Giao trinh Khoa hoc moi truong - Chuong 2

Chương 2. CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MÔI
TRƯỜNG

2.1. Thạch quyển
2.1.1. Sự hình thành và cấu trúc của Trái đất
Trái đất là một hành tinh trong hệ Mặt trời, vào thời điểm sau khi hình thành
(cách đây khoảng 4,5 tỷ năm), Trái đất là một quả cầu lạnh, không có khí quyển, tự
quay xung quanh Mặt trời. Sự phân hủy của các chất phóng xạ làm cho quả cầu Trái đất
nóng lên dần, dẫn đến sự phân dị của vật chất bên trong và thoát khí, hơi nước, tạo nên
khí quyển nguyên sinh gồm CH
4
, NH
3
và hơi nước. Các chất rắn trong lòng Trái đất
phân dị, phần nặng nhất gồm Fe, Ni tập trung tạo thành nhân Trái đất. Các phần nhẹ
hơn gồm các hợp chất MgO, FeO, SiO
2
,... tạo nên Manti. Phần nhẹ nhất gồm các kim
loại Al, Si tập trung ở lớp ngoài. Dần dần, lớp ngoài Trái đất nguội dần trở nên đông
cứng và tạo nên Vỏ Trái đất. Thành phần và cấu trúc của khí quyển, thủy quyển thay đổi
theo thời gian cho đến hiện nay.
Bảng 2.1: Các đặc trưng chủ yếu của Thái Dương hệ

Thiên
thể
Bán kính
(km)
Thể tích
(Trái đất=1)
Khối lượng
(Trái đất =1)

Tỷ trọng
riêng
(g/cm
3
)
Nhiệt độ
cực đại bề
mặt
(
oC
)
Chất khí
trong khí
quyển
Mặt trời
Sao Thủy
Sao Kim
Trái đất
Sao Hỏa
Sao Mộc
Sao Thổ
Thiên Vg
HảiVươg
Diêm Vg
695.000
2.400
6.100
6.371
3.400
69.000

57.500
23.700
21.500
2.900
1.300.000
0,05
0,87
1,0
0,15
1.320
736
51
39
0,1
332.000
0,05
0,81
1,0
0,11
318
95,3
14,5
17,2
0,03
1,41
5,33
5,15
5,52
3,97
1,35

0,71
1,56
2,47
2
5.500
350
460
60
- 55
-138
-153
-184
-200
- 220
nhiều
không có
CO
2
Nhiều
CO
2,
H
2
O
CH
4,
NH
3
CH
4,

NH
3
CH
4
CH
4
-

Vỏ Trái đất (Thạch quyển) là một lớp vỏ cứng rất mỏng, có cấu tạo hình thái rất
phức tạp, có thành phần không đồng nhất, có độ dày thay đổi theo vị trí địa lý. Vỏ Trái
đất được chia làm 2 kiểu: vỏ lục địa và vỏ đại dương. Vỏ đại dương có thành phần chủ
yếu là các đá giàu CaO, FeO, MgO, SiO
2
trải dài trên tất cả các đáy của các đại dương
với chiều dày trung bình 8 km. Vỏ lục địa gồm 2 lớp vật liệu chính là đá bazan dày 10-
20km ở dưới và các loại đá khác như granit, sienit giàu SiO
2,
Al
2
O
3
và đá trầm tích ở bên
trên. Vỏ lục địa thường rất dày, trung bình 35km, có nơi 70-80km như ở vùng núi cao
Hymalaya. Ở vùng thềm lục địa, nơi tiếp xúc giữa đại dương và lục địa, lớp vỏ lục địa
giảm còn 15-20km.
Thành phần hóa học của Trái đất bao gồm các nguyên tố hóa học có số thứ tự
từ 1-92 trong bảng hệ thống tuần hoàn Menđeleep.
Bảng 2.2: Các nguyên tố hóa học phổ biến trong vỏ Trái đất
Nguyên tố % trọng lượng toàn vỏ % thể tích so với toàn vỏ
O

