地理教育研究成果：中学循环理论初探

易国堂

(湖北省十堰市郧阳中学442000)

摘　要　自然地理学中由于有“地壳物质的循环”、“水循环”、“生物循环”等，使循环理论体系相对完整，人文地理学中长期受传统经济理论的影响，循环理论不甚明显。20世纪80年代以来，伴随着可持续发展理论的深入，循环经济理论应运而生，“清洁生产”、“生态农业”、“生态工业园”等成了我们耳熟能详的教学案例。

关键词　地理;完善;循环

地理学是研究人类赖以生存和发展的地理环境，以及人类与地理环境关系的一门科学。这门科学力图阐明地理事物和现象的分布规律、世界和中国的区域特征和区域差异，以及人类活动与地理环境之间的相互关系。我们在日常地理教学中，通常将中学地理课程分为天文学常识、自然地理学和人文地理学3大部分。除天文学常识中所揭示的地球宇宙环境以及地球运动中的循环理论外，自然地理学中大气圈、水圈、生物圈和岩石圈等也都有各自系统的循环理论。人文地理学中，伴随循环经济在国内外的成功实践，也呈现出完整的循环理论。

1　天文学常识中的循环理论

我们在宇宙环境的教学中，宇宙起源问题时常成为师生共同关心的话题。美国天文学家于1948年正式提出了宇宙起源的大爆炸学说。

大爆炸学说认为，宇宙最初是一个温度极高、密度极大的最基本粒子组成的“原始火球”。根据现代物理学，这个火球必定迅速膨胀，它的演化过程类似一次巨大的爆炸。由于迅速膨胀，宇宙温度和密度不断降低，在这个过程中形成了一些化学元素(原子核)，然后形成由原子、分子构成的气体物质。气体物质又逐渐凝聚成星云，最后从星云中逐渐产生各种天体，成为现在的宇宙。现在，大多数天文学家都接受了大爆炸学说的基本思想，不少过去不能解释的问题，正在逐渐解决。对宇宙是否要永远膨胀下去的问题，有科学家认为，目前宇宙的平均密度还未达到宇宙的临界密度，宇宙可能要继续膨胀下去;也有科学家持不同意见。但无论怎么说，宇宙迟早会收缩。这样的宇宙是脉动的宇宙，膨胀、收缩、再膨胀、再收缩，周而复始地继续下去。

如果说，宇宙起源的大爆炸学说，揭示的循环理论，还有待于今后的科学实践所证实的话，地球的自传、公转运动所揭示的循环理论则是无可争辩的事实。

地球自转产生的赤道平面和地球公转产生的黄道平面存在23°26'的夹角。由于黄赤交角的存在，导致太阳直射点在南、北回归线之间作周而复始的往返移动，而太阳直射点不间断的回归移动，又引起正午太阳高度和昼夜长短的季节变化，最终为“五带”的划分以及春、夏、秋、冬四季的更替，提供理论依据。

2　自然地理学中的循环理论

2．1　大气环流

大气环流是全球性有规律的大气运动，它不仅影响和制约不同尺度天气系统的活动，而且也是全球性天气变化、气候形成和演化的重要原因。大气环流的形成和维持受很多因素的影响，其中太阳辐射、地转偏向力、海陆热力性质差异是主要因素。①太阳辐射是大气环流形成和维持的最基本的原因。太阳辐射在地表分布不均。在35°N～35°S之间，辐射的收入大于支出。在此以外地区，辐射的支出大于收入。因此，低纬度有热量盈余，空气受热膨胀上升;高纬度有热量亏损，空气冷缩下沉。这样在高、低纬之间出现气压差，产生水平气压梯度力。由于水平气压梯度力的作用，赤道和极地之间产生了大范围的大气运动。②转偏向力改变大气运动的方向。由于地球自转运动，当大气产生水平方向运动时，气流运动方向发生偏转，从而形成高、中、低纬度的三圈环流，导致地球表面七个气压带和六个风带的存在。③地球表面既有辽阔的海洋，又有宽广的陆地，海陆热力性质差异使大气环流复杂化。最终导致海陆之间产生季风环流。

