研究生应用地球化学

地球化学专业学什么地球化学是一门研究地球内部和外部化学组成、构造和演化的学科，地球化学专业主要研究地球化学的基本理论和应用方面的知识。

在地球化学专业的学习过程中，学生将掌握地球化学的基本概念、基本理论和实验技术，了解地球化学在资源勘探、环境保护、地质灾害预测等方面的应用，并具备独立从事地球化学研究和工作的能力。

1. 基础理论知识地球化学专业的学习首先会涉及到一些基础理论知识，如基本化学理论、矿物学、岩石学和地质学等。

学生将学习到地球内部和外部物质的组成和性质，了解地球的构造和演化过程。

掌握这些基础理论知识对于后续的专业学习和研究是非常重要的。

2. 分析测试技术地球化学专业的学生还需要学习各种分析测试技术，如光谱分析、质谱分析、电子显微镜等。

这些技术可以用来分析和检测地球中的各种物质，包括矿石、岩石、土壤和水等。

通过学习这些分析测试技术，学生能够准确地测定地球化学样品中的各种元素组成和含量，为地球化学研究和应用提供数据支撑。

3. 地球化学的应用地球化学专业的学生将学习地球化学在资源勘探、环境保护、地质灾害预测等方面的应用。

地球化学可以帮助人们找到矿藏和矿产资源，发现地下水资源，预测地质灾害的发生，评估环境的污染状况等。

学生将了解并应用不同地球化学的方法和技术，为相关领域的研究和工作提供科学依据。

4. 实践和实习地球化学专业的学生通常也会进行实践和实习环节的学习。

实践和实习可以帮助学生将理论知识应用到实际问题中，培养学生的实践操作能力、解决问题能力和团队合作精神。

通过实际操作和实地调查，学生可以更好地理解和应用地球化学的知识，为将来从事地球化学研究和应用打下坚实的基础。

5. 学习成果地球化学专业的学生毕业后，将具备扎实的地球化学理论基础和实验技术能力，能够从事地球化学的研究和工作。

他们可以在矿产资源勘探、环境保护、地质灾害预测、水资源管理等领域工作，也可以选择继续深造，攻读硕士或博士学位，从事地球化学的高级研究和教学工作。

中国科学院大学2020年招收攻读硕士学位研究生入学统一考试试题科目名称：地球化学考生须知：1．本试卷满分为150分，全部考试时间总计180分钟。

2．所有答案必须写在答题纸上，写在试题纸上或草稿纸上一律无效。

3.可以使用无字典存储和编程功能的电子计算器。

一、名词解释（本大题共4小题，每小题10分，共计40分）1、亲石元素；2、石陨石；3、放射性同位素衰变定律；4、U-Pb谐和曲线。

二、简答题（本大题共5小题，每小题12分，共计60分）1、地壳中元素的丰度特征与太阳系有哪些不同？其原因何在？2、Fe、Mn两个元素化学性质相似，两者的化合物（如矿物）可以共生，但在天然的矿床中，两者常发生分离，请解释造成Fe、Mn化合物分离、共生的可能原因。

3、为什么地幔榴辉岩具非常宽的δ18O值范围，而地幔橄榄岩的δ18O值范围则很窄？4、应用Rb-Sr等时线法对岩石进行定年，需要满足哪些前提条件？5、请写出两种适用于碱性玄武岩的同位素定年方法及各自的主要优缺点。

三、计算题（本大题共2小题，每小题25分，共计50分）1、在不同温度下，方解石和水之间18O交换的平衡常数如下表所列，假设(18O/16O)SMOW=0.0020052，请回答下列问题：假设湖泊水的δ18O SMOW为-10‰，请估算10℃下，生活在该湖泊中的介形虫（一类通常生活在湖泊中的钙质无脊椎动物）方解石贝壳的氧同位素值，即δ18O SMOW是多少。

2、滑石、水镁石和蛇纹石的溶解过程可以分别用下列反应式来描述：（1）Mg3Si4O10(OH)2 +6H+ + 4H2O ⇄ 3Mg2++ 4H4SiO4（滑石）（2）Mg(OH)2 + 2H+ ⇄ Mg2+ + 2H2O （水镁石）（3）Mg3Si2O5(OH)4 + 6H+ ⇄ 3Mg2+ + 2H4SiO4 + H2O （蛇纹石）石英的溶解度为10-4，上述三个反应在25℃时的ΔG分别为-114.09KJ/ mol，-96.98KJ/ mol和-193.96KJ/ mol，R取值8.314 J/K·mol。

环境生物地球化学
环境生物地球化学是研究生物体与地球环境相互作用及其地球化学过程的学科。

它主要关注生物体对地球化学循环的影响和相互作用。

环境生物地球化学研究的主要内容包括：
1. 生物地球化学循环：研究生物体参与地球化学循环的过程，如碳循环、氮循环、硫循环等。

生物体通过光合作用、呼吸作用等过程，对地球化学元素的循环起到重要作用。

2. 生物地球化学过程：研究生物体参与的地球化学过程，如生物矿化作用、生物地球化学反应等。

生物体通过生物矿化作用可以形成石灰岩、硅质岩等地质物质，同时还会参与一系列地球化学反应，影响地球化学循环。

3. 生物地球化学效应：研究生物体对环境的影响和效应。

生物体通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，调节大气中的气体成分；同时生物体还可以吸收和转化污染物，对环境污染起到一定的净化作用。

