít lưu huỳnh

Hình 2.1 Cấu tạo bên trong của Trái đất

Man tia trên

Quyển mềm

Man tia dưới

1

2.1.3 Sự hình thành đá và quá trình tạo khoáng tự nhiên

Khoáng chất: Là các nguyên tố, các hợp chất hóa học hình thành một cách

tự nhiên trong vỏ Trái đất Khoáng chất có thể là kim loại hoặc Á kim, thường ở dạng vật rắn kết tinh (trừ thuỷ ngân ở dạng lỏng)

Hiện nay, người ta ước tính khoảng hơn 3.000 khoáng vật Hàng vạn chất rắn đã được tạo ra trong hoạt động của con người như hồng ngọc (Ruby) nhân tạo, kim cương công nghiệp… không được coi là khoáng vật

Độ cứng của khoáng vật được chia theo thang bậc từ 0 tới 10 Trong đó, một loại đá được dùng làm phấn rôm là khoáng chất mềm nhất, Thạch Anh đứng hàng thứ 7, Kim cương là khoáng chất cứng nhất trên Trái đất, xếp ở hàng thứ 10 Khoáng vật có vai trò vô cùng quan trong đời sống và sản xuất của loài người Dưới đây là một số ví dụ về công dụng của một vài loại khoáng chất:

Bảng 2.2 Công dụng của một số loại khoáng chất

Than, chì graphit Bút chì

Một số kim loại như: Bạc, Thiếc, Thủy ngân, Sắt và Chì đã được khai thác

từ hàng ngàn năm nay Ở vùng Trung Đông, 8.000 năm trước, người ta đã biết

sử dụng Đồng thau và Vàng để làm đồ kim hoàn Chiếc mặt nạ bằng vàng của Pharaông Tutankhamun đã được làm ra từ 3.000 năm trước

Đá: Hiện nay chưa có một định nghĩa nào hoàn toàn chính xác về đá,

song một cách chung nhất đá có thể được hiểu là hỗn hợp của một hay nhiều khoáng chất Theo quan điểm địa hóa thì đá là những tập hợp khoáng vật, gồm những nguyên tố sinh đá Một số nguyên tố khác được liệt vào hàng nguyên tố sinh quặng Một lưu ý khác nữa là đá không nhất thiết phải cứng, chẳng hạn như đá sét vẫn thường được nhân dân ta gọi là đất sét, là một thứ

đá vừa mềm vừa dẻo

Đá trong vỏ Trái đất chứa một hỗn hợp trên 2.000 khoáng chất Nhưng chỉ

có 20 loại khoáng chất như Mica, Thạch anh, Fenspat… đã tạo nên 90% lớp vỏ này Căn cứ vào các quá trình địa chất dẫn tới sự tạo thành đá thì đá trong vỏ Trái đất được chia làm 3 nhóm đá chính là đá magma (hỏa thành), đá trầm tích

và đá biến chất

Magma: Magma là những dung thể trong manti của vỏ Trái đất với thành

phần chủ yếu là silicat giàu chất bốc tồn tại ở nhiệt độ cao và áp suất lớn Đá magma được hình thành do magma kết tinh trong lòng đất hoặc trên bề mặt của

vỏ Trái đất

Quặng: Đá chứa hàm lượng cao một khoáng chất điển hình có lợi để khai thác hoặc tuyển khoáng Các quặng giàu chứa hàm lượng cao những khoáng chất mong muốn, các quặng nghèo thì ngược lại

Kim loại: Các khoáng có tính dẻo, óng ánh và dẫn điện, dẫn nhiệt tốt như Vàng, Đồng, Sắt, Nhôm…

Á kim: Các khoáng không có tính dẻo, không óng ánh và dẫn điện, dẫn nhiệt kém như Cát, Photphat, Muối…