Si
46,60
27,72
93,77
0,86
Al
Fe
Mg
Ca
Na
K
8,13
5,0
2,09
3,63
2,83
2,59
0,47
0,43
0,29
1,03
1,32
1,83

8 nguyên tố hóa học phổ biến trên chiếm 99% trọng lượng thạch quyển.
Cấu trúc bên trong của Trái đất được trình bày ở hình sau:

Hình 2.1: Cấu tạo bên trong của Trái đất

2.1.2. Sự hình thành đá và quá trình tạo khoáng tự nhiên

Đất đá và các khoáng vật tự nhiên được tạo ra trên Trái đất nhờ 3 quá trình địa
chất: macma, trầm tích và biến chất . Ba loại đá macma, biến chất và trầm tích có quan
hệ nhân quả chặt chẽ với nhau trong vỏ Trái đất
Hình 2.2: Chu trình biến đổi các loại đá chính trong vỏ Trái đất

Các tính toán của các nhà Địa chất cho thấy: trọng lượng các đá trong vỏ Trái
đất có tỷ lệ phân bố như sau: macma 65%, biến chất 25% và trầm tích 10%.
Phù hợp với các quá trình địa chất trên, các khoáng vật ở vỏ Trái đất được thành
tạo trong các quá trình trầm tích, biến chất và macma.Hai quá trình sau gọi là quá trình nội
sinh.
2.1.3. Sự hình thành đất và biến đổi của địa hình cảnh quan
Đất là lớp ngoài cùng của thạch quyển, bị biến đổi tự nhiên dưới tác động tổng
hợp của nước, không khí, sinh vật. 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,... Thành
phần chính của đất được trình bày ở hình sau:


Hình 2.3: Các thành phần chính của đất

Đất có cấu trúc phân lớp rất đặc trưng, xem xét một phẩu 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 mầu thẩm hơn, tập trung các chất hữu cơ và dinh
dưỡng của đất
• Tầng rữa trôi do một phần vật chất bị rửa 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 đá gốc chưa bị phong hóa hoặc biến đổi.
Các nguyên tố hóa học trong đất tồn tại dưới dạng hợp chất vô cơ, hữu cơ, có
nguồn gốc chủ yếu từ đá mẹ. Hàm lượng các nguyên tố hóa học của đất không cố định,

biến đổi phụ thuộc vào quá trình hình thành đất. Theo hàm lượng và nhu cầu dinh
dưỡng đối với cây trồng, các nguyên tố hóa học của đất được chia thành 3 nhóm:
- Nguyên tố đa lượng: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, K, P, S, N, C, H.
- Nguyên tố vi lượng: Mn, Zn, Cu, B, Mo, Co,…
- Nguyên tố hiếm và phóng xạ: Br, In, Ra, I, Hf, U, Th,…
Địa hình mặt đất và cảnh quan là kết quả tác động tương hỗ đồng thời, ngược
với nhau và liên tục của hai nhóm quá trình nội sinh và ngoại sinh. Địa hình phát triển
qua nhiều giai đoạn khác nhau trên các cấu trúc địa chất rất khác nhau, nên rất đa
dạng. sự phân loại địa hình theo hình thái và trắc lượng hình thái được thể hiện qua
bảng sau:
Bảng 2.3: Phân loại địa hình theo hình thái và trắc lượng hình thái (Alan E. kêhew,
1998)

Tính chất địa hình Độ cao tuyệt đối(m) Đặc điểm hình thái
Đồng bằng
- Trũng
- Thấp
- Cao
- Trên núi

Dưới mực nước biển
0-200
200-500
500-2500

Gợn sóng, chia cắt yếu, có gò thấp, chỗ trũng
Độ chia cắt sâu hoặc dao động độ cao dưới
10m
Đồi
- Đồi ở vùng thấp