4. 生物地球化学模拟和预测：利用数学模型和实验方法，模拟和预测生物体与地球环境相互作用的过程和效应。

通过建立生物地球化学模型，可以更好地理解和预测生物体对地球环境的影响，为环境保护和资源利用提供科学依据。

环境生物地球化学研究生物体与地球环境相互作用的过程和效应，探索生物体在地球化学循环中的作用，为环境保护和资源利用提供科学依据。

2023年地球化学专业考研院校地球化学专业是地球科学家及矿物勘探人员经常使用的研究方法之一。

通过研究地球物质的化学成分，结构、形态、分布规律及其演化过程，揭示地球所固有的物质组成、构造、动力学和环境演化等方面。

地球化学是综合性学科，与地质学、物理学、化学等学科密切相关。

下面列举几所2023年地球化学专业考研院校，供大家参考。

1. 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）地球化学专业是国家“211工程”和“985工程”支持的重点学科，近年来在世界著名学术刊物上发表了大量有影响的研究论文。

中国地质大学（武汉）提供硕士、博士学位，研究方向包括岩石矿物地球化学、沉积地球化学、生态地球化学等。

该校地球化学专业还拥有完善的实验条件和设施，如特殊金属分析实验室、稳定同位素实验室等。

2. 中国科学院地球化学研究所中国科学院地球化学研究所是中国地球科学领域知名的研究机构之一，也是国家级重点实验室，为国内地球化学专业人才的培养提供了丰富的资源与条件。

该所地球化学专业硕士、博士研究生招生方向包括沉积地球化学、同位素地球化学、环境地球化学、生物地球化学等。

学校实验仪器设备齐全，开设了粒度分析、XRD、XRF、LA-ICP-MS、ICP-AES等实验室。

3. 南京大学南京大学地球化学专业属于南京大学地球科学与工程学院，拥有优秀的师资队伍和完善的学科设置。

该专业提供固体地球化学、同位素地球化学、气体地球化学等研究方向。

并配备了专业的实验室和设备，如岩石矿物地球化学实验室、环境地球化学实验室、流动注射质谱仪等。

4. 中国科学技术大学中国科学技术大学地球与空间科学学院地球化学专业是该校应用科学类硕士学位授权单位之一，具有较高的教学与科研水平。

该校地球化学专业主要研究方向为沉积地球化学、环境地球化学、同位素地球化学等。

该校的实验室和设备齐全，为研究生提供了良好的实验条件与环境，例如质谱实验室、稳定同位素实验室和X射线荧光光谱仪等。

专业名称:地球化学概述:地球化学是研究地球的化学组成、化学作用和化学演化的科学，它是地质学与化学、物理学相结合而产生和发展起来的边缘学科。

自20世纪70年代中期以来，地球化学和地质学、地球物理学已成为固体地球科学的三大支柱。

它的研究范围也从地球扩展到月球和太阳系的其他天体。

地球化学的理论和方法，对矿产的寻找、评价和开发，农业发展和环境科学等有重要意义。

地球科学基础理论的一些重大研究成果，如界限事件、洋底扩张、岩石圈演化等均与地球化学的研究有关。

历史:地球化学是一门边缘学科,主要研究地球和地质体中的元素及其同位素的组成,定量地劐定元素及其同位素在地球各个部分和地质体中的分布,研究地球表面和内部及某些天体中发生的化学变化,揭示元素及其同位素的迁移、富集和分散规律等等。

地球化学专业则是运用化学、物理和地质学原理,采用先进的仪器分析方法和高温高压模拟实验技术对地球和其它天体样品进行研究,探索并认识地球各圈层的物质组成及其演化。

自20世纪70年代中期以来,地球化学和地质学、地球物理学已成为固体地球科学的三大支柱。

未来:地球化学是地球科学的支柱学科之一,随着化学与地质学理论的不断交叉、渗透,已显示出地球化学在解决重大基础地质理论问题方面的重要地位。

同时,地球化学理论在环境等与人类密切相关的领域正发挥越来越重要的作用,显示出良好的发展前景。

培养目标：本专业培养具备地球化学和地质学的基本理论、基本知识和基本技能，受到基础研究、应用基础研究和技术开发的基本训练，具有较好的科学素养及初步的教学、研究、开发和管理能力，能在科研机构、学校从事地球化学研究或教学工作，在资源、能源、材料、环境、基础工程等方面从事生产、测试、技术管理等工作以及在行政部门从事管理工作的高级专门人才。

毕业要求:要求对化学和地质方面感兴趣,喜欢看地球化学科普读物,常看有关地球变化的报道,喜欢观看反映恐龙世纪的影片。

对冰川世纪感兴趣,关注地球表面的发展,了解地球内部结构,对构造地质学感兴趣等等。

吉林大学地球探测科学与技术学院地球探测与信息技术专业硕士研究生培养方案研究方向本学科的主要研究领域有如下几个方向：1、应用地球物理学；2、应用地球化学；3、数学地质与综合信息矿产预测评价；4、遥感与地理信息系统；5、资源环境评价与信息处理；6、地球物理探测仪器。