2．2　地壳物质循环

组成地壳的三大类岩石都处在不断运动变化之中，从岩浆到形成各种岩石，又到新岩浆的产生，这一运动变化过程，构成了地壳物质循环，也就是我们熟知的地壳物质大循环。

除地壳物质大循环外，还有地表物质的地质循环，亦称“物质的地质大循环”。指矿物养料在大陆与海洋之间循环变化的过程。陆地表面的岩石，因风化作用而变成细碎土粒，并释放出可溶性物质，其中除去一部分的难溶性盐类和被胶体所吸附的盐基积聚在母质之上外，有部分细碎土粒和可溶性物质，经雨水的冲刷、淋溶、搬运、迁移、最终随水流流入湖泊和海洋，沉积到底部，形成各种不同类型的沉积岩，经过漫长的地质年代，湖、海底层的岩石随着地壳运动而隆起成为陆地，岩石再次受到风化，并把其所含矿物养料重新释放出来。

2．3　水循环

地球上的水圈是一个永不停息的动态系统。在太阳能、地球表面热能和地球引力的作用下，水在水圈内各组成部分之间不停的运动着，构成全球范围的大循环，并把各种水体连接起来，使得各种水体能够长期存在。地球上的水不断被蒸发成为水蒸气，进入大气。水蒸气遇冷又凝聚成水，在重力的作用下，以降水的形式落到地面，这个周而复始的过程，称为水循环。

形成水循环的内因是水在通常环境条件下气态、液态、固态易于转化的特性，外因是太阳辐射和重力作用。由于地球上太阳辐射的强度不均匀，不同地区的水循环的情况也就不相同。如在赤道地区太阳辐射强度大，降水量一般比中纬度地区多，尤其比高纬度地区多。

水循环的主要作用表现在三个方面:①水是所有营养物质的介质，营养物质的循环和水循环不可分割地联系在一起;②水对物质是很好的溶剂，在生态系统中起着能量传递和利用的作用;③水是地质变化的动因之一，一个地方矿质元素的流失，而另一个地方矿质元素的沉积往往要通过水循环来完成。(www.xing528.com)

2．4　生物循环

我们把通过生物有机体和周围环境往返迁移运动的物质循环，叫做生物循环或生物地球化学循环。生物有机体正常生长需要30～40种元素，最重要的、需要量最多的有碳、氢、氧、氮、硫、磷、钾、钙、铁等元素，我们称这些元素为营养元素。由于这些营养物质(元素)供应有限，生物依赖循环利用的方式解决供需矛盾。

生物所需的营养物质，大量储存在大气圈或岩石圈，一个时期内只有少量物质参与生物循环。生物循环分为两类基本形式。气态营养物质循环(如碳循环、氧循环等)的营养储存库是大气圈，营养元素被生物吸收利用后进入食物链，经过分解作用，营养元素又以气态形式回到储存库。由于气态物质运动迅速，扩散方便，这类营养物质在循环过程中损失极少(即大部分营养物质都能被重新利用)。另一类是沉积型营养物质循环(如多种金属元素循环、磷循环等)，它以沉积岩为主要储存库。岩石经过风化作用转变为土壤，营养物质在此被植物吸收，进入食物链，被分解后归还土壤，或被再利用，但总会有一部分(甚至数量较多)被淋失，最终进入海洋，参与沉积物组成，或者悬浮海水中被海洋生物利用。新沉积物只有经过抬升运动露出水面再风化以后，才能重新参与生物循环。

2．4．1　循环经济理论

循环经济是对物质闭环流动型经济的简称，是以物质、能量梯次和闭路循环使用为特征的，在环境方面表现为污染低排放，甚至污染零排放。循环经济把清洁生产、资源综合利益、生态设计和可持续发展融为一体，运用生态学规律来指导人类社会的经济活动，因此，循环经济本质上是一种生态经济，是相对于传统的线性经济而言的。①传统经济是一种由“资源——产品——污染排放”所构成的物质单向流动的以高开采、低利用、高排放为特征的线性经济模式。而循环经济倡导的则是一种建立在物质不断循环利用基础上的经济发展模式，它要求把经济活动按照自然生态系统的模式，组织成一个“资源——产品——再生资源”的物质反复循环流动的过程。②传统经济是通过把资源持续不断地变成垃圾的运动，最终导致了许多自然资源的短缺与枯竭，并酿成了灾害性的环境污染后果。而循环经济倡导的是一种与资源环境和谐共生的经济发展模式，从而把经济活动对环境的影响降低到尽可能小的程度，从根本上解决长期以来困扰我们的环境与发展之间的尖锐矛盾，实现经济与环境的双赢。

2．4．2　清洁生产

清洁生产是20世纪80年代以来发展起来的一种全新的、创造性的保护环境的战略措施。美国首先提出其初期思想，这一思想一经出现，便被越来越多的国家接受和实施。1992年联合国在巴西召开的“环境与发展大会”提出了全球环境与经济协调发展的新战略，中国政府积极响应，于1994年提出了“中国21世纪议程”，将清洁生产列为“重点项目”之一。

