地球和人类环境
温庆博 胡黎明
第一章 序言
1. 人类所适应的地球环境
地球上的生命和人类是在地表的特定自然环境中演化而来的。 30多亿年前－－生命出现；
4亿年前－－大量动植物出现繁盛于陆地； 2百万年－－人类。
地表环境：物理（温度、压力、电磁等等）、化学、生物、气候、水文、地质。。。。。 生命在这样的地表环境下演化了30多亿年、人类在这样的环境中生活了百万年。 环境：为人类提供着必须的生存物质，为人类提供着生存的安全保障。 环境的有些特性，即是生命在千百万年中所适应了的，也是生命所依赖的。
如果这个环境中的任何一个因素发生一些变化，这些变化往往是人类不能适应的，或是直接有害的。
这种变化已经发生、正在发生，其原因主要是人类自身的活动对环境的影响，而不是由于自然系统的变化（比如天体系统的变化，或者地球内部的活动）。 人类由原始的采摘和狩猎活动转变为牧养和种植的农业文明阶段（约8000年前）之后，人的活动就开始对环境产生明显的影响，随着人类活动范围的扩大和改造自然能力的提高，这种影响越来越强。尤其是近一百多年这种影响变得非常强烈。
2. 人类活动对地球环境影响
19世纪以前，人类社会以农业文明为主。开荒种地、砍伐森林、狩猎动物。 →水土流失、原始的生态状况被改变 ---小范围、局部地区的环境问题。
19世纪以来，人类进入了工业文明阶段。工业农业生产，工程建设和生活消费快速发展，各种资源的开发利用剧增。人类对地表环境的改变，剧烈而普遍。 人类在发展和从自然界获得利益的同时，遇到了重大困难： ? 资源危机 ? 人口爆炸
? 生态破坏 ? 环境污染及恶化
3. 环境问题 （1） 资源危机
自然资源是人类生存发展不可缺少的物质依托和条件。地球的空间和资源都是有限的。 资源：土地、能源、矿物、水资源等。
人口的增加、生产规模的扩大、生活水平需求的提高→资源消耗（土地、能源、矿物、水资源等）增加。 尖锐的矛盾：
- 对资源的消耗和需求的增长 - 资源的有限性。
水资源—可恢复； 生物资源—可再生；
水资源和生物资源，每年的可供量是有限的。 土地资源—总面积有限
矿产资源—总地质储量是有限的。
全球资源匮乏和危机主要表现在：土地资源在不断减少或退化，森林资源在不断减少，生物物种在减少，淡水资源出现严重不足，某些矿产资源濒临枯竭等等。
有限的全球环境及其有限的资源，便将限定地球上的人口也必是有限的。然而人口却在增加。资源危机尤其在人口快速增长的发展中国家越演越烈，并在全球蔓延。
（2）人口爆炸
近一百多年，人口的增长速度过快：
旧石器时代，人口的倍增期为3万年，公元初为1000年，19世纪为150年，现代只需40年左右。
人口爆炸问题在发展中国家更为严重。1988年，全世界平均人口倍增期为41年。但其中发达国家的为116年，而不发达国家为33年。
在不发达国家，人口的增长超过了环境的合理承载能力，引起环境退化和恶化，及资源危机。贫穷和不利的经济形势，使得这种这种危机积重难返。 -- 人越多，越穷？ -- 越穷，人越多？
（3） 生态破坏：
自然的森林、草地和水体被改造，造成： 1) 森林减少
历史上森林植被变化最大的是温带地区。自从大约8000年前开始大规模的农业开垦以来，温带落叶林已减少33%左右；
但近几十年中，世界毁林集中发生在热带地区，目前，全球热带森林正以每年1170万hm2的速度消失。 2）土地退化和水土流失
据估计，全世界现有水土流失面积2500万km2，占全球陆地面积的16.8%，每年流失的土壤高达257亿t； 3）荒漠化
目前全球有36亿hm2干旱土地受到荒漠化的直接危害，占全球干旱土地的70%； 4）大量物种在灭绝
物种灭绝的速度是新生代以来所未有的。近400年以来，至少484个动物种类和654个植物种类灭绝。据估计，5400个已知动物种类和26000个植物种类面临灭绝的危险。物种灭绝主要（98％）是人类活动破坏生态造成的。
（4）环境污染及恶化： 1) 环境污染：
人类活动产生的废弃物及有毒物质，排放到环境中。这些污染常常超出了自然环境的自净化能力，从而累积成害。使得人类赖以生存的空气、水、土壤等受到了污染，危及人类生存。 2) 环境恶化：
人类活动还会造成有害的全球性环境变化：
臭氧层的破坏，导致地表太阳紫外线辐射量的增加，对地表生物危害很大。 氟氯烃等含氯化学物质、N2O、CH4是主要的破坏臭氧层化学物质。
温室气体的增加将导致全球变暖，进而还会引起海平面的上升。有研究认为，某些气候异常及气象灾害与全球变暖有关。
温室气体：CO2、CH4、O3、N2O和CFCs（氯氟烃）等，其中尤以CO2的温室作用最重要。
但也有学者质疑温室效应及全球变暖。如，理查德 林德森 (Richard Lindzen)
全球灾害增多，而且由于人口的密集分布，灾害对人类的影响也加剧。
地质灾害，地震灾害，气象灾害，海洋灾害，洪水灾害，农业生物灾害，森林病虫鼠害和森林火灾。
这些灾害，有的是人类活动导致环境变化间接促进发生和加剧的，而有的是人类的活动直接导致的。比如一些地质灾害：滑坡，崩塌，地面沉降，地裂缝，岩溶地面塌陷，地下海水入侵等。
地震 地壳运动 → 地壳岩体变形 → 破裂 → 地震
我国为多地震区：中国东部邻近太平洋板块与欧亚板块边界（太平洋板块向欧亚板块之下俯冲），中国西部位于印度板块与欧亚板块碰撞带上（印度板块与欧亚板块碰撞隆起）。内部还有一些次级板块和边界。
地震机制和规律、地震破坏现象、建筑抗震、地震预报
滑坡和崩塌 在地壳内部，在地壳运动作用下，岩体遭受变形和破坏；在地表附近，在水、冰、大气等外动力的作用下，受到风化破坏。河流侵蚀 → 在地表形成高低起伏。 大部分情况下，缓慢地形成起伏、并通过缓慢的表层剥蚀使起伏降低。 但当竖向侵蚀太快，形成陡坡太高或太陡 -- 滑坡和崩塌。
另外，人的工程活动，也会造成高陡边坡、改变自然原本的缓慢过程，引发剧烈的反应。 意大利Vajont水库滑坡 Vajont水库位于北阿尔卑斯褶皱带的深切峡谷中。中生代石灰岩和白云岩，坝上游左岸沿断层发育古滑坡。水库1960年开始蓄水，1963年10月发生滑坡（2.5亿m3）。洪水摧毁下游5个村庄，1500人丧生。 湖北远安盐池河磷矿崩塌 1980年6月3日，盐池河磷矿采空区之上的鹰嘴崖部分山体崩落200多米到到盐池河谷。560×400×30米3堆积体阻塞河道，形成郾塞湖，死亡307人。原因：1979年7月开始采用大规模爆破房间矿柱的放顶管理方法，加速了上覆山体及地表的变形过程。在山体中形成十多条裂缝，都分布在采空区和非采空区相对应的边缘地带。曾经设测量点对裂缝的发展做简易监测，但没有意识到灾害的严重性。 过度抽取地下水引起的环境地质问题；地面沉降、地裂缝、岩溶地面塌陷、地下水质恶化。