课程设置及学分要求（一）必修课1、学位必修课（1）公共基础课科学社会主义理论与实践1学分 1 学期30 学时自然辩证法概论２学分１学期40 学时第一外国语5学分１－２学期180 学时（2）专业基础课（分专业方向）近代数学I（泛函分析与积分方程）４学分１学期120 学时（应物和仪器专业方向）近代数学II (计算方法与数值计算) ４学分１学期120 学时（其他各专业方向）应用地球物理与地球物理探测仪器方向(以下两者选一)：应用地球物理学３学分２学期60 学时计算地球物理学２学分３学期50 学时应用地球化学方向：应用地球化学３学分２学期60 学时数学地质与综合信息矿产预测评价方向：数学地质学３学分２学期60 学时遥感与地理信息系统：遥感信息机理３学分２学期60 学时（3）专业课（分专业方向）专业文献阅读及报告2学分３学期（各专业方向）应用地球物理与地球物理探测仪器方向（必修1门以上）：地震波理论３学分２学期60 学时重磁场理论３学分２学期60 学时电磁波理论３学分２学期60 学时电磁场理论３学分２学期60 学时地球物理测井理论３学分２学期60 学时工程环境物探理论３学分２学期60 学时应用地球化学方向（必修1门以上）：应用地球化学专题Ⅰ３学分２学期60 学时应用地球化学专题Ⅱ３学分２学期60 学时应用地球化学专题Ⅲ３学分２学期60 学时数学地质与综合信息矿产预测评价方向（必修1门以上）：地质统计学３学分２学期60 学时数量化理论３学分２学期60 学时地质过程的计算机模拟３学分２学期60 学时遥感与地理信息系统研究方向（必修1门以上）：遥感图像成像原理３学分1学期60 学时遥感数据图像处理与应用技术３学分２学期60 学时地理信息系统设计与应用３学分２学期60 学时遥感地学分析３学分1学期60 学时２、非学位必修课Visual C++编程２学分1学期50 学时（各专业方向）应用地球物理与地球物理探测仪器方向（必修1门以上）：地震成象理论３学分３学期50 学时随机信号分析理论２学分３学期50 学时电法勘探理论３学分３学期50 学时重磁勘探理论３学分３学期60 学时位场数据离散反演理论２学分３学期50 学时电磁波成象理论３学分３学期60 学时电磁场正反演理论２学分３学期50 学时测井信息处理与解释技术３学分３学期60 学时井中成象理论与方法２学分３学期50 学时地球物理层析成象理论３学分３学期60 学时浅层地球物理技术２学分３学期50 学时应用地球化学方向（必修1门以上）：微量元素及同位素地球化学３学分３学期60 学时地球化学数据处理２学分３学期50 学时数学地质与综合信息矿产预测评价方向（必修1门以上）：地学中的多元统计分析３学分2学期60 学时计算机高级编程技术２学分３学期50 学时遥感地理信息系统方向（必修1门以上）：遥感与地理信息系统２学分２学期30 学时地理信息系统软件工程２学分1学期40 学时微机制图及数字模型２学分３学期50 学时地球空间信息学２学分３学期50 学时（二）选修课（学生需咨询指导教师，从中选修２－３门）第二外国语２学分３学期40 学时科学可视化算法及系统２学分３学期40 学时区域大地构造理论２学分３学期40 学时重磁解释工作站技术１学分３学期20 学时地震解释工作站技术１学分３学期30 学时非线性地球物理学的数学方法２学分３学期40 学时储层地球物理学２学分３学期40 学时近代地球物理场中的数学方法２学分３学期40 学时计算机图形图象学２学分３学期40 学时物理模拟技术１学分３学期30 学时地球物理层析成象２学分３学期40 学时测井数据采集技术与仪器２学分３学期40 学时测井地质学２学分３学期40 学时沉积学２学分３学期40 学时油层物理学２学分３学期40 学时工程地质概论２学分３学期40 学时成岩成矿地球化学２学分３学期40 学时成岩成矿理论２学分３学期40 学时现代地化样品分析技术２学分３学期40 学时地球化学进展及趋势１学分３学期30 学时资源遥感专题１学分３学期20 学时环境遥感专题1学分３学期20 学时地貌及第四纪地质学２学分３学期40 学时摄影测量学１学分３学期30 学时测量与制图学１学分３学期30 学时实用地理信息系统开发与应用２学分３学期40 学时模糊数学２学分３学期40 学时电磁测深专题２学分３学期40 学时近地表地球物理学进展2学分3学期40 学时数字图像处理２学分３学期40 学时（三）、补修课(为跨专业招收的研究生所设)勘查技术方法概论２学分１学期４０学时勘查技术工程学２学分２学期４０学时课程学习阶段主要安排在１～３学期，其中第３学期以安排专业实践和专题文献阅读及报告为主，并做好学位论文开题前的准备工作。

稳定同位素在地球化学和环境科学中的应用稳定同位素（Stable Isotope）指的是自然界中相对稳定的同位素，它们的核子数和质量数相同，但质子和中子的数量略有不同。

在地球化学、环境科学、生物学等领域中，我们可以通过研究这些稳定同位素的分布、比率变化等，来了解物质的来源、转化过程、并且推断出环境或生态系统的变化情况。

【稳定同位素的分类】目前为止，已经发现超过200种稳定同位素，我们可以根据它们的质子数和中子数来进行分类。

1. 氢同位素：质子数为1，核子数从1到3不等，如氢-1、氢-2、氢-3。

2. 碳同位素：质子数为6，核子数从11到16不等，如碳-11、碳-12、碳-13、碳-14、碳-15、碳-16。

3. 氮同位素：质子数为7，核子数从11到16不等，如氮-11、氮-12、氮-13、氮-14、氮-15、氮-16。

4. 氧同位素：质子数为8，核子数从13到18不等，如氧-13、氧-14、氧-15、氧-16、氧-17、氧-18。

5. 硫同位素：质子数为16，核子数从27到34不等，如硫-27、硫-28、硫-29、硫-30、硫-31、硫-32、硫-33、硫-34。

【稳定同位素的应用】1. 地球化学研究在地球科学领域中，稳定同位素被广泛应用于研究各种物质（如矿物、岩石、水和气体）的成因和演化过程。

以氢、氧同位素为例，地球上几乎所有的水都会带有不同的氢、氧同位素，而在不同地区，不同水体所带的同位素比例也会有所不同，通过研究这些同位素的比例，我们可以了解水的来源、循环方式、化学反应等信息。

此外，稳定同位素还可以用来研究某些物质（如钙、铁、镁等）的生物地球化学循环过程。

2. 环境科学研究稳定同位素不仅在地球科学领域中有广泛应用，也广泛运用于环境科学领域。

例如，稳定同位素可以用来追踪污染物的来源和传递途径。

以氮同位素为例，当污染物进入生态系统中时，会改变当地氮的同位素比例，而这种比例变化可以帮助我们分析有害物质的来源、移到何处，以及对环境和生态系统产生的影响。

农业工程技术·综合版 2019年第10期40水 土 工 程土地质量地球化学调查成果应用研究蔡 青（山东省地质调查院 土地质量地球化学与污染防治工程技术研究中心，济南 250013）摘要:土地质量地球化学调查是地质工作拓展服务能力至关重要的一项内容，而中国土地质量地球话调查工作的起步比较晚，对成果的使用效率不高。

