环境地球化学研究现状与发展
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十、什么是环境化学(一)环境化学的发展环境化学的发展大致可划分为三个阶段:即孕育阶段(1970年以前)、形成阶段(70年代)和发展阶段(80年代)。
到了70年代,为推动国际重大环境前沿性问题的研究,国际科联成立了环境问题科学委员会(SCOPE)(1969年),并陆续出版了一系列研究环境问题的专著。
1972年6月在斯德哥尔摩召开了联合国人类环境会议,成立了联合国环境规划署,建立了一系列研究计划,相继建立了全球监测系统(GEMS)和国际潜在有毒化学品登记(IRPTC),促进了各国建立相应的环境保护机构和学术研究机构。
美国《化学文摘》(CA)从1971年(第74卷)开始在“环境”这个主题下收录文献,以后以年平均约100篇文献的速度直线上升,1979年收录的文献达1150篇,1990年达2033篇,其中,从1987年(第96卷)起增加“环境分析”和“环境污染”两个主题,从1987年(第107卷)起又增加“环境传输”这个主题。
从这里可反映出国际环境化学发展的趋势。
到了80年代,环境化学各研究领域向纵深发展。
第一个趋势是全面开展对主要元素,尤其是生命必需元素的生物地球化学循环之间的相互作用,人类活动对这些循环产生的干扰和影响,以及对这些循环有重大影响的种种因素的研究。
第二个趋势是重视化学品安全评价。
80年代SCOPE列入研究计划的化学品安全评价方法学科学组(SGOMSEC)研究项目有7项,已出版6部专著,这个趋势反映了对环境化学物质和危险性化学品的关注和重视。
此外,80年代由联合国环境规划署、世界卫生组织和国际劳工组织联合设立的国际化学品安全规划处(IPCS)迄今为止已出版《环境健康基准》(EHC)系列报告150多部,其中包括关于研究方法的4部和100多种(类)化学物质的环境存在、毒性、环境行为和健康效应方面的报告。
联合国环境规划署国际潜在有毒化学品登记处(IRPTC)配合IPCS的工作建立了一个常见化学品数据库,已收集近千种化学品的17项数据,其中包括化学品进入环境的途径、环境存在、毒性、环境行为、法规等数据。
地球化学特征及环境意义地球化学是研究地球化学元素在地球上的分布、演化和环境意义的学科。
地球化学元素是指地球上存在的化学元素,包括金属元素和非金属元素,它们的存在对地球的演化和生命的存在起着至关重要的作用。
地球化学特征是指地球上不同地区地壳中元素的分布特征。
地球化学特征的研究可以揭示地球的演化历史、构造特征和成矿作用等。
根据元素的分布特征,地球化学元素可以分为两类:亏损元素和富集元素。
亏损元素是指地球地壳中含量较低的元素,如锂、铝、钠、钾等。
这些元素在地壳中分布不均,主要分布在大陆岩石中,而海洋中含量较低。
亏损元素的分布特征与地球的演化历史和构造特征密切相关,其研究可以揭示地球的演化历史和构造特征。
富集元素是指地球地壳中含量较高的元素,如铁、铜、铅、锌等。
这些元素在地壳中分布较为均匀,但不同地区的含量差异较大。
富集元素的分布特征与成矿作用密切相关,其研究可以揭示成矿作用的机制和规律。
环境意义是指地球化学元素对环境的影响和作用。
地球化学元素对环境的影响主要包括以下几个方面。
首先,地球化学元素对生命的存在和发展起着至关重要的作用。
一些元素如碳、氧、氮、氢等是生命的基本组成部分,而另一些元素如钙、镁、钾、钠等则是生命体内的必需元素。
其次,地球化学元素对环境的污染和治理具有重要的意义。