生存和发展，与资源和环境问题之间，彼此矛盾、相互关联。需要找到合理解决的途径。 人类应该了解地球环境的性质以及其中发生的各种作用的规律。
第二章 地球和地壳
地球在宇宙中是个极为普通的星球,太阳系的第三颗行星。在这个普通的星球上，由于其特殊的位置、环境、自然条件，在其演化初期就出现了生命，又经过三十多亿年，出现了人类。人在地球上耕耘建设、挖掘宝藏、探索自然奥秘…… 生产生活的需要 -- 认识地球(矿物岩石性质，地质作用规律等)； 好奇 -- 渴望了解地球的秘密 ……
1．固体地球的形状及某些性质
现在我们知道，地球是圆的，我们脚下的大地是圆的。中国古时有传说：大地由鳌鱼（大海龟）驮着；古俄罗斯人认为大地托在三个鲸鱼身上；古印度人则说大地停放在四个大象身上，大象又站在浮游水中的一个乌龟背上；乌龟下面是一条大蛇 ……。更古的巴比伦人，认为大地本身就是直接漂浮在海洋表面上。没有地―球‖的概念，没有想到大地可以漂浮在空中。
但古希腊学者却想到了这一点：毕达哥拉斯（约570—500 BC.）主张―球形大地‖，认为天体应该绕着圆形的轨道旋转运行，天体本身也应该是圆的。这不仅是出于完美主义的哲学上的观念。古人就已注意到，看海上来的船，首先看到远方的桅杆，再看到船身，也使人想到海面是弯曲的。
另外，《圣经》有这样的描述：“神将北极铺在空中，将大地悬在虚空；将水包在密云中，云却不破裂。”（<约伯记>26）
地球在宇宙中的位置，也有个漫长的认识过程：
古希腊学者亚里士多德（384-322 BC.）认为地是球形的，是宇宙的中心。
古希腊学者阿利斯塔克（310-230 BC.）提出太阳中心说，认为地球和行星围绕太阳旋转并进行自转 。
托勒密（约100-170 BC.），《天文学大成》，系统论证地心体系。 哥白尼（1473-1543）， 《天体运行论》，论证日心说。 布鲁诺（1548-1600），《论无限宇宙和诸世界》。
伽利略（1564-1642），《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》。
现在的认识：
地球是个轴向稍扁的旋转椭球体，赤道半径 a=6378.140km，两极半径 c＝6356.755km，平均半径(a2c)1/3=6371.004km。实际上从太空中看地球，是极为完美的球形。
地球的平均密度为5.5g/cm3（从天体运行规律推算出）。地球以 29.76km/sec 的速度绕太阳公转运行的同时，还以11.2km/sec（赤道线速度）的速度，每天一周自转。 一些推测：
1)地球的平均密度为5.5g/cm3，而地壳岩石的密度为2.65g/cm3左右，那么地球内部一定存在高密度物质；
(2) 地球的球形形状，说明它可能经历过熔融或软化阶段（小行星、星际碎块都是形状不规则的）； (3) 旋转椭球形是自传的结果，说明地球具有一点塑性；
2．地球的内部结构
人们可以通过这些挖掘和钻探直接了解地表附近的地下的物质组成和结构。人类挖掘钻探达到的深度仅数公里，个别专为地质研究目的的钻探达12km深。但不足地球半径的1/500。地球深部结构和成分的了解，依据地震波：地震波在地球内部不同的密度和物质状态中传播时，表现出不同的性状。这是目前了解地球内部结构的唯一方法。类似医学上的B超或CT之类。
地内成分：有一定根据的猜测。
地震波研究表明，地球内部是呈同心层状构造，如鸡蛋，三层：地核、地幔、地壳。
（1）地核
深2900km－6371km之最内核心。密度9.7－13g/cm3 (平均10－11g/cm3) ，认为相当于铁陨石的成分，主要是Fe及少量Ni(5-20%) 。地震波传播性状显示，外核是液态的（不传播横波），内核是固态的。 铁陨石成分：大约由80%-95%的Fe和5%-20%的Ni组成（有时含硫化铁矿物）。密度一般8.0－8.5 g/cm3。 （2） 地幔
深度平均在16km－2900km。密度3.3－5.5g/cm3，认为相当于石陨石和石铁陨石的成分，主要由Fe和Mg的硅酸盐组成，也有认为下地幔有Fe和Ni。
石铁陨石：由Fe-Ni（30%-60%）和铁镁硅酸盐矿物（橄榄石、辉石等）组成，密度约5.5-6 g/cm3。
石陨石：主要由铁和镁的硅酸盐矿物（橄榄石、辉石、少量斜长石）组成，含有少量Fe、Ni金属的硫化物，密度约为 3-3.5g/cm3。
地幔和地核的分界面 --古登堡不连续面，1914年由美国人古登堡 (B.Gutneberg)首先确定出来的。
软流圈：在地幔顶部，距地表100km－200km深度范围内，有一个地震波的减速带。此减速带普遍分布于全球。此现象反映这一带岩石处于部分熔融状态。此带又称为软流圈。软流圈之上的地幔顶层加上地壳--合称为岩石圈。软流圈的存在，决定了地壳及岩石圈中特殊的地质作用的性质。 （3） 地壳
最外层、和人类关系密切。不均匀，厚度变化大：大洋区地壳薄：5－10km，平均7－8km；大陆区地壳厚：20－70km，平均33km；总地地壳平均厚度16km。
地壳和地幔之间的界面 －－ 莫霍洛维奇不连续面。1910年由南斯拉夫地球物理学家莫霍洛维奇（A.Mohorovjcic）确定。 地壳明显地存在上下两层：
上层：硅铝层，也称为花岗质层，密度较小（2.7 g/cm3），只存在于大陆； 下层：硅镁层，也称为玄武质层，密度较大（2.9 g/cm3），分布于全球。
较轻的地壳覆在地幔之上，处于类似于漂浮的状态。地壳薄的地方，地势也低，如大陆平原区和海洋区；地壳厚的地方，地势亦高，如大陆高原区。这样，在地幔的某一深度上，上覆岩石对地幔的压力处处相等，处于一种均衡状态。地质学家称之为地壳均衡原理。
地壳的主要成分： 元素 重量比例 氧 46.6 硅 27.7 铝 8.1 铁 5.0 钙 3.6 钠 2.8 钾 2.6 镁 2.1 其他 1.5 资料来自美国乔治亚州立大学网http://www.gsu.edu/
这些元素，大部分以硅酸盐矿物的形式存在，如长石、角闪石、辉石、橄榄石、云母、高岭石等；碳酸盐，如方解石（CaCO3）和白云石（CaMg[CO3]2）；氧化物，如石英（SiO2）。 固体地壳之外，还有三个相互重叠的圈。虽在地壳之外，但对地表的影响很大。
3．地球的外圈 （1）大气圈：
厚度在几万米以上，渐渐过渡到宇宙气体，其3/4 集中在地表10km范围内。 低层大气的成分：N2（78%），O2（21%），Ar（0.9%），CO2（0.02-0.04 %），H2O。 臭氧层：在平流层20-30公里高度范围，臭氧（O3）的体积分数 较高 （2-10 ppm）（对流层中臭氧浓度为 0.05 ppm），称为臭氧层。 （2）水圈：
同太阳系的其他行星相比，水是地球最重要的特色之一。