Đất đá và các khoáng vật tự nhiên được tạo ra trên Trái đất nhờ ba quá trình địa chất: macma, trầm tích và biến chất Các loại đá được hình thành trên

bề mặt Trái đất hoặc lắng đọng trong đáy biển, đại dương, các bồn nước… được

gọi là đá trầm tích Đá macma hoặc đá trầm tích bị biến đổi dưới áp suất và nhiệt độ cao hình thành đá biến chất Ba loại đá macma, biến chất, trầm tích có

quan hệ nhân quả chặt chẽ với nhau trong vỏ Trái đất theo sơ đồ Hình 2.2

Hình 2.2 Quá trình biến đổi các loại đá chính trong vỏ Trái đất

Trầm tích Phong hóa

Nhiệt phóng xạ Biến chất

Các tính toán của các nhà địa chất cho thấy theo thành phần trọng lượng, các đá trong vỏ Trái đất có tỷ lệ phân bố như sau Macma là 65%, biến chất là 25% và trầm tích là 10%

Phù hợp với các quá trình địa chất trên, các khoáng vật ở vỏ Trái đất được tạo thành trong các quá trình trầm tích, biến chất và macma Hai quá trình sau thường xảy ra trong lòng Trái đất được gọi là quá trình nội sinh, quá trình đầu được gọi là quá trình ngoại sinh Khoáng vật hình thành trên bề mặt Trái đất (trầm tích hoặc phong hóa) thường được gọi là khoáng vật ngoại sinh Khoáng vật được tạo bởi quá trình nội sinh được gọi là khoáng vật nội sinh, những khoáng vật này thường tồn tại dưới dạng các khoáng sản Ví dụ: Các khoáng sản như kim cương, kim loại quí, quặng phóng xạ thường gặp trong đá macma; các khoáng sản nhiên liệu như than, dầu khí, bauxit, kaolin thường được tạo ra nhờ các quá trình trầm tích và thường gặp trong các đá trầm tích; một số loại khác như apatit, ngọc ruby và safia thường gặp trong đá biến chất

2.1.4 Sự hình thành đất và biến đổi địa hình cảnh quan

Đất (Soil) là lớp ngoài cùng của thạch quyển, bị biến đổi tự nhiên dưới tác động tổng hợp của nước, không khí, sinh vật và hoạt động của con người Các thành phần chính của đất là chất khoáng, nước, không khí, mùn và các loại sinh vật từ vi sinh vật cho đến côn trùng, chân đốt…

Đất có cấu trúc hình thái rất đặc trưng, xem xét một phẫu diện đất có thể thấy sự phân tầng cấu trúc từ trên xuống dưới như sau:

- Tầng thảm mục và rễ cỏ được phân hủy ở mức độ khác nhau;

- Tầng mùn thường có màu nâu thẫm hơn, tập trung các chất hữu cơ và dinh dưỡng đất;

- Tầng rửa trôi, do một phần vật chất bị trôi xuống tầng dưới;

- Tầng tích tụ chứa các chất hòa tan và hạt sét bị rửa trôi từ tầng trên;

- Tầng đá mẹ bị biến đổi ít nhiều nhưng vẫn giữ được cấu tạo của đá;

- Tầng gốc chưa bị phong hóa hoặc biến đổi

Các loại đất phong hoá từ cùng một loại đá, trong điều kiện thời tiết và khí hậu tương tự nhau, đều có cùng một kiểu cấu trúc, phẫu diện và độ dày

Thành phần khoáng của đất bao gồm 3 loại chính: khoáng vô cơ, khoáng hữu cơ và chất hữu cơ Khoáng vô cơ là những mảnh vụn khoáng vật hoặc đá vỡ

đã và đang bị phân hủy thành các khoáng vật thứ sinh, trong khi khoáng hữu cơ chủ yếu là muối humat do chất hữu cơ sau khi phân hủy tạo thành Chất hữu cơ

là xác chết của động - thực vật đã và đang bị phân hủy bởi quần thể vi sinh vật trong đất