该文分析了开展土地质量地球化调查的意义、主要任务、技术方法、当前成果，并重点对其今后在土壤改良、土地利用规划、生态安全预警、特色土地资源开发、调查矿产资源等方面的应用前景进行研究探索，希望有效提升土地质量调查成果转化的使用效率，对其应用的方向进行拓展，从而保证生态安全，促进社会的可持续发展。

关键词:土地质量地球化学；调查；土地规划蔡 青. 土地质量地球化学调查成果应用研究[J]. 农业工程技术，2019，39（29）：40-41.中国人口众多，但是人均耕地面积比较少，耕地质量对全国粮食安全、社会稳定具有至关重要的影响[1]。

进入21世纪后全国先后在各地进行土地质量地球化学调查工作，以对当前的土地质量进行全面的掌握，及时发现相关的问题做出预警，对规划国土进行有效的指导，实现粮食安全。

一、开展土地质量地球化学调查的意义土地质量地球化学评价是一项综合性的评价工程，以土壤地球化学调查为基础，同时进行农作物、灌溉水、大气地球化学调查，将生态地球化学的理论作为有效的指导，科学对土地质量进行量化，实现动态管理。

土地质量地球化学调查的内容包括土地质量地球化学综合等级的划分、土壤质量地球化学综合等级、特色土地资源的开发、利用和评价等。

将服务与土地质量和生态管护作为宗旨，有效指导土地资源的规划和利用。

开展土地质量地球化学调查最为主要的目的是为国家、省、县等各级土地进行宏观管理和规划提供有效的依据，从而实现土地的可持续利用[2]。

与此同时，对农业种植结构进行有效调整，促进特色优质农产品的发展，促进施肥的科学性和合理性，做好土壤的污染治理工作。

地球化学与环境保护的重要性地球化学是研究地球上各种元素的分布、迁移和转化规律的学科，它与环境保护密切相关。

地球化学的研究可以帮助我们了解地球上各种元素的来源、去向以及它们对环境的影响，从而为环境保护提供科学依据和技术支持。

本文将探讨地球化学与环境保护的重要性，并介绍地球化学在环境保护中的应用。

一、地球化学的重要性地球化学是研究地球上各种元素的分布、迁移和转化规律的学科，它对于我们了解地球的演化历史、地球内部的构造和地球表层的变化具有重要意义。

地球化学的研究可以揭示地球上各种元素的来源、去向以及它们在地球系统中的循环过程，从而帮助我们更好地认识地球的自然环境。

地球化学的研究还可以为资源勘探和开发提供科学依据。

通过研究地球化学，我们可以了解地球上各种矿产资源的分布规律和富集机制，从而指导矿产资源的勘探和开发工作。

地球化学还可以帮助我们了解地下水的分布和运移规律，为地下水资源的合理利用提供科学依据。

二、地球化学在环境保护中的应用地球化学在环境保护中发挥着重要作用。

通过研究地球化学，我们可以了解各种元素在环境中的迁移和转化规律，从而评估环境污染的程度和影响范围。

地球化学的研究可以帮助我们了解污染物的来源和去向，为环境污染的治理提供科学依据。

地球化学还可以帮助我们了解环境中的生物地球化学过程。

生物地球化学是研究生物体与地球化学元素之间相互作用的学科，它对于我们了解生物体对环境的影响和环境对生物体的影响具有重要意义。

通过研究生物地球化学，我们可以了解生物体对环境中元素的吸收、富集和释放过程，从而评估生物体对环境的影响和环境对生物体的影响。

地球化学还可以为环境保护提供技术支持。

通过研究地球化学，我们可以开发出一系列环境监测和治理技术，用于监测和治理环境污染。

地球化学的研究可以帮助我们了解污染物的迁移和转化规律，从而指导环境污染的治理工作。

地球化学还可以帮助我们开发出高效、低成本的环境治理技术，为环境保护工作提供技术支持。

硕士研究生课程矿床地球化学矿床地球化学是矿床学和矿产勘查学科的重要组成部分，主要研究成矿物质的来源、成矿过程中的化学反应、矿床中元素的迁移形式和矿质的沉淀条件等。

硕士研究生课程“矿床地球化学”通常包含以下几个方面的内容：
1. 成矿物质来源：探讨地球上各种成矿元素的来源，包括地幔柱、俯冲带、岩浆活动、热液活动、沉积作用和变质作用等。

2. 成矿物质迁移：研究成矿物质如何通过地球内部或地表水体的运动而迁移，以及这些迁移过程中发生的化学反应和分离作用。

3. 矿床类型和成矿机制：分析不同类型矿床的形成条件和成矿机制，如岩浆矿床、热液矿床、沉积矿床和变质矿床等。

4. 成矿模拟实验：通过实验室模拟成矿过程，研究成矿条件下的物质转化和分异规律。

5. 矿床地球化学勘查：讲授如何运用地球化学的方法和技术进行矿产资源的勘查，包括采样、分析和解释地球化学数据。

6. 成矿预测和资源评价：讨论如何利用地球化学数据进行成矿预测，评估矿产资源的潜力和经济价值。

7. 现代分析测试技术：介绍用于矿床地球化学研究的
现代仪器分析方法，如X射线衍射分析、电子探针微分析、质谱分析、同位素地球化学分析等。

8. 矿床地球化学进展：跟踪矿床地球化学领域的最新研究进展，包括新的理论、方法和应用。

9. 矿床保存机制和成矿动力学：探讨矿床形成后的保存机制，以及成矿作用与地球动力学之间的联系。

这些课程内容为硕士研究生提供了扎实的矿床地球化学理论基础和实践技能，有助于他们在矿产勘查、矿产资源评价、矿山地质环境恢复治理等领域开展高水平的研究工作。

137管理及其他M anagement and other地球化学在现代农业发展中的作用谌 敏1，汪新宇2（1.湖南省地质矿产勘查开发局四0三队,湖南 常德 415000；2.湖南省常德市农业农村局,湖南 常德 415000）摘 要:地球化学元素是万物生长的基础物质，它与动植物的生长、生存关系密切。