地球表面有14亿km3的水，其中97.6 %以上分布在海洋中。地表的71％被海洋覆盖。少量（2.1 %）分布在极地和高山冰川；很少部分存在于江河湖海及地下岩土空隙中。 全球每年有500,000 km3的水处于蒸发和降雨的运动过程中，使得陆地得到约40,000 km3来自海洋的水，这些水最终以河流的形式从陆地返回海洋。 （3）生物圈：
上到大气层10km的高空，下到地壳3km 深处及大洋底都有生物，大部分集中在地表及水圈上层。
大气，水和生物是改造地表岩土最活跃的因素。水通过大气循环，大气在地表及地下流动，在此过程中地表岩土被破坏，被运移。而生物又帮助和促进此破坏过程。 大气，水和生物也是人类生存的物质基础。
活动的岩石圈 从地球的内部改造地壳岩体及地表的形态； 活跃的外层水、大气和生物 从地球外部改造地壳 。
第三章 矿物和岩石
第一节 造岩矿物
地壳的组成元素：O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg??等。它们绝大多数以化合物的形式存在地壳中。
矿物 – 地壳中天然形成的元素单质或化合物。
绝大多数是化合物，少数是单质（如自然金、自然铜）。基本上都是固态的，极少数为气态(如天然气)和液态(如石油)。
地球上已发现三千多种矿物，其中构成地壳岩石的主要（99%以上）矿物不过几十种。 组成岩石的主要矿物称为造岩矿物。
造岩矿物中，最多的是硅酸盐矿物，如：滑石Mg3[Si4O10](OH)2，高岭石 Al3[Si4AlO10](OH)8，绿泥石 Mg5Al(OH)8AlSi3O10，云母 K(Mg,Fe)3[Si3AlO10](OH,F)2，蛇纹石(Mg, Fe)3Si2O5(OH)4，角闪石 (Ca,Na)2-3(Mg,Fe,Al)5[Si3(Si,Al)11] (OH,F)2，辉石(Ca,Mg,Fe,Al)2[(Si,Al)2O6]，长石(K,Ca,Na)[AlSi3O8]，石榴石(Ca,Mg,Fe,Mn)3（Al,Fe,Cr)2(SiO4)3，橄榄石 (Mg,Fe)2[SiO4]。 还有，碳酸盐，如：方解石 CaCO3，白云石 CaMg(CO3)2 ，孔雀石 Cu2CO3(OH)2 。 硫酸盐，如：石膏 CaSO4·2H2O，重晶石 BaSO4。 氧化物，如：石英 SiO2，刚玉 Al2O3。
硫化物，如：黄铁矿 FeS2，方铅矿 PbS，闪锌矿 ZnS。 卤素化合物，如：萤石CaF2，石盐NaCl。
少数单质矿物，如：自然金 Au，自然银Ag，自然硫 S，自然铜Cu，金刚石 C，石墨 C。 这些自然形成的矿物，具有特定的化学成分；而且绝大部分是结晶的，即其内部质点的排列是有序的。从而决定了其特定的物理性质、化学性质和外部形态。这些特性成为我们鉴定矿物的依据。
矿物的肉眼鉴定特征主要包括颜色、形态、硬度、光泽、解理，等等。
肉眼鉴定方法，指主要通过肉眼观察、不使用复杂的仪器设备的鉴定方法。有时会使用一些简单的工具，如放大镜、钢刀、盐酸等。肉眼鉴定方法，常用于野外地质勘察和室内的岩矿初步鉴定。
1. 矿物的颜色
由于其特定的化学成分，矿物具有特定的颜色。矿物的颜色是指其新鲜表面在自然光下的颜色。颜色矿物的颜色非常丰富多样：白、黑、红、绿、黄、兰、紫、。。 白色：方解石、白云石(白，或略带浅粉色)、斜长石、滑石、高岭石、白云母(薄片透明，厚片亮银白色)、石英(乳白色或透明，也有显灰色)； 黑色：辉石、角闪石、黑云母；
黄色：黄铁矿(铜黄色)，自然金(金黄)，自然硫(浅黄)；
红色：正长石(肉红色)、红刚玉(红宝石)、辰砂(鲜红色)、石榴石、粉红色电气石； 绿色：蛇纹石、橄榄石、绿泥石(暗绿色)、绿柱石、孔雀石、磷绿铅矿； 蓝色：兰晶石、兰铜矿、海蓝宝石。 紫色：紫水晶
矿物的颜色是五彩缤纷的。有些矿物，由于其美丽的色泽，如果具有一定的硬度，可以用做宝石。但总地来说，造岩矿物中，白色和黑色矿物占多数。本课程要学16种主要造岩矿物，其中10种为白色、黑色、以及接近白色或黑色的。
2. 矿物的形态
绝大部分矿物都形成结晶体：溶液中沉淀结晶、岩浆冷凝结晶、在外来化学活动性物质作用下反应结晶，在温度压力下结晶生长。
晶体，是内部质点(离子)按特定空间形式排列的结构。由于结晶矿物内部微观质点特定
的空间排列结构，使其生长成特定的外部宏观形态。结晶矿物都具有形成自己特定形态的“本能”。如结晶岩盐(NaCl)的内部结构是由钠离子和氯离子严格地按立方体格式相间排列的，所以其晶体便成立方体形态。特定结晶结构的矿物，形成特定的形态。 矿物的形态是千姿百态的。
单向延伸的：针状、柱状、纤维状等。如长角闪石、辉石，水晶、石绵、电气石、透闪石、阳起石，等。
二向延伸：片状，板状：云母、石膏、重晶石等。
其他特殊形态；黄铁矿(立方体)、方解石(菱形六面体)、刚玉(桶形)、萤石（立方体、八面体）。 3. 硬度
矿物受到刻划作用时，所表现出来的强度，是矿物抵抗外力刻划的能力。
可以用两种不同的矿物相互刻划，以比较其硬度的相对大小。比如，如果矿物A将矿物B划破留下划痕，就说明矿物A的硬度大于矿物B。
德国矿物学家F.Mohs取自然界常见的十种矿物作为标准，将硬度分为1度到10度十个等级，即摩斯硬度标准(Mohs Hardness），也称为摩斯（摩氏）硬度计。 摩斯（摩氏）硬度计 硬度 代表 矿物 如果说一个石头的硬度是4，意思是它的硬度和萤石相当；玛瑙硬度是6.5，说明它的硬度介于正长石和石英之间（比正长石大且比石英小）。 用摩氏硬度标准描述硬度，只有1、1.5、2、2.5?9、9.5、10，总共19个数。而没有类似6.4或者7.8这样的硬度值。
做硬度测试，不一定只能使用摩氏硬度计中的标准硬度矿物。也可以使用某些已知硬度的简便的随身物件做测试工具。 常用硬度测试物件
1 滑石 2 石膏 3 方解石 4 萤石 5 磷灰石 6 正长石 7 石英 8 黄玉 9 刚玉 10 金刚石
4. 光泽
光泽是矿物表面的反射特征。
常见的矿物光泽特征有: 金属光泽（黄铁矿）、玻璃光泽（方解石、长石）、油脂光泽（石英断口的光泽）、蜡状光泽（滑石）、珍珠光泽（云母）、丝绢光泽（石绵）、金刚光泽（金刚石）。 光泽，实际上是通过反光特征反映出来的质感、用 我们某种我们熟悉的某种材料来描述，比如金属、玻璃、丝绢等。所以，对于光泽的认识，主要是感性经验。 5. 解理
矿物晶体在外力打击下，能沿一定方向的光滑平面裂开的性质称为解理。
大部分矿物有解理，如云母（沿解理撕开成薄片）、方解石（打碎后沿解理形成规则菱面体形态）、萤石、长石；少数矿物没有解理，如石英。
6. 其它特征
有些特性对于大部分造岩矿物鉴定没有普遍意义，只对某些特定矿物非常有用。 A. 盐酸反应
方解石（CaCO3）遇稀盐酸会明显地反应起泡（放出CO2气体）。 CaCO3+HCl→Ca(OH)2+ CaCl2 +CO2 ↑
另外，白云石不能直接和盐酸反应起泡，但白云石粉末可以和盐酸反应起泡。 B.透明度：大部分造岩矿物是不透明的