Thành phần các nguyên tố hoá học trong đất chủ yếu là hợp chất vô cơ và chất hữu cơ có nguồn gốc từ đá mẹ Tuy nhiên, do sự tác động của thời tiết, các quá trình hoá - lý - sinh học xảy ra trong đất và sự tác động của con người đã làm đã làm thay đổi thành phần hoá học của đất Hàm lượng các nguyên tố hoá học của đất không cố định, biến đổi phụ thuộc vào quá trình hình thành đất và các quá trình sử dụng đất Xét theo hàm lượng và nhu cầu dinh dưỡng đối với cây trồng, các nguyên tố hoá học của đất được chia thành các nhóm:

+ Nguyên tố đa lượng: O, Si, Fe, Ca, Mg, K, P, S, N, C, H;

+ Nguyên tố vi lượng: Mn, Zn, Cu, B…;

+ Nguyên tố hiếm và phóng xạ: U, Th, Br, Ra…

Sinh vật trong đất được chia làm ba nhóm chủ yếu: thực vật, vi sinh vật và động vật đất Thực vật chủ yếu là các loại thực vật bậc cao có khả năng quang hợp để tổng hợp ra các chất hữu cơ nhóm C6H12O6 Vi sinh vật gồm vi khuẩn, nấm, tảo chiếm khoảng 0,2 - 0,3% lượng chất hữu cơ của đất, có nhiệm vụ phân giải xác động thực vật, tích lũy chất dinh dưỡng từ môi trường xung quanh Động vật đất gồm: Giun đất, tiêu túc, nhuyễn thể và động vật có xương tham gia tích cực vào quá trình phân hủy xác động thực vật, đào xới đất, tạo điều kiện cho không khí, nước và vi sinh vật thực hiện quá trình phân hủy chất hữu cơ, giúp cho thực vật bậc cao dễ dàng lấy được chất dinh dưỡng từ đất

Sự hình thành đất là một quá trình lâu dài và phức tạp Có thể chia các quá trình hình thành đất thành ba nhóm sau: quá trình phong hóa, quá trình tích lũy và biến đổi chất hữu cơ trong đất, quá trình di chuyển khoáng chất và vật liệu hữu cơ trong đất Tham gia vào quá trình hình thành đất có các yếu tố: đá gốc, sinh vật, chế

độ khí hậu, địa hình, thời gian và yếu tố con người Các yếu tố trên tương tác phức tạp với nhau tạo nên sự đa dạng của các loại đất trên bề mặt thạch quyển

Bên cạnh quá trình hình thành đất, địa hình bề mặt đất và cảnh quan là kết quả tác động tương hỗ đồng thời hoặc ngược với nhau và liên tục của hai quá trình hoạt động nội sinh (sự nâng lên của bề mặt đất) và ngoại sinh (sự bào mòn

và san bằng bề mặt đất) Sự tranh giành ưu thế giữa hai quá trình sẽ quyết định đặc điểm bề mặt địa hình và cảnh quan, hoặc được nâng lên, hoặc được hạ xuống Các hoạt động nội sinh: núi lửa, động đất… các hoạt động ngoại sinh: xói mòn, trượt lở… có ảnh hưởng lớn đến địa hình bề mặt đất và cảnh quan

2.1.5 Tai biến địa chất, xói mòn và trượt lở đất

Tai biến địa chất, xói mòn, trượt lở đất là các hiện tượng tự nhiên tham gia tích cực vào quá trình biến đổi địa hình bề mặt thạch quyển