清洁生产是指将综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程和产品中，以期减少对人类和环境的风险。清洁生产的定义包含了两个全过程控制:生产全过程和产品整个生命周期全过程。对生产过程而言，清洁生产包括节约原材料和能源，淘汰有毒有害的原材料，并在全部排放物和废物离开生产过程以前，尽最大可能减少它们的排放量和毒性。对产品而言，清洁生产旨在减少产品整个生命周期过程中从原料的提取到产品的最终处置对人类和环境的影响。清洁生产思考方法与以前不同之处在于:过去考虑对环境的影响时，把注意力集中在污染物产生之后如何处理，以减小对环境的危害，而清洁生产则是要求把污染物消除在它产生之前。根据经济可持续发展对资源和环境的要求，清洁生产谋求达到两个目标:①通过资源的综合利用，短缺资源的代用，二次能源的利用，以及节能、降耗、节水，合理利用自然资源，减缓资源的耗竭。②减少废物和污染物的排放，促进工业产品的生产、消耗过程与环境相融，降低工业活动对人类和环境的风险。

2．4．3　生态农业

生态农业是指在保护、改善农业生态环境的前提下，遵循生态学、生态经济学规律，运用系统工程方法和现代科学技术，集约化经营的农业发展模式。生态农业是一个农业生态经济复合系统，将农业生态系统同农业经济系统综合统一起来，以取得最大的生态经济整体效益。它也是农、林、牧、副、渔各业综合起来的大农业，又是农业生产、加工、销售综合起来，适应市场经济发展的现代农业。

生态农业具有以下几个特点。①综合性。生态农业强调发挥农业生态系统的整体功能，以大农业为出发点，按“整体、协调、循环、再生”的原则，全面规划，调整和优化农业及产业结构，提高综合生产能力。②多样性。生态农业针对我国地域辽阔，各地自然条件、资源基础、经济与社会发展水平差异较大的情况，充分发挥地区优势，各产业都根据社会需要与当地实际协调发展。③高效性。生态农业通过物质循环和能量多层次综合利用和系列化深加工，实现经济增值，实行废弃物资源化利用，降低农业成本，提高效益。④持续性。发展生态农业能够保护和改善生态环境，防治污染，维护生态平衡，提高农产品的安全性，把环境建设同经济发展紧密结合起来，提高生态系统的稳定性和持续性。

2．4．4　生态工业园

生态工业园是继经济技术开发区、高新技术开发区之后我国的第三代产业园区。它与前两代的最大区别是:以生态工业理论为指导，着力于园区内生态链和生态网的建设，最大限度地提高资源利用率，从工业源头上将污染物排放量减至最低，实现区域清洁生产。与传统的“设计—生产—使用—废弃”生产方式不同，生态工业园区遵循的是“回收—再利用—设计—生产”的循环经济模式。

目前世界上比较成功的生态工业园的例子是丹麦卡伦堡(Kalunborg)共生体系。中国在实施循环经济上具有超前意识，在世界上也是走在前列的几个国家之一。我国已建和拟建的国家级生态工业示范园区有六家，最具代表性的是广西贵港国家生态工业(制糖)示范园区。该园区以上市公司贵糖集团股份有限公司为核心，以蔗糖系统、制糖系统、酒精系统、造纸系统、热电联产系统、环境综合处理系统为框架，各系统分别有产品产出，各系统之间通过中间产品和废弃物的相互交换而互相衔接，从而形成一个比较完整和闭合的生态工业网络，园区内资源得到有效利用，环境污染减少到最低水平。为了迎接北京奥运，减少北京环境的污染，国务院决定首钢迁出北京，落户河北曹妃甸。曹妃甸钢铁基地按照循环经济模式设计，除了要考虑首钢的内部循环问题，他还要对曹妃甸工业园区的整体循环作规划。

参考文献

［1］中华人民共和国教育部制定．全日制普通高级中学地理教学大纲［M］．北京:人民教育出版社，2002．

［2］易国堂，马力，张桂英．日臻完善的人类宇宙观．中学地理教学参考，2003(7，8)．

［3］人民教育出版社地理社会室．全日制普通高级中学教科书(必修)地理．北京:人民教育出版社，2003．

［4］王树声，地理教学研究室．区域地理［M］．济南:山东省地图出版社，2006．