C.条痕:矿物在无釉瓷板上刻划留下的颜色。常用于鉴定金属氧化物或金属硫化物矿物。如赤铁矿（Fe2O3）具有红色条痕、黄铁矿（FeS2）条痕为黑色。 D.磁性：磁铁矿属于磁体，可以吸引铁钉和别针等物件。
E.比重：金属氧化物、硫化物矿物比重较大，通常在4.0以上。而大部分造岩矿物的比重在2.7-3.0以下。
F.气味：硫化物矿物在重击之下会发出类似羽毛烧焦时的气味。
G.弹性：云母片有弹性（被弯折一定的弧度后，仍能恢复原来的平展状态）。 H.挠性：绿泥石片无弹性，具挠性（薄片弯折之后，不能恢复）。
小结：肉眼鉴定方法，主要依据颜色、形态、硬度、解理、光泽、盐酸反应等，其中最常用的特征是形态、颜色和硬度。 16种常见的造岩矿物（按硬度大小排列）：
滑石、高岭石、绿泥石、黑云母、白云母、方解石、白云石、蛇纹石、角闪石、辉石、正长石、斜长石、黄铁矿，橄榄石、石榴石、石英。
常见矿物肉眼鉴定特征 矿物名称 滑石 高岭石 绿泥石 黑云母 白云母 方解石 白云石 蛇纹石 角闪石 辉石 正长石 斜长石 黄铁矿 橄榄石 石榴石 石英
第二节 岩浆岩（火成岩）
生成于上地幔或地壳深处的高温熔融状态的岩浆，侵入地壳或喷出地表冷凝成为岩石，称为岩浆岩（火成岩）。
1. 岩浆岩的成份
岩浆岩的化学成份中,O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg，占组成岩浆岩化学元素总量的99%以上。
岩浆岩的主要造岩矿物有：斜长石、正长石、石英、角闪石、辉石、云母、橄榄石等。除石英（SiO2）外，都是硅酸盐矿物。
其中：斜长石、正长石、石英、角闪石、辉石，这5种矿物是岩浆岩最重要的造岩矿物。
颜色，形态，硬度等鉴定特征 白、灰、淡黄、淡绿色，薄片状、致密块状，硬度1，腊状光泽，摸之有滑感 白、因含杂质可呈浅黄、浅褐色，土状，硬度1-1.5 浅绿至深绿色，片状，硬度2-2.5，珍珠或玻璃光泽 深褐、黑色，片状，硬度2.5-3，珍珠或玻璃光泽，薄片透明，有弹性 无色、银白色，片状，硬度2.5-3，珍珠或玻璃光泽，薄片透明，有弹性 白色、无色透明，菱面体、粒状，硬度3，玻璃光泽，遇稀盐剧烈起泡 灰白、淡粉红色，菱面体、粒状，硬度3.5-4，玻璃光泽，粉末可与稀盐酸反应起泡 绿、暗绿，块状，硬度3.5-4 ，玻璃光泽、蜡状光泽 黑、黑绿色，针柱状，硬度5-6，玻璃光泽 黑色，短柱状粒状，硬度5-6，玻璃光泽 多为肉红色，板条状、粒状，硬度6，玻璃光泽 灰白色，板条状、粒状，硬度6，玻璃光泽 浅铜黄色，立方体、粒状，硬度6-6.5，金属光泽 橄榄绿色，粒状，硬度6.5-7，玻璃光泽 红、褐、棕、黑色，菱形十二面体、粒状，硬度6.5-7.5，玻璃光泽 无色、烟灰色，粒状、六方柱状，硬度7，玻璃或油脂光泽，无解理 SiO2是岩浆岩中最主要的化学组分，占岩浆岩组分的40-75%。SiO2的含量与其矿物组合有十分密切的关系。
SiO2含量少(比如<52%)时，成分中金属元素Fe、Mg及Ca偏高而 K，Na偏少。这时，岩石中的浅色矿物就少、以角闪石、辉石及橄榄石等暗色矿物为主；
当岩石中SiO2含量多（比如>65%）时，成分中金属元素K，Na含量稍高而Fe、Mg及Ca稍低 。这时，岩石中的石英、长石等浅色矿物多，角闪石、辉石及橄榄石等暗色矿物少。
SiO2含量 成分分类 主要矿物组成 >65% 酸性 石英、正长石 65-52% 中性 52-45% 基性 <45% 超基性 辉石、橄榄石 斜长石、正长石、辉石、斜长石 角闪石 颜色： 浅 ?— — — — — — — — — — — — — → 深
2. 岩浆岩的产状
岩浆侵入地壳及喷出地表所形成岩体的形态、规模大小，及与围岩的接触关系，称为产状。
喷出岩：火山作用形成的岩浆岩体； 浅成岩：通常为带状岩体，如岩墙和岩床。 深成岩： 通常为大体积岩体，如岩基和岩株。
3. 岩浆岩的结构
大规模的深成岩，冷凝过程长（结晶时间长），能充分结晶，全部形成较大的晶体；而浅成岩和喷出岩，则由于冷凝迅速，常常结晶不充分，甚至完全来不及结晶。岩浆岩的这一结晶颗粒大小的特征称为结构。
显晶质结构：可以通过肉眼辨认到晶体的大小及形态。这是深成侵入岩的典型结构。如花岗岩。
隐晶质结构：肉眼无法辨认矿物晶体，只有在显微镜下才能鉴别。这是部分浅成岩和喷出岩常见的结构。如玄武岩。
玻璃质结构：未结晶，显微镜下也看不到结晶颗粒。这是喷出岩特有的结构。如黑曜岩。 斑状结构：岩石中部分矿物晶体结晶较大（斑晶），肉眼可以辨认，而另一部分却结晶很细（基质）为隐晶质，甚至完全不结晶，为玻璃质，呈现一种大小极不均匀的结晶特征。这是部分浅成岩和喷出岩常见的结构。如安山岩。
4. 岩浆岩的构造
岩浆岩的构造是指因岩石中不同矿物组分的分布与排列反映出来的外貌特征。
构造不涉及矿物颗粒的大小，只关系到它们的排列分布特征。
流纹状构造 岩石中不同颜色的条纹、拉长了的气孔及长条状矿物沿一定方向排列所形成的构造。这是流纹岩的典型构造。这是喷出地表的岩浆在缓慢流动过程中迅速冷凝造成的。
气孔状构造和杏仁状构造 岩石中分布着形态不规则的的孔洞，称为气孔状构造。如果气孔被某些矿物（如方解石）充填，便形成了杏仁状构造。 气孔状构造和杏仁状构造是喷出岩（尤其是玄武岩）的典型构造。
块状构造：岩石中矿物分布均匀、无定向排列。大部分岩浆岩（侵入岩和部分喷出岩）为块状构造。
5. 岩浆岩的种类
岩浆岩的分类描述方法很多，目前最实用、最直观的是从产状(表现为结构)和成分两方面对其进行分组：
a.产状(结构)：根据其产状，岩浆岩分为深成岩、浅成岩和喷出岩三大类。
岩浆岩产状与其结构之间关系非常密切：深成岩结晶好，为粗颗粒的显晶质结构；浅成岩和喷出岩结晶较差，通常为细粒的隐晶质结构或斑状结构，甚至为完全没有结晶的玻璃质结构（少部分喷出岩）。 b.成分：岩浆岩中SiO2的含量决定了其矿物组合类型。根据SiO2的含量，岩浆岩分为酸性岩、中性岩、基性岩和超基性岩。 岩浆岩分类表 成分分类 SiO2含量 主要矿物成分 喷出岩 浅成岩 深成岩
第三节 沉积岩
出露于地表的岩石，遭受风化破坏。或被破碎成碎屑，或被分解为新的次生矿物，或直接被水溶解。
这些风化破坏产物被流水、风，冰川等侵蚀搬离原地，到地表较低的地方（海洋、湖泊、河流下游等）沉积下来，再经过长时间的压密固结，形成的岩石称为沉积岩。 沉积岩是陆地上分布最广泛的岩石，约占大陆面积的75%。
酸性岩 >65％ 正长石 石英 流纹岩 花岗斑岩 花岗岩 中性岩 52％-65％ 正长石 粗面岩 正长斑岩 正长岩 斜长石 角闪石 安山岩 闪长玢岩 闪长岩 基性岩 45％-52％ 辉石 斜长石 玄武岩 辉绿岩 辉长岩 浅色 ? — — — — — — — — — → 深色
