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水环境化学 地球环境的特点 及对人类生存的意义 地球环境与其他天体环境的区别 地球上存在着大气圈. 在距地面15-40公里高的那一层大气中含有一定浓度的臭氧(称臭氧层),保护着地球不受高能紫外线的辐射; 大气中含有一定数量的CO2, 使地面保持适中的温度,有利于生物的生长和繁衍; 地表覆盖一层或厚或薄的土壤, 为植物提供生长的基地 地壳的厚度很适中,它厚到足以把岩浆覆盖在地下足够的深度, 又薄到足以维持一定的火山活动,使地壳深部和浅部之间保持一定的物质交换. 由于这些条件, 使地球成为迄今发现的唯一存在智能生物的天体 生命对地球环境的意义 长期以来，人们一直认为，前面提到各种“优越”条件，创造了地球上的生命。近年来，一些科学家提出了具补充性的相反看法。他们反因为果，认为地球环境的的独特性在于它是一个靠生命来捕获、转移和储存太阳辐射能，靠生命活动来驱动地球表层物质循环，靠生命过程来调控地表各种过程的开放系统。也就是说，不仅是地球上“优越”的条件创造了生命，而且是生命活动创造了今天的地球环境。这一观点由盖娅(Gaia)提出, 被称为盖娅理论。 地球物质通过生命过程的循环 地球表层物质和能量的循环是靠生命活动实现的。据粗略估算: 1 至今地质历史上所有生物的累计总质量是地球质量的1000倍以上。 2 水圈中全部的水每2800年通过生物体循环一次； 3 大气圈中的氧气每1000年全部通过生物代谢过程一次； 4 沉积岩中全部的碳都是生物固定的，如果没有生物，就没有石灰岩等碳酸盐岩的形成； 5 如果没有生物吸收人类工业化以来排放的CO2，则今天大气圈的CO2将增加1000倍，浓度将达到30%以上. 便不适合人类和一切生物的生存了。 因此，盖娅理论认为，地球的现状是生命参与地质历史过程的结果，地球现在的状态也是靠生命活动调节、控制和维持的。 地球环境的圈层结构 大气圈 水 圈 土壤圈 岩石圈 生物圈 地球各圈层的生成和演化 早期的地球和原始大气圈 地球在45－47亿年前形成的时候，是一个炙热的大火球， 为原始大气所包围. 原始大气圈主要由H2、CH4、NH3和水蒸气等组成，是一个还原性的大气圈（完全不同于现代的氧化性大气圈）。我们今天所见的地球各圈层，是经历了亿万年的发育才形成的。 水圈的出现 大约在38亿年以前，地球上出现了水。水的来源机制尚未有定论，但年龄为38亿年的最古老的沉积岩为水出现的时间提供了确凿的证据。 水的出现是地球发育史的第一个重大事件。水分的蒸发和降雨，降低了地表的温度，产生了河流、湖泊和海洋，为地球生命的出现创造了最基本的条件。 地球各圈层的生成和演化 地球上生命的出现 地球史上第二个重大事件是生命的出现。南非地层中发现的30亿年以前的细菌化石为地球生命的起源提供了确凿的证据。尽管对生命起源的机制也有种种不同看法，但一般都认为生命起源于海洋，因为当时还原性的大气圈还不能向地球提供必要的保护，使之免遭强大的太阳紫外线的袭击。频率高达1022赫兹的太阳辐射足以毁灭一切生命，除非这些原始生命处于海洋水层的保护之下。 早期生命的对原始大气圈的改造作用 早期细菌通过发酵作用取得能量，并在生命过程中放出CO2，逐渐改变原始大气的组成。到大约20亿年前，出现了更为进化的细菌和蓝藻一类生物，开始了一种新的生命过程——光合作用，使大气圈中首次出现O2。有两种地质学证据证明O2的出现：20亿年以前的叠层石未遭氧化而此后的叠层石已被氧化；20亿年前形成的许多有经济价值的富铁岩石是海洋中还原态铁被氧化后沉积的。 地球各圈层的生成和演化 现代大气圈的形成和意义 经过大约4亿年的积累，到距今16亿年以前，一个含氧的大气圈终于形成。性质极其活泼的O2对大气圈进行了一场“氧革命”：它与CH4作用生成CO2和H2O，与NH3作用生成N2和H2O，在高空中O2分子相互作用生成O3。这些反应不仅进一步改变了大气圈的组成，而且O3在高空的积累逐渐形成了保护地球的臭氧层，为更高等的海洋生物进化和生命登上陆地创造了条件。 现代生物圈的形成 此后，生命进化的过程加速。12亿年前出现最早的真核细胞。5亿年前出现海洋无脊椎动物，4.5亿年以前，在温暖湿润的河口地带，一种叫做顶囊蕨的植物开始登陆。哺乳类动物出现在2亿年前。今天，大约有500万至5000万种生物组成了五彩缤纷的生物界，构成了包括人类在内的生物圈。 大气圈的特点和性质 根据流星和北极光的最高发光点推算，地球表面800 千米以上高空仍有稀薄的空气。因此，一般把大气圈的厚度定为1000 千米。 大气圈的总质量相当于地球质量的百万分之一。 大气质量在垂直