- Đồi ở vùng cao
- Đồi ở vùng núi

0-200
200-500
500-2500
Dao động độ cao 10-100m
- Đồi thấp, tỷ cao 10-25m
- Đồi trung bình thấp, tỷ cao 25-50m
- Đồi lớn, tỷ cao 50-75m
- Đồi rất lớn, tỷ cao 75-100m
- Có dạng bát úp, dạng nón, dạng vách dốc
Núi
- Thấp
- Trung bình thấp
- Trung bình
- Cao vừa
- Cao
- Rất cao

600-900
700(900)-1200
1200-2500
2500-3000
3000-5000
>5000
Dao động độ cao trên 100m
Giá trị độ chia cắt sâu:
- Nhỏ 100-250
- Trung bình 250-500m

- Lớn 500-750m
- Rất lớn 750-1000m
Sườn dốc, thung lũng sâu, đường sống núi có
thể sắc nét hoặc mềm mại, xếp thành nhóm, dải
hoặc hệ thống các dải núi

2.1.4. Tai biến địa chất, xói mòn, trượt lở đất đá
1. Khái niệm tai biến môi trường.
Tai biến MT là điều kiện, yếu tố, hiện tượng, quá trình xảy ra trong MT sống, gây
nguy hiểm và tổn hại cho tính mạng, sức khỏe, tài sản, hoạt động của con người và các
chức năng của MT. Với cách hiểu này, nhiều khi nói đến khái niệm tai biến người ta ngụ
ý là tai biến MT.
Tai biến MT là quá trình gây hại vận hành trong hệ thống MT. Quá trình tai biến
phản ánh tính nhiễu loạn, tính bất ổn của hệ thống và thường gồm 3 giai đoạn. Với mỗi
giai đoạn của quá trình tai biến sẽ có những chiến lược ứng phó thích hợp và cần phải
cân nhắc trong quá trình ra quyết định:
- Giai đoạn nguy cơ hay hiểm họa: Đã tồn tại các yếu tố gây hại nhưng
chưa gây mất ổn định cho hệ thống.
- Giai đoạn phát triển: Tập trung và gia tăng các yếu tố tai biến, xuất
hiện trạng thái mất ổn định, nhưng chưa vượt qua ngưỡng an toàn
của hệ thống MT.
- Giai đoạn sự cố: Trạng thái mất ổn định đã vượt qua ngưỡng an toàn của
hệ thống, gây ra các thiệt hại không mong đợi cho con người đwocj gọi là
thiên tai hoặc sự cố MT.
Là thiên tai nếu thiệt hại gây ra do quá trình tự nhiên, là sự cố nếu thiệt hại được
gây ra do cả quá trình tự nhiên hoặc nhân tạo.
2. Nguyên nhân
- Quá trình tự nhiên (hạn hán, lũ lụt, động đất,…)
- Hoạt động nhân sinh (khai thác quá mức, xả thải chất ô nhiễm, can thiệp
thô bạo vào HST,…)

- Hỗn hợp của hoạt động nhân sinh và quá trình tự nhiên – loại tai biến
thường xảy ra.
3. Phân loại tai biến MT.
Dựa vào bản chất có thể phân biệt được 4 nhóm tai biến MT sau đây:
• Các tai biến vật lý là tai biến tuân theo quy luật vật lý
• Các tai biến hóa học liên quan tới sự phát tán và tập trung các nguyên tố
hóa học vượt ngưỡng sinh thái trong các hợp phần MT
• Tai biến sinh học như bệnh dịch nguy hiểm, nổ bom sinh học, nạn côn trùng
phá hoại mùa màng...
• Các tai biến kinh tế - xã hội bao gồm phá sản, tham ô làm thất thoát tài sản,
ma túy, các tệ nạn xã hội khác và do coi thường pháp luật, thiếu việc làm,
khủng hoảng tinh thần, sai sót về điều hành,...
4. Một số tai biến thường gặp.
Tai biến địa chất, xói mòn, trượt lở đất đá 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 MT phát sinh trong thạch quyển. Các dạng
tai biến như là : phun núi lửa, động đất, nứt đất, lún đất. Chúng thường liên quan tới
các quá trình địa chất xảy ra trong lòng Trái đất.
Trên bề mmặt Trái đất, hoạt động của nước và gió gây ra sự xói mòn. Xói mòn
do mưa là dạng xói mòn phổ biến nhất. Lượng đất xói mòn do mưa hằng năm trên một
đơn vị diện tích có thể xác định theo công thức lý thuyết:
A = R.K.L.S.C.P.
R- khả năng xói mòn do mưa
K- tính chất dễ xói mòn của đất
L- chiều dài sườn dốc
S- độ dốc của sườn dốc
C- thảm thực vật
P- hiệu quả của các biện pháp chống xói mòn.
Trượt lở 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.