1. 沉积岩的物质组成
沉积岩的组成物质主要来源于地表岩石的风化破坏。这种风化破坏作用产生三种产物：原岩机械破碎的碎屑(如岩石碎屑、石英砂)；化学分解形成的粘土矿物（如高岭石）等；化学溶解物质或胶体。 1）碎屑：>0.005mm的颗粒。
较大的碎屑，砾石（粒径>2mm），成份会复杂一些，可能是各种岩石的碎屑。而砂粒级（粒径<2mm）的碎屑，一般是抗风化能力较强的矿物或岩石颗粒，如石英、硅质岩石、长石、白云母等。
2）粘土矿物：如高岭石，由硅酸盐矿物经强烈化学风化分解形成。 粘土矿物的颗粒很小，小于0.005mm，肉眼难以辨认。
3）化学溶解物质或胶体沉积：直接从原岩中析出，或在化学分解过程中分离出来的。 主要有：CaCO3、NaCl、KCl、 MgCl2、SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaSO4、MnO、P2O5。 另外，在有生命活动的沉积环境中，生物遗骸也会加入到沉积物中，有时甚至占沉积物的大部分，如海百合石灰岩、珊瑚石灰岩。
2. 沉积岩的结构
同岩浆岩一样，沉积岩的结构主要是反映其组成颗粒的大小特征。按其组成物质颗粒大小及成因，沉积岩一般具有四种结构：碎屑结构、泥质结构、化学结构和生物结构。 1) 碎屑结构：主要由粒径大于0.005mm的碎屑物质被比碎屑颗粒更细的填隙物（碎屑或胶结物）充填胶结而成的结构。按照其中主要屑物质颗粒的大小，又可分为砾状和砂状两种结构。
砾状结构：主要由粒径大于2mm的碎屑组成。其中碎屑颗粒棱角鲜明者，称为角砾状结构。
砂状结构：颗粒粒径介于2-0.005mm之间。
碎屑结构的组成除了碎屑以外，还有充填于碎屑之间的填隙物：更细的碎屑颗粒或化学胶结物。常见的填隙物成分：钙质(CaCO3)、硅质(SiO2)、泥质(粘土矿物及细碎屑)和铁质(Fe2O3)。
2) 泥质结构：主要由粒径小于0.005mm的粘土矿物（高岭石等）和细碎屑组成的结构。 3) 化学结构：由化学沉积物质的结晶颗粒组成的岩石结构。如石灰岩。 4) 生物结构：由生物遗体或碎片（如珊瑚、贝壳）构成的结构。
3. 沉积岩的构造
沉积岩最显著的宏观特征是层理构造。层理构造是在不同时期、不同环境下先后沉积下来的物质由于其成份，颜色及结构等方面的差异而显示出来的成层现象。
沉积岩还会在层面和层内发育特殊的构造：(1) 交错层理、(2) 波痕、(3) 泥裂，等。
4、沉积岩的分类 类型 岩石名称 砾岩 碎 屑 岩 类 砂岩 粉砂岩 泥岩 泥质岩类 页岩 石灰岩 化学及生物化学岩类 白云岩 泥灰岩 泥质 (粒径<0.005mm) 结构 砾状 (粒径>2mm) 砂状 (粒径2-0.05mm) 砂状 (粒径0.05-0.005mm) 主要成分及其他特征 砾石碎屑多为坚硬岩石和硬度较高的矿物 碎屑多为耐风化的矿物颗粒如石英和长石，少量以岩石碎屑为主 碎屑多为如石英、长石及白云母颗粒，很少岩石碎屑 粘土矿物和粒径<0.005mm的其他矿物碎屑 粘土矿物和粒径<0.005mm的其他矿物碎屑，薄层理构造 方解石 白云石 除方解石和白云石外，含25-50％粘土矿物 隐晶质或结晶粒状 隐晶质或结晶粒状 泥质 1）碎屑岩：具碎屑结构的沉积岩，由碎屑经胶结物胶结而成。根据碎屑颗粒的大小，还可进一步分为砾岩和砂岩。
砾岩：主要由粒径>2.0mm的砾石组成。 砂岩：主要由粒径＝0.005-2mm的砂颗粒组成。
2）泥质岩：具泥质结构、主要由粘土矿物及小于0.005mm的细碎屑组成。其中具有薄层理的，称页岩。厚层状（局部为块状构造）的称粘土岩。
3) 化学岩及生物化学岩岩：母岩风化剥蚀作用中形成的溶解物质或胶体经化学作用沉淀形成，或由生物作用使某种物质聚集而成的岩石。
常见的化学岩及生物化学岩有：石灰岩（以方解石为主要成分），白云岩（以白云石为主要成分），硅质岩（以SiO2为主要成分）。
第四节 变质岩
已经存在的岩石，由于地壳运动、岩浆活动造成的高温、高压环境、或外来化学活动性流体的作用，使其原来的结构、构造、或矿物成份发生改变，形成一种新的岩石，称为变质岩。
1. 变质作用
变质作用因素：a.高温(岩浆侵入体周围、地壳深部)；b.高压(地壳深部、地壳运动的挤压带)；c.外来化学活动性流体(岩浆侵入体周围、地壳深部)。
变质作用结果：a.矿物结晶生长；b.矿物重组合，形成新的矿物；c. 使片状、柱状矿物定向排列；d.在断裂带上，压力把岩石压碎、研细。
变质岩主要分布在古老的前寒武纪地层中及其它各个地质时期的地壳活动带，岩浆侵入体周围及断裂带内。
2.变质岩的矿物成份
变质后的岩石，一部分继承了原来岩石中的矿物，如岩浆岩和沉积岩中常见的石英、长石、角闪石、辉石、云母、方解石、粘土矿物等。
变质作用形成的新矿物，有些和岩浆作用形成的矿物相同，如石英、长石、角闪石、辉石、云母等；
也会有一些仅由变质作用形成的特殊矿物(称为变质矿物)，如绢云母、滑石、绿泥石、石榴子石、蛇纹石等。变质矿物是变质作用的特定产物。
3.变质岩的结构
变质岩的各种结构通常要在显微镜下才能识别。因此对于变质岩结构的肉眼鉴定，我们只能分辨和描述结晶的大小。 粗粒结构：如片麻岩，大理岩； 细粒结构：如板岩，干枚岩。
4.变质岩的构造
变质岩的构造是指矿物分布和排列特点。大部分变质岩具有明显的定向构造：片麻状构造、片状构造、千枚状构造、板状构造。统称片理构造。少部分变质岩的矿物排列是均匀的和不定向的—块状构造。
5. 变质岩的类型（大部分按构造分类和命名）
变质岩的分类，大部分是根据构造分类和命名，比如片麻岩（具有片麻状构造）和片岩（具有片状构造），在构造命名的基础上进一步根据成分命名，如角闪斜长片麻岩和云母片岩。少数根据结构和成分分类和命名，如糜棱岩（具糜棱结构）和石英岩（主要成分为石英）。 名称 片麻岩 片岩 千枚岩 板岩 构造 片麻状 片状 千枚状 板状 主要特征 主要为石英和长石，片状矿物可为云母、角闪石 片状和柱状矿物主要有云母、滑石、绿泥石和角闪石，粒状矿物可有石英 主要矿物成分为泥质，绢云母、石英、绿泥石 结晶微弱，主要成分为粘土矿物，次可有绢云母、绿泥石、石英、云母等。 大理岩 石英岩 碎裂岩 糜棱岩
块状 块状 块状 块状 一般为灰黑色，主要成分为方解石及白云石 一般为灰色，主要成分为石英 由压碎的岩石碎块组成，原岩的成分及结构构造特征部分保留，有时有少量绢云母、绿泥石等。 由被研磨粉碎的岩石细颗粒组成，原岩的结构构造已完全破坏，矿物成分肉眼难以辨认。常见少量变质矿物如绢云母和绿泥石 第四章 地质作用
在地球内圈，由于上地幔顶部附近软流圈(约100-200km深度 )的存在，岩石圈是活动的。岩浆从地球深部上涌侵入地壳、喷出地表；地壳活动对地壳内岩体挤压，使之变形、破裂；地内热、地内的高压力、具有化学活动性的流体，改造地壳内的岩石，使之发生成分、结构和构造的改变。