一些元素如汞、铅、镉、铬等对环境和人类健康造成严重危害,需要采取有效的治理措施。
最后,地球化学元素对资源开发和利用具有重要的意义。
一些元素如铁、铜、铝、锌等是工业生产的重要原料,其开发和利用对经济发展具有重要的意义。
综上所述,地球化学特征及环境意义是地球化学研究的重要内容。
对地球化学元素的分布特征和环境意义的研究有助于揭示地球的演化历史和构造特征,为资源开发和利用提供科学依据,同时也有助于保护环境和人类健康。
水文地球化学及其应用水文地球化学是地球化学的一个分支学科,其研究对象是水与地球物质的相互作用、反应和转化过程。
水文地球化学地位重要,尤其是在环境保护和自然资源管理方面具有很大的应用潜力。
本文将着重探讨水文地球化学的基本理论、应用现状和未来发展趋势。
一、水文地球化学的基本理论1、水文循环水文循环是地球上水分子在不同地方以不同形态的运动。
水分子在不同状态下所体现的物理、化学性质也不同。
水循环包括蒸发、降水和地下水的形成,它是水文地球化学的基础。
2、岩石和土壤岩石和土壤是水文地球化学的重要研究对象。
岩石化学和土壤化学是水文循环的重要环节。
岩石和土壤可以分解成不同的化学组分,并对水的特性产生深远的影响,因此,研究它们的化学特征和变化过程对于水文地球化学研究至关重要。
3、水文地球化学过程水文地球化学过程是指地球上水的循环、沉积、蒸发、降水等过程中与水相互作用、反应和转化的物质。
包括水分子与矿物、溶解气体、有机物和微生物的相互作用。
水文地球化学的过程是广泛且多样的,对其进行分析研究可以形成修正以及完善生态环境政策。
二、水文地球化学的应用现状1、水资源管理水资源是人类生存和发展的基础资源之一,对于保障人类健康和经济发展大有裨益。
水文地球化学对于水资源管理有着重要的作用。
科学有效的管理水资源是现代社会永续发展的必要条件,水文地球化学则可以提供一系列的分析方法和数据供管理层面参考,使得水资源的合理开发和保护得以实现。
2、水污染治理随着城市化的加剧和经济发展的快速发展,水污染已成为了一个不可避免的问题。
水文地球化学为水污染治理提供了一种全新的思路。
在处理水体中的化学物质时,可以运用水文地球化学的更准确的能力寻找有效的污染治理方法及杀菌程序,有效保障水生态的平衡和协调。
3、环境保护水文地球化学在环境保护领域有广泛应用。
例如,可以用化学和物理方法来检测大气、水、土壤污染程度以及其它人为污染物质的存在。
有越来越多的证据表明,环境的水文地球化学变化是关于地球气候科学和环境科学的。
浅议勘查地球化学到应用地球化学的发展趋势【摘要】勘查地球化学是一门年轻的地学分支科学,为解决资源与环境关键问题做出重大贡献。
由于它的发展今后可能超越它原有的局限,因而称之为应用地球化学更符合它的发展方向。
应用地球化学是尚未成形的一门科学。
它是许多化学家、地球化学家、地质学家、物理学家、数学家、农学家与环境学家的多学科学术活动。
勘查地球化学家多年研究地球化学填图的思路与方法可以帮助其它学科扩大视野,而多学科的融合将使改名为应用地球化学的勘查地球化学的研究得以更深入的发展。
【关键词】勘查地球化学;应用地球化学;学科勘查地球化学是从地球化学探矿发展起来的年轻的地学分支。
地球化学探矿最早是在北欧和前苏联发展起来的,受到了几位大师的影响。
一个是戈尔德施密特,另外两位是俄罗斯的维尔纳茨基和费尔斯曼。
他们的学生在北欧及俄罗斯开始使用光谱方法进行地球化学探矿方法的研究。
后来,这种方法传播到了美国,继而又传播到欧洲、加拿大和中国,最后广泛传播到了全世界。
