4微量元素地球化学2
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微量元素在生物地球化学中的作用人们常说,健康的饮食应该保证营养的平衡,其中包括大量的碳水化合物、蛋白质、脂肪、矿物质和维生素等。
而在矿物质中,有一类叫微量元素,它们虽然在人体内所需的量很少,但却非常重要。
微量元素不仅在人体内发挥着关键的生理作用,而且在生态系统中也扮演着不可替代的角色。
本文将从微量元素在生态系统中的作用出发,介绍微量元素在生物地球化学过程中所起的作用。
一、微量元素在生态系统中的作用微量元素在生态系统中是必不可少的营养物质,它们可以促进植物生长、影响动物的免疫力和繁殖能力,还能调控生态系统的生物地球化学循环过程。
以下我们将分别介绍它们的作用。
1.促进植物生长微量元素对植物生长发育有着极其重要的影响,特别是在缺乏某种元素的情况下,这种影响更加显著。
如硼(B)是植物在生长期间不可或缺的微量元素之一,它参与植物对钙离子的吸收,维持细胞壁的完整性,促进分裂和伸长,从而提高植物的耐受性和抗性。
又如镁(Mg)虽然是植物体内所需数量较大的元素之一,但是缺乏镁会引起植物的生长停滞和发黄等生理障碍。
2.影响动物的免疫力和繁殖能力微量元素在动物的生理功能中也扮演着重要的角色。
例如,锌(Zn)是动物免疫系统中的重要组成部分,它参与免疫细胞的分化与增殖,调节免疫功能,并且对于蛋白质和核酸的合成十分关键。
而铜(Cu)也是细胞内重要的氧化剂,它有助于合成胶原蛋白,提高抗氧化能力,同时也可以促进动物繁殖系统的正常发育。
3.调控生态系统的生物地球化学循环过程微量元素的存在也对生态系统中的生物地球化学过程有着不可替代的作用。
以氮素生物地球化学循环为例,微量元素钼(Mo)和钴(Co)都是催化酶中的重要成分。
它们在固氮细菌中发挥作用,参与到固氮酶的合成过程中,从而促进了氮素固定的效率。
又如,碳地球化学过程中,铁(Fe)参与到水中的氧气溶解和呼吸作用中,促进海洋中浮游植物的生长和物种多样性的提高。
二、微量元素在生物地球化学过程中的作用微量元素在生态系统中起着非常重要的作用,而它们更是整个生物地球化学循环过程中所必不可少的元素,因为它们不仅是生物体内的重要组分,而且在环境中的循环和转化也起着重要的作用。
微量元素地球化学原理微量元素地球化学原理是一种新兴的学科,旨在探索地球上微量元素的形成和分布机理。
它融合了来自地质学、化学、物理等学科的理论和方法,建立一个新的以地球化学气候系统为基础的概念框架,为微量元素地球化学研究奠定了基础。
一、微量元素的理论特性1、元素组成微量元素包括金属元素、有机微量元素、无机非金属元素以及其他的元素。
它们的分布受多种因素的影响,因此,微量元素可以用来揭示地球化学气候系统内部结构和过程。
2、组成分异常微量元素在一定化学体系中的分布特征可能异常。
这种特殊的特征常常表明存在着特定的外部影响,因此微量元素的地球化学研究非常重要。
3、源头复杂微量元素的来源和运移都相当复杂,其来源可能包括大气、水体、岩石、现今的生物和地球的将来发展,在自然过程中其运移过程繁琐复杂,其分布对地球进行综合分析是必要的。
二、微量元素的调查研究1、实验调查实验调查可以探测表层土壤中痕量元素的污染浓度,以及表层工业污染,包括重金属污染等,可以利用检测设备进行测试,并结合实例利用,为研究贡献新的数据和见解。
2、地球化学调查地球化学调查主要是研究元素分布和微量元素的变化及其机制,主要方法是对表层地壳的岩石、沉积物、火山熔岩、泉水、热液等进行化学分析、X射线衍射分析、热重分析和元素分析等.3、计算模拟计算模拟也是微量元素的调查研究的重要手段,采用模型可以更好地对富集和淋漓机制进行模拟,,从而揭示分布变化机制,为后续微量元素研究奠定基础。
三、微量元素的发展前景1、应用前景随着社会经济的发展,应用微量元素的需求也日益增加,如新能源的发展、新型材料的研发、环境污染防治等,对微量元素的研究也提出了更高的要求,因此,地球化学作为一个新兴的学科,有望在未来催生出更多突破性成果。
2、可持续性发展在可持续发展的背景下,微量元素的研究非常重要,它不仅仅是一个探索、分析和解释大自然规律的学科,更是一个探索、促进社会经济发展的重要技术基础,应用前景十分广阔。
恩《地球化学》练习题第一章太阳系和地球系统的元素丰度(答案)1.概说太阳成份的研究思路和研究方法。
2.简述太阳系元素丰度的基本特征。
3.说说陨石的分类及相成分的研究意义.4.月球的结构和化学成分与地球相比有何异同?5.讨论陨石的研究意义。
6.地球的结构对于研究和了解地球的总体成分有什么作用?7.阐述地球化学组成的研究方法论。
8.地球的化学组成的基本特征有哪些?9.讨论地壳元素丰度的研究方法。
10.简介地壳元素丰度特征。
11.地壳元素丰度特征与太阳系、地球对比说明什么问题?12.地壳元素丰度值(克拉克值)有何研究意义?13.概述区域地壳元素丰度的研究意义。
14.简要说明区域地壳元素丰度的研究方法。
15.岩浆岩中各岩类元素含量变化规律如何?16.简述沉积岩中不同岩类中元素含量变化规律。
第二章元素结合规律与赋存形式(答案)1.亲氧元素和亲硫元素地球化学性质的主要差异是什么?2.简述类质同像的基本规律。
3.阐述类质同像的地球化学意义。
4.简述地壳中元素的赋存形式及其研究方法。
5.举例说明元素存在形式研究对环境、找矿或农业问题的意义。
6.英国某村由于受开采ZnCO3矿的影响,造成土壤、房尘及饮食摄入Cd明显高于其国标,但与未受污染的邻村相比,在人体健康方面两村没有明显差异,为什么?第三章自然界体系中元素的地球化学迁移(答案)1.举例说明元素地球化学迁移的定义。
2.举例说明影响元素地球化学迁移过程的因素。
3.列举自然界元素迁移的标志。
4.元素地球化学迁移的研究方法。
5.水溶液中元素的迁移形式有那些?其中成矿元素的主要迁移形式又是什么?6.解释络离子的稳定性及其在地球化学迁移中的意义。
7.简述元素迁移形式的研究方法。
8.什么是共同离子效应?什么是盐效应?9.天然水的pH值范围是多少?对于研究元素在水介质中的迁移、沉淀有何意义?10.举例说明Eh、pH值对元素迁移的影响。
11.非标准电极电位E及环境的氧化还原电位Eh,在研究元素地球化学行为方面有什么作用?12.试述影响元素溶解与迁移的内部因素。