Tai biến địa chất: Là một dạng tai biến môi trường phát sinh trong Thạch

quyển Các dạng tai biến địa chất chủ yếu gồm phun núi lửa, động đất, nứt đất, lún đất Chúng thường liên quan tới các quá trình địa chất tự nhiên xảy ra trong lòng trái đất Như đã nói ở trên, lớp vỏ trái đất hoàn toàn không đồng nhất về thành phần và chiều dày Tồn tại những khu vực vỏ Trái đất mỏng manh, hoặc các hệ thống đứt gãy chia cắt vỏ Trái đất thành những khối và mảng nhỏ (các hoạt động nội sinh) Do vậy, lớp vỏ Trái đất trong thực tế luôn chuyển động theo chiều thẳng đứng cũng như chiều ngang Đó chính là nguyên nhân gây ra các hiện tượng vùng này được nâng cao, vùng kia bị sụt xuống Ở những vùng vỏ Trái đất có kết cấu yếu, các dòng dung nham có nhiệt độ lớn từ lớp Manti phun trào ra ngoài mang theo các tác động huỷ diệt cho sự sống ở nơi đó Hoạt động núi lửa thường kéo theo sự xuất hiện các vết nứt, khe nứt trên bề mặt thạch quyển Các hoạt động của con người như khai thác khoáng sản, khai thác quá mức mạch nước ngầm, xây dựng các hồ chứa nước công suất lớn… đôi khi cũng

là nguyên nhân hình thành các khe nứt nhân tạo ở vỏ Trái đất hoặc gây ra không

ít những trận động đất kích thích

Xói mòn: Là hiện tượngcác phần tử đá, đất bị tách khỏi chỗ nằm ban đầu, bị

mang đi và lắng đọng ở một vị trí khác Các tác nhân chủ yếu của quá trình xói mòn là nước và gió Sự xói mòn tự nhiên hoặc xói mòn địa chất vốn xảy ra rất chậm nhưng các hoạt động của con người đã làm cho quá trình này tăng rất nhanh Tuy nhiên, xói mòn do nước mưa là dạng xói mòn phổ biến nhất Lượng đất xói mòn do mưa hàng năm trên một đơn vị diện tích có thể xác định theo công thức:

+ P là hiệu quả của các biện pháp chống xói mòn

Lượng đất xói mòn do mưa hàng năm trên một ha đất dao động trong một phạm vi rộng và thường khá lớn Ở nước ta, lượng đất xói mòn do mưa hàng năm trên một ha đất ở vùng núi và trung du có thể lên tới vài trăm tấn Xói mòn

do gió có phạm vi phân bố hẹp, thường gặp ở những nơi gió có tốc độ thường xuyên lớn, trong các vùng lớp phủ thực vật kém phát triển

Trượt đất: Là một dạng biến đổi bề mặt Trái đất khác Tại đây, một khối

lượng đất đá khác theo các bề mặt đặc biệt, bị trọng lực kéo trượt xuống các địa hình thấp Bề mặt trượt có thể là các bề mặt khe nứt hoặc các lớp đất đá có tính chất cơ lý yếu như đất sét thấm nước Hiện tượng trượt lở đất thường xuyên xuất hiện một cách tự nhiên trong các vùng núi, vào thời kỳ mưa nhiều hàng năm Hoạt động của con người trên Trái đất như: mở đường, khai thác khoáng sản đang làm xuất hiện tác nhân trượt lở đất nhân tạo Một số hiện tượng tự nhiên khác như: hoạt động của sóng biển, thay đổi dòng chảy của các dòng sông cũng tạo nên sự trượt lở đất

2.2 Thủy quyển

2.2.1 Khái niệm và vai trò của Thủy quyển

Khoảng 71% diện tích bề mặt Trái đất được che phủ bởi nước, vì vậy nhiều nhà khoa học đã đề nghị thay vì gọi là Trái đất thì gọi là Trái nước Nước được coi là một dạng vật chất cần thiết cho sự sống trên Trái đất Nước tồn tại trên Trái đất ở ba dạng cứng (băng, tuyết), lỏng và khí (hơi nước); trong trạng thái chuyển động (các dòng chảy) hoặc tương đối tĩnh (ao, hồ, đại dương) Toàn bộ nước trên Trái đất tạo nên Thuỷ quyền