在地球外圈，水、大气，循环运动、作用于地壳表层。地表的岩石和土，在水、大气和生物的作用下被风化破碎、分解、溶解，被剥蚀。剥蚀的风化产物被运动的水（河流、海洋、湖泊）、冰（冰川）、空气（风）搬运和重新堆积。其中最主要的搬运作用是河流携带风化产物（碎屑、粘土和溶解物质）从上游山区向下游平原区和海洋。 地壳表层不停地经历着改造：岩土组成、地形地貌。
地质作用：由自然动力引起的地壳物质组成、内部结构、地表形态(发生)变化的作用。 能量来自地球内部，作用于地壳内部。有建设(形成新的岩体)也有有改造(使已经存在的岩体改变形态、组构) ---内动力地质作用。
能量来自地球外部，主要作用于地壳表层附近。主要是破坏(使原来完整的岩体发生破碎、成分改变，或被溶解)，改变后重新组合沉积 ---外动力地质作用。
第一节 内动力地质作用
能量来自地内，从内部作用与地壳。
地内岩浆→上升侵入地壳或喷出地表 --- 岩浆作用；
地幔物质对流→软流圈之上活动的岩石圈→地壳内岩体变形 --- 地壳运动；
地热、地壳运动、岩浆作用→高温、高压及化学活动性流体，作用于已形成岩体，使其成分、结构(结晶大小）及构造（晶体的分布及排列)发生改变 --- 变质作用。
1. 岩浆作用
形成于上地幔或地壳深处的高温（温度在700゜C以上）熔融状态的岩浆，侵入地壳或喷出地表。称为岩浆作用。
侵入作用 -- 岩浆侵入地壳内部； 喷出作用(火山作用) -- 岩浆冲出地表。
岩浆作用的结果：侵入和喷出的岩浆体最终在围岩中或在地表冷凝，形成岩石-- 岩浆岩。岩浆体的高温及从中释放出来的具有化学活动性的气液流体，还会作用于侵入体的围岩。火山作用还会产生火山碎屑，沉积在火山附近，形成火山碎屑岩。 岩浆的基本特征 （1）岩浆的成分：
岩浆的主要成分是硅酸盐。硅酸盐岩浆的化学成分表达 为氧化物形式：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O、H2O等。其中最主要的是SiO2，其含量可高达40～75%。岩浆中还含有大量挥发份及成矿金属元素，挥发份含量在岩浆中一般不超过6%，主要为水蒸气，其次为CO2、CO、N2、SO2、SO3、H2S、HCl、H2F等。 （2）岩浆的温度
现代熔岩流的温度范围一般在700～1200℃范围内， 岩浆岩的产状
岩浆侵入地壳及喷出地表所形成岩体的形态、规模大小，及与围岩的接触关系，称为产状。
侵入岩 侵入地壳的岩浆体，一般在深部规模大，向浅部地表附近越来越小，常成较窄的带状岩体。前者称为深成侵入岩（3-5km以下）。后者称为浅成侵入岩（3-5km以上）。 深成岩 通常为大体积岩体：岩基（100km2以上），岩株。
浅成岩 岩浆侵入到地壳浅部薄弱带（如断层面或者岩层面）形成的带状岩体：岩床（沿沉积岩层面侵入的带状岩体)，岩墙（沿断裂侵入的带状岩体，通常接近直立)，岩盘or岩盖（上凸下平的似透镜状侵入岩体），岩盆（中央下凹的盆状侵入体）。 喷出岩 火山作用形成的岩浆岩体：火山颈、火山锥、熔岩被（流） 、熔岩台地。 火山活动发生于地表，给人的印象深刻。
喷出岩产状，主要和喷出方式有关：熔透式、裂隙式，中心式。
熔透式（面式）喷发；地质历史早期，地壳较薄、地下岩浆热力较强。岩浆上升将其顶部围岩熔透，岩浆在地表大面积溢流。
裂隙式（线式）喷发：岩浆沿着断裂上升，喷出地表。形成狭长连续的喷发带，或呈线状排列的独立的火山。经常形成大面积的熔岩台地。
中心式（点式）喷发：岩浆沿颈状管道的喷发形式，喷发通道在平面上为点状，又称点状喷发。通常在火山口周围形成火山锥。近代火山大都属于这种类型。 目前全球有活火山1500多座。休眠火山约有1000-1500个。
中国火山活动较少，近代的有黑龙江五大连池火山（位于黑龙江省得都县。喷发于1719年-1720年）。 长白山天池，火山遗迹。国外，日本富士山，火山遗迹。
意大利的维苏威火山，自更新世冰期之后一直处于休眠状态，公元79年突然爆发。顷刻间，庞培、赫尔库兰2城被火山灰掩埋。以后多次喷发。1906年的一次喷发，原火山锥被炸掉105米。
现代全球火山分布： 1) 环太平洋火山带(火环)； 2) 地中海－印度尼西亚火山带； 3) 洋脊及大陆裂谷(东非裂谷)火山带。
2. 地壳运动
岩石圈的活动在地壳中造成挤压拉伸或水平错动。这种使地壳内岩体发生位移变形的作用，称为地壳运动。
人们可以从一些自然现象中认识到大地不是固定不变的。
《诗经》（公元前11世纪至公元前6世纪）：“烨烨震电，不宁不令。百川沸腾，山冢崒崩。 高岸为谷，深谷为陵。”---这是描述地震使大地形态发生变化的情景 。 古人已从陆地山上的海生贝壳化石，认识到沧桑之变（唐颜真卿(公元709-785年)，北宋沈括(公元1031-1095)）。 地壳升降运动现象和证据
意大利那不勒斯海湾，塞拉比斯古建筑废墟。建于公元105年的古罗马帝国时代，如今只存留3根12米高的大理石柱。石柱上遗留的特征表明，2000年来这些石柱曾因地壳下沉而末入海水中至少6米多。
下部3.6米，因曾被火山灰掩埋，柱面光滑。近代火山灰被清理掉(17世纪中发掘)。其上2.7米，有多许小孔，海生生物侵蚀造成。说明地壳下沉曾淹没在海水中，海生瓣腮类动物(石蜊(li)和石蛏(cheng)。再上5.7米，因暴露于大气中，受到风雨侵蚀而不甚光滑。一直在海水面之上，未被海水淹没。 山海关长城，现已有部分淹没于海水中。
珊瑚的生活环境，温暖的浅海(?70米)，但现在发现有的珊瑚礁沉没于数百米深的海底，或高出海面(西砂群岛，高出海面15米)。
海相沉积的地层（比如石灰岩），在陆地上很常见。如青臧高原上，就有25百万年前的海相沉积地层。大地测量表明，珠峰地区的平均上升速度为3.6 mm/a（1966-1992年）。 地壳水平运动的现象和证据
地层沉积时都是水平延展的；挤压作用使之倾斜和弯曲；倾斜和弯曲的地层,在野外很常见；
美国西部海岸圣安德列斯大断裂；大地测量表明：1906年旧金山大地震前16年中，断层两侧相对位移达7米之多。另外，对比两侧底层岩石，发现1.5亿年来，断层的总的水平错距达480公里。
大陆漂移（通过地质研究论证）：印度板块自从泛大陆中分裂出来后，向北漂移达7000公里；大西洋--大陆分裂后形成；另外，洋底古地磁研究及现代GPS测量都表明,洋脊两侧的海底扩张运动速度可达10～15 cm/a。 地壳运动的空间分布：
很不均匀，主要集中在以下几个带上：
1) 环太平洋带：从西太平洋之新西兰向北新喀里多尼亚、伊里安、菲律宾、台湾、流球、
日本、千岛群岛、到阿留申群岛，再沿北美西侧的海岸山脉到南美的安第斯山脉。 2) 地中海－印度尼西亚带：从地中海诸山脉(阿尔卑斯、喀尔巴阡山脉、阿特拉斯山脉)往东经高加索山脉、兴都库什山脉、喜马拉雅山脉、横断山脉，在马来群岛和巽他群岛与环太平洋带相连。 3) 大洋洋脊及大陆裂谷带。 板块构造说简介