众多研究表明，土壤的地质与地球化学特征与农作物的生长有很大的关系，对农作物的长势、品质等指标有决定作用，所以了解选定区域的土壤地质和地球化学背景，对于发展特色农业、选择优质农产品种类和加快绿色农业的发展有积极的意义，其可以为现代农业可持续发展提供科学依据。

本文在前人研究的基础上，在指导农业生产、利用优质农业地、科学治理、可持续发展这四方面进行综合评述，旨在探讨地球化学在现代农业发展中的作用。

关键词: 地球化学;现代农业；发展；作用中图分类号：P593 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）07-0137-2收稿日期：2020-04作者简介：谌敏，男，生于1988年，硕士研究生，工程师,主要从事于地质地球化学勘查。

一般来说，地球化学主要是研究地学范畴相关的问题，但是当大量有害元素存在，影响到农业土壤安全和绿色基地建立，就需要把地球化学研究转化为农业与生态环境问题。

“民以食为天”“病从口入”，这些流传了几千年的俗语生动地表明了食物与人类生存和健康的关系，当前我国已基本解决温饱问题，在此背景下，农业类型正由数量型向质量型转变，农业生态（地质）环境质量和农产品安全体系的构建受到了越来越多的关注。

农业 (广义农业是指农、林、牧、渔、副)的发展受到众多因素的制约,其中地球化学因素作为地质背景条件已经成为制约农业可持续发展的重要因素。

作物依存于水和土壤,而水和土壤的形成及其化学成分又以地质地球化学背景和环境为前提。

不同的地质地球化学背景和环境,适合种不同的作物,在我国，相当一部分的珍贵土特产和经济作物往往只生长在某种岩土体系上。

地球化学专业攻读博士研究生培养方案代码： 070902 （Geochemistry）一、学科概况地球化学是研究地球、部分天体的化学组成、化学作用及化学演化的学科，是地球科学和化学的交叉性边缘学科，着重研究化学元素及其同位素在地球演化历史过程中的分布、迁移的规律，并运用这些规律来解决有关的理论和实际问题。

随着现代分析测试技术的不断提高，地球化学研究方法理论不断拓展深化，在分子、元素原子及同位素级尺度认识宇宙、地球演化规律，服务于国家社会经济建设、环境保护及灾害防治等领域；同时应用于众多学科领域，使各学科领域的科学研究步入微观、定量研究阶段，已成为现代地球科学中应用最广、最具可靠性，同时又是最具发展潜力的基础性支柱学科之一。

本学科研究领域从地表到地下深部、从大陆到海洋，在有同位素地球化学、微量元素地球化学、有机地球化学、地幔地球化学、区域地球化学、环境地球化学、构造地球化学等分支学科形成特色。

二、培养目标培养德智体全面发展，具有坚实的地球化学基础理论和分析实验技能，了解本领域的研究动态，能独立开展与本学科有关的研究和教学工作；熟练掌握一门外国语，能用外文进行科技论文写作，并具有国际学术交流能力。

毕业生适合于石油天然气、地球科学、空间科学、环境科学、矿产资源、地质灾害、城市建设、国防等领域从事科研、教学和高层技术管理工作。

三、学习年限博士研究生在校学习年限为三至五年、最长在校年限为六年，女性研究生因生育可延长到七年。

四、研究方向1. 元素与同位素地球化学2. 成矿作用地球化学3. 地球化学与岩石圈演化4. 环境地球化学5. 油气与有机地球化学6. 化学地球动力学五、课程设置与学分安排（附后）六、课程简介及教学大纲（附后）七、毕业论文及学位论文博士研究生毕业论文要求能够体现研究内容有一定的创新性，具备较强的从事科学研究的能力。