Như vậy, Thuỷ quyển là lớp vở lỏng không liên tục bao quanh trái đất gồm nước mặn, ngọt và nước lợ, ở cả ba dạng rắn, lỏng, khí và trong trạng thái chuyển động hoặc tương đối tĩnh Thuỷ quyển phân bố trên Trái đất không đồng đều Phần lớn nước trên Trái đất được lưu trữ ở các đại dương, phần nhỏ phân

bố trên núi cao và hai cực dưới dạng băng tuyết, ở các mạch nước ngầm và sông, suối, ao, hồ Hay có thể phân chia thuỷ quyển thành hai phần chính nước đại dương và nước ngọt lục địa

2.2.2 Cấu tạo và sự hình thành đại dương

Đại dương: Chiếm phần quan trọng của Trái đất, phần lớn nước trên Trái

đất tập trung ở đây Có 4 đại dương gồm Thái Bình dương, Đại Tây Dương, Ấn

Độ Dương, Bắc Băng Dương Trong phạm vi của các đại dương, người ta thường chia ra các vùng biển có diện tích nhỏ hơn như biển Ban Tích, biển Bắc, biển Đông… Tuy nhiên, có một số biển không có liên hệ với đại dương như biển Caxpi, biển Aran Những biển này gọi là biển hồ Phần đại dương hoặc biển ăn sâu vào đất liền được gọi là vịnh như vịnh Thái Lan hoặc vịnh Bắc Bộ

Theo độ sâu trong vùng chuyển tiếp giữa biển và lục địa, người ta chia địa hình đáy biển thành: thềm lục địa, đáy đại dương (đáy biển), vực biển và các dãy núi giữa đại dương (hình 2.1)

Hình 2.3 Cấu trúc địa hình đáy biển

Các đặc trưng vật lý của nước biển bao gồm tỷ trọng, nhiệt độ, sự truyền bức xạ ánh sáng trong nước biển, mực nước biển, độ muối

Tỷ trọng nước biển là trọng lượng một đơn vị thể tích nước ở nhiệt độ 17,50C hoặc 00C Tỷ trọng của nước biển dao động tùy thuộc vào độ muối Nhiệt độ của nước biển không đồng đều và phụ thuộc vào vị trí địa lý, điều kiện khí hậu, sự cân bằng nhiệt Nhiệt độ trung bình năm trên toàn bộ bề mặt đại dương là 17,50C, nóng nhất là biển Đỏ và vịnh Pecxich 35,60C, lạnh nhất là Bắc Băng Dương 0,750C Nhiệt độ của nước biển giảm dần theo độ sâu, nhưng không thấp hơn 00C Nước biển và đại dương là nơi điều hòa nhiệt độ và khí hậu của Trái đất

Mặt biển được trực tiếp chiếu sáng từ ánh sáng Mặt trời và tiếp nhận ánh sáng tán xạ từ khí quyển Khi xuyên vào khối nước biển, cường độ ánh sáng Mặt trời giảm dần đi, độ sáng rõ trong khoảng độ sâu 0 ÷ 200 m, sáng mờ trong khoảng 200 ÷ 1.000 m và hoàn toàn tối đen ở độ sâu hơn 1.000 m Vì vậy, sinh khối của biển thường tập trung chủ yếu ở khối nước mặt từ độ sâu 0 ÷ 200 m Mực nước biển ngày nay tương đối ổn định Trong lịch sử phát triển của Trái đất, mực nước biển thay đổi mạnh mẽ theo thời gian địa chất và trong các khu vực cục bộ Hiện nay, do sự nóng lên ở quy mô toàn cầu đã làm băng tan, mực nước biển dâng cao