1）活动伦和固定论的争论
20世纪前，人们对地壳活动的主流认识限于地壳的升降运动。对地壳发生大规模水平运动认识不足。但到了19世纪末20世纪初，活动观点逐渐萌芽和兴起。
1620年，英国哲学家培根（Francis Bacon）就注意到南美洲东海岸与非洲西海岸彼此吻合的现象，并提出了西半球曾经与欧洲和非洲连接的可能性。
1885年，奥地利地质学家修斯(E2Suess)根据地层的一致性，认为南半球各大陆是从一个原始的冈瓦纳古陆(Gondwanaland)分裂开来的。“冈瓦纳古陆”的范围包括现代的南美洲、非洲、南极洲、澳大利亚以及印度半岛和阿拉伯半岛。 泰勒 （F.B.Taylor）（1908） 贝克(H.B.Baker)（1911） 魏格纳(A.L.Wegener）（1912)
受大西洋两岸弯曲形状的相似性启发，德国科学家魏格纳(A.L.Wegener，1880-1930) 于1912提出了大陆漂移的假说。有关的重要论著：《大陆与与海洋的起源》（1912年），《海陆的起源》（1915年）。此后，魏格纳为宣扬大陆漂移学说与固定论展开了十几年的激烈论战。
大陆漂移学说的依据不只是大西洋两岸的海岸线形态的相互对应。两岸的美洲和非洲、欧洲在古生物化石、岩石地层、冰川、大地构造（古褶皱山系）等方面，有非常好的对应关系，表明地质历史上大西洋两侧的大陆曾相连接。一些陆生植物和动物化石（泥盆纪至三叠纪）同时出现于现在彼此分离的南部各个大陆：南美、非洲、南极洲、澳大利亚、印度。
污染的空气也会危害生物圈的其他部分。比如危害植物－－危害农业、林业、牧业； 污染的空气还会损害环境中的非生命物质－－如金属制品、油漆和涂料、皮革制品、纺织衣料、橡胶制品和建筑物。
2. 大气污染的来源
大气污染的形成，有自然原因和人为原因。 自然原因，如森林火灾、火山爆发、岩石风化等。
1991年6月12日，菲律宾皮纳图博火山爆发，5立方公里的火山物质喷出地表（其中包括2千万吨的SO2 ），最大喷发高度30公里。45天后，二氧化硫和火山尘围绕地球形成一个宽20o-50o 的环带。
人为原因，如各类燃烧物释放的废气和工业排放的废气等。
目前，世界各地的大气污染主要是人为因素造成的。人为的3个主要不同性质的污染源：工业污染源、汽车尾气和生活污染源。 （1）工业污染源
工业生产和化石燃料的燃烧过程向大气释放的烟尘、二氧化硫、氮氧化物，碳氧化物和碳氢化合物。生产过程中的排气（如炼焦厂向大气排放H2S、酚、苯、烃类等有毒害物质；各类化工厂向大气排放具有刺激性、腐蚀性、异味性或恶臭的有机和无机气体；化纤厂排放的H2S、氨、二氧化碳、甲醇、丙酮等等）；生产过程中排放的各类矿物和金属粉尘。 （2）汽车尾气
汽车尾气中含有至少200种以上的有害物质，其中绝大多数已确定为强致癌物。 主要的污染物包括：一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC) 、氮氧化物(NOx) 、二氧化硫(SO2)、悬浮微粒(碳烟、焦油和重金属等) 、醛类和二氧化碳(CO2) 。 机动车废气中污染物的浓度
汽油机 柴油机 NOx (ppm) 2000-4000 1000-4000 HC (ppm) <1000 <300 CO (%) <10 <0.1 C 碳(g/m3) <0.01 0.5
2010年，中国机动车保有量已达1.99亿辆（北京489万，成都265，上海250），其中汽车8500多万辆。北京、上海的大气污染研究表明，汽车尾气污染已占城市大气污染负荷的60％以上。
北京、上海汽车尾气对空气污染的分担率（％） CO HC NOx
北京 63.4 73.5 46 上海 86 96 56
在发达国家，汽车尾气已构成大气污染的主要污染源。 （3）生活污染源
主要为家庭炉灶排气。生活污染源在我国排放量大、分布广、排放高度低。
3. 大气污染物及其危害
大气污染物是指人类活动或自然向大气排放的，并导致大气组分比例发生变化，对生态系统和人体健康产生不良影响的物质。
目前对环境和人类产生危害的大气污染物约有100种左右。其中影响范围广、具有普遍性的污染物有颗粒物（主要是人工粉尘、风扬尘和火山灰）、二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物等。在某些特定的地方，空气中还可能局部地含有其他特定的污染物如：如氯气、氟化物、多环芳烃、氯已烯、石棉尘及其他矿物粉尘和特殊的工业粉尘，放射性物质等。 （1）颗粒物
颗粒物是指除气体之外的包含于大气中的各种各样的固体、液体和气溶胶。其粒径范围主要在100～0.1μm之间。
直径在100μm以上的尘粒，很快在空气中沉降，对人体健康危害小； 按粒径的差异，可以分为降尘和飘尘两种。
降尘 指粒径大于10μm，在重力作用下可以降落的颗粒状物质。多产生于固体破碎、燃烧残余物的结块及研磨粉碎的细碎物质。自然界刮风及沙暴也可以产生降尘。10μm以上的粉尘，会被阻留于呼吸道之外；
飘尘 粒径小于10μm的煤烟、烟气和雾在内的颗粒状物质。这些物质粒径小、质量轻，在大气中呈悬浮状态，它可以几小时，几天甚至几年游浮于空气中。飘尘是“可吸入”的。5～10μm的尘粒吸入达支气管区；小于5μm的尘粒，则可被带入和滞留在肺泡区，对人体健康的危害最大。粉尘越细，在空气中停留的时间越长，被吸入的机会越多。粉尘越细，比表面积越大，在人体内的化学活性越强，对肺的纤维化作用越明显。 总悬浮颗粒物（TSP）：指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤100μm的颗粒物。 可吸入颗粒物（PM10）：指悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤10μm的颗粒物。 细颗粒物( PM2.5)：粒径小于2.5μm的颗粒。能够直接通过呼吸道进入并沉积在支气管及肺部，对人体健康的危害更显著。
微粉尘具有很强的吸附能力。有害的气体、液体和金属元素，都能吸附在微粉尘上而被吸入肺部，从而促进病害发生。
燃烧排出的碳烟，主要是由直径0.1～10μm的多孔碳粒构成。它除了会被人体吸入肺部沉淀下来以外，还会吸附SO2和其他污染物。
英国伦敦在1952年12月在5天内连续大雾无风，工厂排出的烟尘和二氧化硫在上空积聚不散，二氧化硫以5μm以下微细粉尘为载体而被吸入肺泡，结果造成两星期内4000人死亡的―伦敦烟雾事件‖。
汽油中四乙基铅氧化分解成气态铅排入大气，聚集在据地面1.2 m高度的马路周围。其中60％含铅飘尘颗粒不能在短时间内沉淀，会在大气中长期飘浮。