博士研究生学位论文要求能够体现研究内容有创造性的成果，具备独立从事科学研究的能力。

MINEQL＋软件在地球化学研究中的应用综述?矿物岩石地球化学通报BulletinofMineralogy,PetrologyandGeochemistryV o1.23No.3.2004JulyMINEQL+软件在地球化学研究中的应用于文辉,刘丛强1.中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室,贵阳550002;2.中国科学院研究生院,北京100039摘要:本文综述了MINEQI+软件的发展历史,理论基础,功能,计算的典型类型及其在地球化学中的一些应用实例.它的理论基础是化学平稳原理,包括质量平衡,能量守恒和电荷守恒定律,以及热力学上的其它一些考虑.同时介绍了该软件在处理溶液吸附问题中的理论基础,以及所包含的三种常见表面络合模型一恒电容,双层及三层模型的相同点及差异性,并运用该软件模拟了Cu在水合氧化铁上的吸附行为,模拟结果与实验结果能较好地吻合.关键词:MINEQL+;地球化学;表面络合模型;模拟中图分类号:TP319:P59文献标识码:A文章编号:1007—2802(2004)030270—05随着计算机计算能力的不断增强和互联网的发展,计算机日益成为科学研究中必要的工具.由于地球化学问题的复杂性,越来越多的科研工作需借助计算机辅助.近年来与地球化学研究相关的软件(如MINEQIPHREEQC,FITEQI等)在数量和质量上不断增加,学者们提出了很多地球化学模式及相关模型].这些地球化学模式和模型虽在研究中得到了一些运用,取得了较好的成效,但似乎没有得到普遍的重视和应用.水化学通常是十分复杂的.水中溶解的化学组分可以形成配合物,通过沉淀作用形成固相,体系中的去气作用,或吸附到颗粒物表面.所有这些反应途径都将影响到水质参数,如pH,碱度或者离子强度等.化学平衡方法提供了一种直接的统一标准(热力学数据具有统一性).但将化学平衡模型应用到自然体系总有一些难以解决的问题.热力学数据的限制以及来自速率控制的干扰是其主要的妨碍. 然而,平衡近似提供了一种理解可能存在的化学反应和简化其中复杂机理的技术.MINEQL+就是在上述基础上发展起来的.1MINEQL+的发展历史[¨jMINEQI组成了MINEQI+的数值引擎,它及其前体REDEQL是为运用平衡常数解决质量平衡方程而设计开发的.W ATEQ3通过简化吉布斯自由能方程来解决同样的问题.吉布斯自由能或平衡常数的运用都是解决这类问题的有效途径,然而, W ATEQ3通过提供综合性和及时更新的热力学数据库极大地促进了化学形态的研究.20世纪80年代初期,在结合了W ATEQ3的数据库和MINEQL 数值结构的基础上,形成了MINEQI+的原型——MINTEQA1.随着软件设计技术的发展,环境软件研究机构在1989年着手研究开发新的MINEQL 用户界面,将新的软件开发工具,如用户友好界面技术等其他可以扩展的方法植入MINEQI.使其具有Windows环境下方便,易使用的友好界面.热力学数据来自美国环保局的MINTEQA2数据库.MINEQI+程序通过平衡常数,吉布斯自由能等热力学数据计算化学物质的相互作用,以及通过质量作用表达式来判断化学物质的形态分布.2MINEQL+的理论基础MINEQI+的理论基础是化学平衡原理,包括质量平衡,能量和电荷守恒定律,以及热力学上的其他一些考虑.它运用Newton—Raphson方法处理非线性代数方程类的计算问题.2.1质量平衡方程C一KⅡX"一1for===1,m,以及y一∑ⅡC一丁,一lfor一1.收稿日期:200402—09收到,03—29改回第一作者简介:于文辉(1976一),男,博士研究生,环境地球化学专业.Email:yuwhllO0,矿物岩石地球化学通报其中,X,为,组分的浓度;C为物种的浓度;K,为i物种的平衡常数;a为i物种中j:组分的化学计量系数;Y为组分的质量平衡方程;为物种的数量;为组分的数量.2.2化学校正(含温度和离子强度校正)温度应用V an'tHoff方程对平衡常数进行校正.其表达式为:dlnk/dT=△H./RT或扩展为:-=lnKl一(古).离子强度应用Davis方程log7一Az;f厅,1一6I1进行校正.l1+√Il2.3离子平衡(IB,IonBalance)IB—ZCations(eq/L)一An]ons(eq/I),平衡状态下IB一0.2.4饱和指数(Sj,SaurationIndex)SI—Q/KSP(其中Q为固相的离子积;Ksp为固相的浓度积),若Sj<0,欠饱和;若SI一0,与某固相达到平衡.若SI>O,相对于某固相过饱和. 2.5固相的计算需满足吉布斯相律F=C+2一P(其中F一该系统的自由度;C一组分数;P一相数).MINEQI+进行化学平衡模拟的五个基本步骤为:(1)选择化学组分;(2)从组分中产生化学物种(查看热力学数据或是产生新的物种);(3)设定总浓度;(4)运行计算;(5)查看或导出数据.3MINEQL+能做些什么?MINEQI+拥有超过2300种配合物,固相和气相的热力学数据;可进行人工滴定与灵敏度分析, 通过电中性原理或总的质子浓度,确定pH值,通过计算离子平衡与饱和指数,确定何种固相控制溶液系统;对任何输出数据作图,如酸碱滴定曲线,log CpH图或a分布曲线,形态分布的柱状图等.缺点是不能直接将该软件所绘图形导出,需先将结果存为Text或Iotus12—3格式,然后转化成Excel格式进行处理和图形化.MINEQI+中一个强大的功能是能够同时进行多个计算,包含三种方式:(1)Titration:一次最多可选择三个变量,如在溶液中加入NaHCO.,考察某一参数随NaHC() (含Na,H一,HCO3三个变量)的变化情况;(2)2Way:如计算方解石系统中Ca浓度同271时随pH和CO:分压(P"L)的变化;(3)FieldData:计算和处理环境监测数据,如判断体系中阴阳离子是否平衡,是否与某种矿物达到平衡,某一元素化学物种的形态分布等.对于该软件的每一次运算,除了能够给出图形外,还能给出如下结果的报告:碱度和pH,所有溶解物种的总浓度值(含表面配合物),饱和指数(SI),离子强度及离子平衡(IB),以及包含上述所有信息的总报告.适用这种化学平衡方法的研究领域有:MINEQL+可用于考查饮用水质,溶解物质与矿物的相互作用,化学物质与生物体或有机体的相互作用,提高模型的准确性,食物链中化学物质的动力学过程,地表水及其化学物质的迁移和归宿等问题. 其计算的典型类型包括ll:1)模拟土壤水体与矿物相的相互作用;2)模拟表面吸附行为;3)模拟饮用水源中砷的去除;4)计算饮用水中铅和铜的腐蚀状态;5)模拟与酸雨接触土壤中的铝的活性;6)评价实验室数据质量的准确度;7)确定某一化学组成占主导地位的形态以评价其毒理机制;8)模拟酸碱滴定;9) 评价某一化学物质加入时造成的环境影响;10)模拟不同端员水体的混合过程等.4地球化学研究中的应用实例(1)运用电中性原理计算并确定该体系的pH值;某溶液含[Ca]一10一M,[P()]一5×l0～M,通过该软件可计算得到其pH一9.522;(2)已知pH和碱度估计DIC值(总的无机碳浓度):某水体含总Ca10M,碱度10eq/I,pH为6.0,计算得DIC:3.271×l0eq/I;(3)pH滴定:某一假想溶液含F和so2,,已知浓度与离子强度恒定,且与水铝矿达到平衡,可据该软件得到Al各种形态及溶解性随pH的变化; (4)酸碱滴定:体系中pH随加入的酸或碱量的变化趋势;即传统的酸碱滴定曲线;(5)固体的表面滴定:如0.01MKNO溶液中TiOz悬浮液的表面滴定曲线;即悬浮液表面净的质子浓度随pH的变化;(6)氧化还原反应:某一湖泊均温层含总S浓度为2×10mol/I,pH和pe分别为5.34和一4.2,通过该软件可计算其SO和HS的平衡浓度;(7)通过计算饱和指数(SI)确定某一体系中控272于文辉等/MINEQI+软件在地球化学研究中的应用制某离子浓度的矿物相;如某一体系含Al",SO:及其他阴阳离子,可能存在如Diaspore,A1O., Bochminte,Al(0H)3(a),A14(oH)l0SO4,A1OHSO4与Gibbsite等的矿物,通过计算SI值可确定控制体系中Al抖浓度的矿物相.5MINEQL+在吸附研究中的应用溶质与颗粒物表面的相互作用对控制水体的溶质浓度起主要作用.