Nước biển thường chứa hầu hết các nguyên tố hóa học của vỏ Trái đất với nồng độ khác nhau, trong đó các muối kiềm và kiềm thổ có nồng độ lớn nhất Trung bình một lít nước biển chứa 35 g muối các loại, chủ yếu NaCl Tỷ lệ hàm lượng của các nguyên tố trong nước biển khá ổn định Do vậy, có thể dùng tổng hàm lượng của các nguyên tố halogen trong nước biển (Cl%) để tính nồng độ muối toàn phần (s%) của nước biển theo công thức: S% = 0,03 + 1,805 Cl%

200 m

6000 m

2000 m

0 m Thềm lục địa

Sườn lục địa Đáy biển

Vực biển Lục địa

Độ muối của nước biển thay đổi phụ thuộc vào vị trí địa lý của biển, nguồn cung cấp nước từ lục địa và mức độ bốc hơi Ngoài ra, nước biển luôn hòa tan một số chất khí từ khí quyển Hàm lượng khí hòa tan trong một lít nước biển như sau: Oxy (0 - 9 mg), Nitơ (8,4 - 14,5 mg), tổng CO2 (34 - 56 mg), Acgon (0,2 - 0,4 mg), Heli và Neon (1,7 - 10-4 mg) và H2S (0 - 22 mg)

Mặt biển không phẳng lặng và luôn biến đổi bởi tác động của các loại sóng, thủy triều và dòng chảy trên biển

Các loại sóng: sóng gió, sóng áp, sóng xunami, sóng tàu, sóng thủy triều Mỗi một loại sóng biển được đặc trưng bởi các yếu tố: độ cao sóng, bước sóng, chu kỳ sóng, vận tốc truyền sóng và hướng truyền sóng Sóng biển tiềm ẩn năng lượng gây ra tác động mạnh mẽ đến môi trường biển và đới ven bờ Cường độ sóng biển giảm dần khi tác động vào đáy và bờ

Thuỷ triều: Là hiện tượng mực nước biển trung bình dao động theo chu kỳ dưới tác động tổng hợp của lực hấp dẫn của Mặt trăng và Mặt trời, mực nước biển trung bình dao động theo một chu kỳ thời gian còn gọi là chu kỳ triều Theo

số lần dao động mực nước biển trong ngày, người ta chia chế độ triều thành: nhật triều, bán nhật triều và triều hỗn hợp Mỗi một chu kỳ triều có một tập hợp các đặc trưng: thời gian triều rút, biên độ triều và độ lớn triều Mỗi một vùng biển khác nhau đều có một chế độ triều và chu kỳ triều riêng

Dòng chảy trên biển: Khối nước biển luôn ở trạng thái chuyển động theo chiều đứng cũng như chiều ngang, tạo ra các dòng chảy trong biển Các dòng chảy có qui mô rất khác nhau, từ hàng nghìn km cho tới hàng chục km Hệ thống các dòng chảy biển lớn trên Trái đất (hải lưu), hình thành dưới tác động tổng hợp của khí quyển, bức xạ Mặt trời, các lực tạo triều và lực coriolit Nhìn chung, các dòng chảy biển phản ánh trường gió tổng quát ở lớp không khí sát mặt nước Những dòng chảy biển lớn trên thế giới gồm: hệ thống dòng chảy Gulfstream ở Đại Tây Dương, đây là dòng chảy xuất phát từ xích đạo chảy lên phía Bắc, rìa châu Âu; hệ thống dòng chảy nóng Kuroshivo ở Bắc Thái Bình Dương rộng 80 km, từ phía xích đạo tới sưởi ấm cho vùng Alatska; hệ thống dòng chảy lạnh Peru xuất phát từ Nam cực

Các hệ thống dòng chảy biển có tác động rất quan trọng tới thời tiết, khí hậu, cung cấp dinh dưỡng cho sinh vật biển và giao thông trên biển Một ví dụ chứng minh tác động to lớn của dòng chảy biển tới thời tiết, khí hậu và môi