霍克斯与韦布的经典著作《Geochemistry in Mineral Exploration》一书出版后,地球化学探矿一词也逐渐为地球化学勘查所代替。
1973年,《地球化学勘查杂志》问世。
而真正把它作为一门重要的地学分支学科,称之为“勘查地球化学”,则是Levinson于1974年在《Introduction to Exploration Geochemistry》一书中首先正式提出来的这门科学辉煌的时期是20世纪60年代中期至80年代。
这一时期的文献数急剧上升,至1976-1980年间达到高峰。
这一时期,地球化学勘查在环太平洋地区及非洲的找矿工作中取得了非常辉煌的成就。
比如,在环太平洋地区,尤其是南美洲西海岸的一些非常大的斑岩铜矿,就是靠这种方法找出来的。
另外,美洲的许多大铀矿,也是用这种方法找出来的。
为支援发展中国家,联合国在这个时期开展了很多矿产勘查项目,为发展中国家找矿,其中地球化学方法占了最主要的地位。
地球化学探索地球内部的化学反应与作用地球作为我们生存的家园,其内部的化学反应与作用对于地球的演化、地质过程以及自然资源的分布起着至关重要的作用。
地球化学作为一门研究地球内部化学成分和过程的学科,为我们揭示了地球内部的奥秘,本文将介绍地球化学在探索地球内部的化学反应与作用方面的重要成果。
一、地球内部的化学成分地球的内部可以分为地壳、地幔和地核三个层次,不同层次的物质组成不同,其中化学元素的分布情况直接决定了地球内部的化学反应与作用。
地球化学家通过对地壳和岩石的取样研究,确定了地壳的主要化学成分,如氧、硅、铝等元素的含量,这对于理解地壳的形成和演化过程至关重要。
同时,地球化学家通过地震波观测以及对火山岩石和钻孔样品的研究,揭示了地幔的化学成分。
地幔主要由铁、镁、铝等元素组成,这些元素的含量和分布对于地幔的物理状态以及热对流作用有着重要的影响。
地球化学揭示出地幔中的化学反应与作用是地球内部热力学平衡的重要因素。
地核是地球内部的最深部分,由铁和镍等重元素组成。
对地核的研究可以帮助我们了解地球内部的高温高压环境以及地球磁场的起源和演化。
地球化学揭示了地核中的放射性元素衰变是地内部持续释放的重要能量,这种能量对地球热力学和地球动力学的研究有着重要的意义。
二、地球内部的化学反应地球内部的化学反应是地球演化和地壳形成的基础。
其中最重要的反应之一是岩石和矿石的熔融。
地球化学家通过实验模拟和地质观测发现,在地幔和地壳的高温高压环境下,岩石和矿石可以发生熔融,形成岩浆和矿脉等地质现象。
这些熔融反应不仅决定了地球表面的构造和地貌,还是形成矿产资源的重要过程。
此外,地球内部的化学反应还包括水的溶解和氧化还原反应等。
地球的水圈是地球系统中至关重要的一部分,水的存在和循环与地球内部的化学反应密切相关。
地球化学家的研究表明,地下水通过与岩石相互作用可以发生溶解反应,改变岩石的化学组成并影响地下水的质量。
此外,地球内部的氧化还原反应也是关键的化学过程,相关研究对于了解地下矿产资源的形成和分布具有重要意义。
化学与地球科学——地球化学的应用地球化学的应用是一门涉及化学和地球科学的技术学科,它可以提供关于地球上物质组成的信息,帮助解决许多重要问题,例如自然资源和环境污染等。
本文探讨了关于地球化学的应用,以及在新材料开发、地质勘探和环境保护等领域的重要性。
一、地球化学在新材料开发中的应用新材料开发是一个旨在为人类带来更高效、更具环保性、更安全的材料的过程。
在化学和地球科学中,地球化学的技术可以为新材料研究提供帮助。