铅是生物体酶的抑制剂，在体内可蓄集于脑、肝、胃、脾中，对神经、血液和消化系统都有损害作用。 铅对孕妇儿童的影响尤为严重，长时间吸入可能引起慢性铅中毒，从而诱发小儿贫血、眼病、口腔疾病、肾炎等多种疾病。此外，由于小儿机体代谢功能尚未完善，中枢神经系统还比较脆弱，铅中毒还会引起儿童智力下降。 （2）二氧化硫（ SO2 ）
SO2是一种无色、具有刺激性气味的气体。人为排放的SO2，主要来自含硫煤(87%)和石油的燃烧、石油炼制以及有色金属冶炼和硫酸制造等。
20世纪初，全球人工排放量SO2不到3000万t，到1980年代增长到 1.6～1.8亿t 。1980年代初，我国SO2年排放量约为1400万t，年递增6-9%，1995年达到1891万t后得到控制。 2002年后又增长较快，2005年达到约2549万吨，居全球排放量之首。 SO2污染的危害：
1）SO2溶解于人体血液和其他粘液中，对健康造成损害。研究发现，大气中SO2污染可导致多种疾病，如上呼吸道炎症、慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿等，降低青少年肌体免疫功能，对眼结膜有较强的刺激作用。
当空气SO2中浓度达1×10－6～5×10－6时，可引起和加重呼吸系统和心血管疾病，严重可
－
危及生命。SO2在干燥空气中，其含量达800×106（ppm）时，人还可以忍受。但在形成硫酸气溶胶后，其含量仅0.8×10－6（ppm）时人即不能忍受。 2）植物对SO2特别敏感，SO2主要通过叶面气孔进入植物体在细胞或细胞液中生成SO32-或HSO3-和H-，如果其浓度超过了本身的自解机能时，就会破坏植物正常的生理机能，… …，叶片出现伤斑、发黄、枯卷、落叶、落果或生长缓慢，严重时则枯死。研究表明，当SO2浓度为0.01-0.02ppm时，许多植物开始受到不同程度的伤害，有些植物在更低的浓度下也遭受伤害。
3）SO2是造成酸雨的主要污染物 （3）一氧化碳CO
CO为无色，无嗅的有毒气体，化学性质较稳定，在大气中的存留时间长。 CO主要是由含碳物质不完全燃烧产生的，而天然源较少。
大气中CO的本底值为0.14×10－6，工业发达地区和城市中心可达50×10－6-100×10－6。近年的调查研究表明，目前空气中的一氧化碳有80％来自汽车尾气。 CO的危害
CO的毒性表现在能与人体的血红蛋白结合(其结合能力是O2结合能力的210倍)，妨碍了血红蛋白与氧的结合，降低了血红蛋白的输氧能力，造成机体缺氧。严重时可造成人体内缺氧而窒息死亡。
空气中CO含量达到十万分之一时，就会使人中毒，产生恶心、头晕、疲劳等症状。达到1％浓度时，人在2分钟就会死亡。人吸收了CO会发生慢性中毒，主要表现在中枢神经受损、记忆力衰退等。长期生活在较高浓度的CO环境中会使人心脏功能下降、动脉硬化，引起心血管疾病；神经系统功能减弱、健忘，注意力不集中，精神异常，甚至影响胎儿智力发育等。 （4）氮氧化物(NOx)
氮氧化物(NOx)种类很多，主要是一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)。人为活动排放的NOx大部分来自化石燃料的燃烧过程，如汽车、飞机、内燃机及工业窑炉的燃烧过程；也来自生产、使用硝酸的过程，如氮肥厂、有机中间体厂、有色及黑色金属冶炼厂等。 据80年代初估计，全世界每年由于人类活动向大气排放的NOx约 53×106 t。 NOx对环境的危害作用极大： ? 臭氧消耗物质
? 形成酸雨的主要物质之一
? 形成大气中光化学烟雾的重要物质 ? NOx直接危害人体
NO对人的危害主要表现在对呼吸系统和神经系统的影响，NO中毒对中枢神经毒害较大，它也能与血液中的血红蛋白结合(NO与血液中血红蛋白的亲和力比CO还强)，在高浓度条件下引起与CO同样的缺氧症。NO是臭氧消耗物质。
NO2是具有刺激性气味的红褐色气体，易溶于水形成硝酸和亚硝酸，即： 2NO2 +H2O→HNO3＋HNO2
NO2的毒性比NO要高4-5倍，NO2对人的呼吸器官有强烈的刺激作用，经呼吸进入人体的NO2缓慢的溶解于肺泡表面的水分子中，形成亚硝酸和硝酸，对肺部组织有强烈的腐蚀作用，是引起肺气肿和肺癌的原因之一。
动物试验表明，NOx浓度在0.3-0.5ppm以上时，对呼吸系统有明显损害；浓度达到200ppm时，瞬时暴露也有死亡的危险。 （5）碳氢化合物
碳氢化合物包括烷烃、烯烃和芳烃等复杂多样的物质。
大气中大部分的碳氢化合物来源于植物的分解，人类排放的量虽然小，却非常重要。碳
氢化合物的人为来源主要是石油燃料的不充分燃烧和石油类的蒸发过程。在石油炼制、石油化工生产中也产生多种碳氢化合物。燃油的机动车是主要的碳氢化合物污染源。 汽车尾气中的许多烃类化合物有致癌作用。
当空气中HC的总量达500×10－6～600×10－6时，对人体健康有损害。 碳氢化合物是形成光化学烟雾的主要成分。
4. 大气污染物的演变 －－ 一次污染物和二次污染物
从污染源排入大气中的污染物质，在与空气混合过程中会发生种种物理、化学变化。依其形成过程的不同，通常可以将其分为一次污染物和二次污染物。 （1）一次污染物
一次污染物是指从各类污染源排出的物质，包括直接从各种排放源进入大气的各种气体和颗粒物，如前述的SO2、碳氧化物、氮氧化物、碳氢化合物和颗粒物等都是主要的一次污染物。 （2）二次污染物
由一次污染物经各种化学反应所生成的一系列新的污染物为二次污染物。例如，大气中的碳氢化合物和NOx等一次污染物，在阳光作用下发生光化学反应，生成臭氧、过氧乙酰硝酸酯(PANs)、醛、酮等二次污染物。常见的二次污染物有：臭氧、过氧乙酰硝酸酯(PANs)、硫酸及硫酸盐气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶，以及一些活性中间产物，如过氧化氢基(HO2)、氢氧基(OH)、过氧化氮基(NO3)和氧原子等。 ? 光化学烟雾 ? 酸雨
光化学烟雾（Photochemical Smog）
光化学烟雾是光化学反应的反应物(一次污染物)与生成物(二次污染物)形成特殊混合物. 大气中的碳氢化合物和NOx等一次污染物，在阳光作用下发生光化学反应…#*@?????∞?!..进而形成一系列具有氧化性、刺激性的产物：O3 、过氧乙酰硝酸酯(PANs)、醛类等。 NO2→NO＋O O＋O2→O3 O3＋NO→O2＋NO2 O3＋HC→RCHO＋RCO2 O＋HC→RCHO
(R：烷基；RCHO：醛类)
其特征是烟雾弥漫，大气呈白色雾状或黄褐色，能见度低。这种烟雾有强烈的氧化性和刺激作用，使人眼睛红肿、流泪、喉痛、胸痛和呼吸衰竭等。能使橡胶开裂，植物变黄和枯死。
这种光化学烟雾，1946年最早出现在美国洛杉矶市。是由美国生物化学家A·J 哈根在研