通常控制化学组分浓度的机制不是沉淀与溶解反应,而是溶解物质在悬浮颗粒物表面上的吸附作用.这种去除机制无论对天然体系(如土壤和河水)还是工程体系都是重要的. MINEQI+软件中包含7种表面吸附模型ll:离子交换模型(IonExchange),分配系数模型(Par—titionCoefficient),Langmuir模型,Freundlich模型,恒电容模型(ConstantCapacitanceMode1),两层模型(Two—IayerMode1)与三层模型(Triple—LayerMode1).前四种仅仅是数据驱使类型的模型,其余三种是包含固体表面电荷静电校正项(库仑项)的三种表面络合模型.它们能够运用质量平衡方程模拟溶解物质与固体表面的相互作用.在上述吸附模型的基础上,近来还发展了其他一些表面络合模型[1及相应的计算机模拟软件].目前用于水环境界面吸附过程描述的主流理论是表面络合理论.该理论于70年代初期由Stumm 等学者提出,多年来经众多学者的研究得到了很大发展.表面配合模式的基本原理是将固体表面作为一种聚合酸,其大量的表面羟基可以发生表面配合反应.可以用处理溶液中配合反应类似的方法处理这一表面过程,但要考虑邻近基团电荷的影aoad—OH—OH,一O'一OM一OH,模型图1恒电容模型和双层模型图示Fig.1Conceptualdiagramofthetwo-layer andconstantcapacitancemodels响],原因在于表面的静电电势会影响被吸附离子的活度.静电电势的产生是由于表面电荷的存在.溶液中离子的活度通过下述方程进行表达:{X;l一{Xl[exp(一~F/RT)]其中:exp(一~bF/RT)被称为库仑项,z为X离子的电荷;Xs为吸附在表面的X离子;F为法拉第常数(96487.0C/mo1);R为气体常数(8.314J/[deg.mol1);T为温度(K).表面羟基与质子的反应用表面酸度常数描述,与其它离子的配合则应用表面配合常数描述.表面常数的一般表达式为:忌s—Kiexp(一zF~b/RT)式中,K.是表面电荷为零时的固有表面常数,是表面电位,z是离子电荷.常见的水体颗粒物表面配合模式有三种:恒电容模式,(扩散)双层模式,三层模式[1.在MINEQI+中,这三种表面配合模型具有一些相似性_l.每个模型中,表面配合物均需满足质量平衡方程,同时所有模型进行表面物种形态计算时均包含静电因子(库仑项),且每种模型均保持着表面电荷的平衡.三种模型的不同点在于用于描述表面电荷的电子层的数目及每个电子层所允许容纳的物种类型与结合键的不同.在双层模型和恒定电容模型中,仅有一个表面层(0层)用于接纳所有被吸附的离子,相应地有一个扩散外层(d层)(图1);而在三层模型中,吸附表面存在两个层位:内层的0层和中间的层以及最外层的扩散层d层(图2).两层模型和恒定电容模型的区别在于扩散外层中表面电势随外层离子距离表面距离远近的不同其变化趋势的不一致.恒定电容模型中表面电势随距离的增加线性减少,而双层模型的变化趋势则是非线性的.H被吸附离子MMLL抗衡离子,I,.,I,p一'_\.CC'图2三层模型图示Fig.2Conceptualdiagram ofthetriple—layermodel▲■●,≥矿物岩石地球化学通报MINEQI+软件能够计算并模拟悬浮在恒定电解质溶液中的某种氧化物表面的酸碱滴定曲线(恒电容模型和双层模型);吸附上应用最成功的是模拟金属离子或配位体在水合氧化铁HFO叫上的吸附行为,如Pb,Cu,Zn,Cd在HFO上的吸附,以及无机配位体如S0;一,As();一,AsO3一等在HFO表面的吸附;并且含pH,离子强度,吸附等温线及配位体的影响等条件变化时情况;三层吸附模型如Pb在7一A1o.上的吸附.乎一褂五督图3实验及MINEQL+软件模拟出的pH影响下Cu的吸附率变化图Fig.3Percentageofcopperadsorbed5. pHpredictedbyexperimentdataandMINEQI+model 啦毽噼273借助该模型,我们模拟了Cu在水合氧化铁上的吸附,并与实验所得结果进行了比较研究,实验方法及实验所得数据结果参见文献[2o].图3是Cu的吸附率随pH的变化,从图中可以看出模型模拟的结果与实验结果能较好地吻合.图4是水合氧化铁表面Cu的各种吸附形态所占百分率随pH 的变化,从图中可直观了解到吸附过程中表面吸附形态的变化.综上所述,MINEQI+是一个具有坚实理论基345b789l0DH图4MINEQL+软件模拟出的水合氧化铁表面Cu的形态分布图Fig.4DistributionofthesurfacespeciesofcopperonhydrousferricoxidessimulatedbyMINEQL+model础用MINEQL源程序作为数值引擎,为化学平衡模型服务的交互式的数据管理系统,是一款用于计算水溶液中化学物种的形态分布,固相的饱和状态,.沉淀一溶解反应及吸附等的化学平衡模型.由于该软件具有小巧,界面友好,功能强大,简单易懂的特点,在地球化学研究中具有广泛的用途.参考文献(Reference):[1]李军,高世扬.水溶液体系的化学平衡模型[J].地球科学进展,1994,9(5):32—38.LjJun,GaoShiyang.Chemicalmodelingofaqueoussystems [J].AdvanceinEarthSciences,1994,9(5):32—38.(inChi—nesewithEnglishiabstract)[2]何孟常,杨居荣.水质模型,生态模型及计算机模型软件[J]. 环境科学进展,1999,7(3):62—69.HeMengchang,Y angJurong.Waterqualitymodel,ecological modelandthecomputermodelsoftware[J].AdvancesinEnvi—ron.Sci.,1999,7(3):62—69.(inChinesewithEnglishiab—stract)[31Ir-~-,卢晓霞,陶澍,王伟黎,李竞生.地球化学模型的应用现状及发展趋势[J].煤炭,1997,22(2):117—121. 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Thetheoreticbasisonwhichthesoftwaredealswithadsorptionproblemsinaqueoussolution andthesimilarities anddifferencesofthreecommonsurfacecomplexationmodelsthatitcomprises--ConstantC apacitance,Two—Lav—erandTriple—Layermodelwerealsointroduced.ThebehaviorofCu抖adsorptionuponhydrousferricoxideswassimulatedbyMINEQI+,andtheresultswerewellconsistentwiththeexperimentaldata. Keywords:MINEQI+;geochemistry;surfacecomplexationmodel:simulating.。

