环境变化的历史记录
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发布时间：2022-04-22 01:10
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时间：2024-01-28 17:19
人类赖以生存的环境包括自然环境和社会环境两大部分。地球形成以来，自然环境就处于不断的演变之中。人类是自然界发展到一定阶段的产物，人类出现后，通过生产和消费，从自然界获取生存所需的各种资源，然后又将各种废弃物排入到环境中，这些物质参与了自然界的物质循环和能量流动，进而改变着人类自己的生存环境。特别是自工业*以来，人类对环境资源的开发利用程度大大加强，生产和生活过程中产生的大量污染物不仅对局部的环境造成了污染，而且还引起了全球气候变暖、海平面上升、生态平衡恶化等一系列带有全球性的环境问题。因此，研究环境变化规律、揭示环境变化原因，预测环境变化趋势，已经成为地球科学界的重要任务。
（一）环境变化研究的内容
环境变化研究的主要目的是从空间和时间两种尺度上研究环境的变化规律，揭示引起这些变化的原因，预测未来环境变化的趋势，为经济和社会的可持续发展服务。
环境变化研究的主要内容有：①不同时空尺度上环境的演变过程，如大气圈的变化、海岸带的变化、动植物群落的变化等；②环境变化的驱动力和环境变化对人类的影响。
环境变化的研究途径：①环境变化的历史记录，即根据反映环境变化的各种载体中提取环境变化的信息，揭示过去环境的变化规律及其原因；②现代环境变化规律的动态监测和研究；③未来环境变化的预测。
（二）环境变化的历史记录
目前，用来研究环境历史变化的载体主要有两大类：①自然载体：它是指从过去某一时间形成并保存到现在的自然地质体，包括沉积岩、河流沉积物、湖泊沉积物、深海和浅海沉积物、黄土、古土壤和古风化壳、溶洞石笋、珊瑚、冰川冰心、孢粉、树木、植物残体以及地貌形态等；②人文载体：它是指记录人类活动的各种物质和文字的记录，包括古遗址和遗物、历史文献记载以及近些年来利用各种技术手段获取的气象观测资料等。
通过对各种载体中能反映环境变化的地质、地球化学和生物学特征进行研究，从中提取反映环境历史变化的信息，揭示引起环境变化的主要原因和驱动力。
1.树木年轮
树木年轮是树木周期性生长所形成的，在正常年份时，树木向外生长形成逐年套合的年轮。一个完整的年轮是由春季的粗细胞软材和夏、秋季的小细胞硬材构成，而年轮的宽度受温度和水分等环境因素的影响，因此，可利用树木年轮的宽度、密度等年轮指数的年际变化获取气候变化的信息。一般来讲，湿润的高山寒冷地区的树木年轮可反映温度的变化，而干旱温暖地区的树木年轮可给出雨量变化的信息。另外，还可通过对树木年轮的木质部分进行氢、氧、碳、硫、铅等同位素的测试分析，从中获取更准确的温度等环境变化信息和大气污染的信息。根据异常树木年轮还可揭示一些环境突发事件，如火山爆发、干旱和多雨等。
2.湖泊沉积物
河水中含有大量的易溶盐和少量的难溶盐，并夹带着大量的碎屑物质。当河水进入湖泊时水流逐渐变缓，其携带的碎屑物质沿湖边向湖心方向，其粒度从大到小依次沉淀下来。夏季，入湖的水量较大，沉积碎屑物的粒度较大，湖泊的面积也随之扩大，这样湖泊沉积物往往会超覆在河流沉积物之上。在秋冬季节，入湖的水量少，沉积的碎屑物质的粒度小，湖泊的面积也随之变小，这样，河流沉积物会超覆在湖泊沉积物之上。在潮湿的地区，湖泊中的易溶离子不易沉积，而溶解度低的Fe、Al等会以胶体形式沉淀下来。在干旱地区，易溶盐因蒸发浓缩而逐渐结晶沉淀。因此，根据湖泊沉积剖面中的沉积韵律、沉积物粒度、矿物成分以及沉积物中孢粉、介形虫等生物残体等均可获得气候、水量、水化学等环境变化的信息。
3.海洋沉积物
海洋沉积物分浅海和深海两类。浅海沉积物主要由陆源碎屑物质、生物残体等组成，由于海进和海退，造成陆相沉积与海相沉积呈互层出现。根据浅海沉积物剖面可提取海平面变化、海岸线迁移、海水温度、陆地环境变迁等信息。深海沉积物主要由细粒粘土、化学和生物成因的沉积物、陆源灰尘、火山灰以及生物残体等组成。根据深海沉积剖面中细尘砂的研究，可建立季风活动的历史；根据深海沉积物中有孔虫化石等生物残体的氧同位素组成等，推断古温度和全球的气候变化。
4.黄土和古土壤
关于黄土的成因，长期以来曾有不同的认识。目前倾向认为它是水成沉积作用形成的。而古土壤是在黄土的基础上经成土作用的产物。晚更新世黄土层与古土壤夹层的交替出现反映了冰期-间冰期环境周期性变化的特点。自20世纪90年代以来，我国科学工作者通过对黄土高原地区晚更新世黄土和古土壤的研究，得到了大量有关的古气候、古环境变化的信息，多种信息支持了黄土水成沉积的观点，而古土壤是在温湿的东南季风气候占优势的时期形成的。
黄土和古土壤中重要的气候指标为：黄土与古土壤的粒度与季风的强度有关；黄土层的磁化率可作为季风演变的指标；古植物中的有机碳含量和碳酸的δ13C、δ18O与植被、降水量、温度有关；黄土地层中的孢粉种类可推断古气候、古植被发育的广度和强度。
5.冰心
在南极、北极和中低纬度的高山地区，降雪长年不化，冰层常年累积形成的冰盖或冰川是古气候的重要信息库，气候变化的灵敏指示剂。冰心记录具有分辨率高、时间尺度长、环境信息多的特点。冰心中氧同位素可以反映气候变化，冰心中微粒的含量及化学元素含量是大气圈演化历史的记录，冰心中的10B反映宇宙事件的活动历史。
各种信息载体所能提供的环境变化信息量、时间分辨率和时间尺度见表5-3所示。
表5-3 各种载体时间分辨率、时间尺度和对环境变化的指示意义