Hiện tượng trượt lở đất thường xuất hiện một cách tự nhiên trong các vùng núi, vào thời
kỳ mưa nhiều hằng năm.


Hình 2.4: Xói mòn đất đồi núi

2.2. Thủy quyển
2.2.1. Cấu tạo hình thái của thủy quyển
Khoảng 71 % với 361 triệu km
2
bề mặt Trái đất được bao phủ bởi mặt
nước.Cho nên đã có nhà khoa học gọi Trái đất là “Trái nước”.Thủy quyển là lớp vỏ lỏng
không liên tục bao quanh Trái đất gồm: nước ngọt, nước mặn ở cả 3 trạng thái cứng,
lỏng và hơi. Thủy quyển bao gồm: Đại dương, biển, ao hồ, sông ngòi, nước ngầm và
băng tuyết. Khối lượng của thủy quyển khoảng 1,4. 10
18
tấn, tương đương với 7 %
trọng lượng thạch quyển. Hiện nay người ta chia thủy quyển làm 4 đại dương, 4 vùng
biển và 1 vùng vịnh lớn.

Bảng 2.4: Diện tích các Đại dương và các Biển chính

Đại dương, biển Diện tích(triệu km
2
) Phần trăm
Thái Bình Dương 165,242 46,91
Đại Tây Dương 82,362 23,38
Ấn Độ Dương 73,556 20,87
Bắc Băng Dương 13,986 3,97
Biển Malaixia 8,143 0,80

Biển Caribbe 2,756 0,71
Biển Địa Trung Hải 2,505 0,64
Biển Bering 2,269 0,58
Vịnh Mexico 1,544 0,39
Tổng 252,36 100

2.2.2. Sự hình thành đại dương
Sự đông cứng lớp vỏ Trái đất được coi là sự bắt đầu lịch sử địa chất, các dấu
hiệu địa chất thu được cho thấy, sự kiện này xảy ra cách đây khoảng 4,5 tỷ năm. Sự
đông cứng lớp vỏ Trái đất liên quan đến sự nguội đi do sự phát xạ năng lượng lớn vào
không gian. Đồng thời, Trái đất cũng mất một phần các khí bao bọc. Quá trình này diễn
ra phức tạp, song có thể thấy các khí nhẹ như hyđrô, heli bị mất vào không gian vũ trụ,
còn các khí khác nặng hơn như oxy, nitơ vẫn được Trái đất giữ lại. Vào thời kỳ này, núi
lửa vẫn hoạt động rất mạnh, phát thải ra nhiều loại khí hình thành nên khí quyển với
thành phần khác xa với khí quyển hiện tại. Khí quyển lúc này chứa một hàm lượng oxy
tự do nhỏ còn phần lớn là CO
2
và hơi nước.Với sự lạnh dần đi của Trái đất làm cho hơi
nước ngưng kết lại rơi xuống bề mặt Trái đất. Trái đất tiếp tục bị lạnh đi làm cho hơi
nước tích lũy ngày một dày tạo nên các đại dương đầu tiên trên Trái đất. Chính sự bốc
hơi (mất nhiệt), ngưng kết (tỏa nhiệt) của hơi nước với nhiệt dung lớn lại làm gia tăng
quá trình lạnh đicủa bề mặt Trái đất qua thoát nhiệt vào các đám mây vũ trụ. Vì vậy, có
thể nói hơi nước tự bản thân nó quyết định sự tồn tại của mình trên bề mặt Trái đất.