基金委d0312生物地球化学涉及内容生物地球化学是研究生物体与地球化学过程之间相互作用的学科。

它探讨了生物体对地球化学循环的影响，以及地球化学循环对生物体的影响。

基金委d0312项目在生物地球化学领域的研究，涉及了多个方面的内容。

基金委d0312项目研究了生物地球化学循环中的元素转化过程。

这些元素包括碳、氮、磷等，它们在生物体内和地球中的循环过程中发挥着重要的作用。

研究人员通过采集样品、分析数据等手段，揭示了这些元素在生物地球化学循环中的转化机制和影响因素。

这些研究对于了解生态系统的结构和功能，以及全球气候变化等问题具有重要意义。

基金委d0312项目关注了生物体与地球化学环境之间的相互作用。

研究人员通过实地观察和实验室研究，探索了生物体对地球化学环境的适应和响应机制。

例如，研究人员发现了某些微生物在极端环境中生存和繁殖的能力，这对于了解生命的起源和演化具有重要意义。

此外，研究人员还研究了生物体对环境污染物的吸收、转化和排放等过程，以及这些过程对生物体健康和生态系统稳定性的影响。

基金委d0312项目还关注了生物地球化学在环境保护和可持续发展中的应用。

研究人员通过开展环境修复和资源利用等方面的研究，探索了生物地球化学在解决环境问题和推动可持续发展方面的潜力。

例如，研究人员利用生物地球化学循环的原理和方法，开发了一系列环境友好型农业技术和生态修复方法，有效地减少了农药和化肥的使用，提高了土壤质量和作物产量。

基金委d0312项目在生物地球化学领域开展了丰富多样的研究工作。

通过对元素转化过程、生物体与地球化学环境的相互作用以及生物地球化学在环境保护和可持续发展中的应用等方面的研究，为我们深入理解生态系统的结构和功能，推动环境保护和可持续发展提供了重要的科学支撑。

地球化学专业地球化学是研究地球物质元素组成、分布及其变化规律的学科，在地球科学中占据重要地位。

随着人类对地球认识的不断深入，地球化学的研究越来越受到人们的关注。

地球是由各种物质组成的，其中的元素组成和分布对地球的性质和演化起着重要的影响。

地球化学通过研究地壳、大气、水体以及生物体中的元素组成和分布，揭示了地球内部的化学变化、元素循环以及地球演化的规律。

首先，地球化学研究地壳的元素组成和分布，通过采集地壳样品，在实验室中进行元素分析，确定地壳中各种元素的含量和相对丰度。

这些数据可以帮助我们了解地壳的形成和演化过程，揭示地球地壳由哪些元素构成以及这些元素的分布规律。

地壳中元素的组成和分布对地球的物质循环、岩石圈的构造演化等具有重要影响。

其次，地球化学研究大气中的元素组成和分布。

大气是地球上最薄的一层，但其中的元素分布对地球的气候、生态环境等有着重要的影响。

地球化学通过分析大气中的元素含量和气候相关参数，研究大气中的气溶胶、气体等的组成变化规律，揭示大气中元素的来源和变化机制，推动我们对大气环境的认识和保护。

另外，地球化学还研究地球水体中的元素分布和循环。

地球上大部分的水都存在于海洋中，而海洋中的元素组成和分布直接影响到海洋生态系统的演化和物质循环。

地球化学通过研究海洋中的元素含量和海水的化学性质，揭示海洋中元素的来源和变化规律，还可以利用海洋中元素的分布进行资源勘探和环境监测。

最后，地球化学还研究生物体中的元素组成和分布。

生物体是地球化学研究的重要对象之一，通过分析生物体中元素的含量和分布，可以研究生命起源、进化以及生物地球化学循环等重要问题。

综上所述，地球化学是地球科学中一门重要的学科，通过研究地壳、大气、水体以及生物体中的元素组成和分布，揭示了地球的化学变化、元素循环以及地球演化的规律。

地球化学的发展推动了整个地球科学的进步，对保护地球环境和可持续发展具有重要意义。