地球化学家可以通过研究原材料中化学元素的组成、化学反应和空穴、金属离子的吸附活性等,为新材料的设计和制造提供信息。
例如,地球化学技术可以用于研究催化剂的结构和反应机理,或构造氧化和还原等反应的化学反应方法,还可以为电池、纳米材料和玻璃等领域的相关研究提供信息。
二、地球化学在地质勘探中的应用地球化学在地质勘探中也具有重要作用。
地球化学家可以通过研究岩石、矿物和土壤等地质成分的化学元素,来确定矿藏、岩矿成因和岩矿类型。
例如,地球化学家可以研究各种化学元素的分布和特征,以对资源勘探的矿床类型和产生条件进行识别和解释。
这样,人类可以更准确地定位矿藏,并开发和利用它们。
这种使用地球化学技术的勘探企图,为包括各种金属、非金属和能源在内的许多领域的资源勘探和开发提供了一定的帮助。
三、地球化学在环境保护中的应用地球化学也被广泛应用于环境保护领域。
地球化学家可以使用不同的技术来分析环境中的化学物质,并判断其对环境的影响。
例如,地球化学技术可以监测水或土壤中有害物质的含量,帮助预测短期和长期的环境影响。
例如,农业生产中使用的农药和化肥可能会对土壤和水质造成污染,因此,通过分析土壤和水中化学元素的含量和分布,我们可以有效地监测和控制环境污染的范围。
此外,地球化学技术还可用于工业污染和能源开发等领域的环境问题。
在工业生产中,废料的处理问题日益引起人们的关注,在能源开发方面,地球化学技术可以监测油井,帮助减少环境影响。
地质地球化学方法在资源勘探中的应用前景地质地球化学是研究地球物质成分、构造、成因及其变化规律的学科,其应用广泛,对资源勘探具有重要作用。
地质地球化学方法以其高效、准确的特点,为矿产资源的勘探提供了不可或缺的分析手段。
本文将探讨地质地球化学方法在资源勘探中的应用前景,并阐述其在矿产勘探中的重要性。
一、地质地球化学方法的应用前景地质地球化学方法是以地质学、化学学科为基础,结合物理学、数学等相关学科,研究地壳化学元素的分布,控制地质过程,以及在资源勘探中的应用。
其应用前景主要体现在以下几个方面。
首先,地质地球化学方法在矿床评价中的应用前景广阔。
通过对地球化学特征的分析,可以有效地判断地质体内是否存在矿化作用及其成矿潜力。
地球化学方法能够综合考虑矿床成因的多种因素,如地质、矿化特征、矿床类型等,对储量、品位、成矿规模等进行评估,为找矿方向和勘探工作提供了可靠的依据。
其次,地质地球化学方法在矿石加工过程中的应用前景巨大。
矿石中的杂质元素对矿业生产具有重要影响,地球化学方法能够准确测定矿石中的杂质元素含量,为矿石的选择、分选等加工工艺提供科学依据。
此外,地球化学方法还能够对矿石中有毒元素进行分析,为矿石的环境友好型加工提供保障。
此外,地质地球化学方法在环境地球化学领域的应用前景广泛。
随着环境问题的日益突出,地球化学方法在环境监测、环境修复等方面的应用越来越受到重视。
利用地球化学方法可以对土壤、水体、大气等环境介质中的污染物进行分析,为环境管理和保护提供科学依据。
最后,地质地球化学方法在石油、天然气等非金属矿产资源勘探中的应用前景也非常广阔。
地质地球化学方法可以通过对矿石中各种元素的分析,对石油、天然气等能源矿产的成因进行研究,为勘探工作提供指导。
同时,地球化学方法还能够对含油、含气岩石进行分析,找出潜在的油气资源,为勘探的精细化提供支持。
二、地质地球化学方法在矿产勘探中的重要性地质地球化学方法在矿产勘探中具有不可替代的重要性,主要体现在以下几个方面。
我国环境地质学的进展及其展望摘要: 随着国民经济、国家重大工程建设和城市化的快速兴起与发展, 环境地质学科得到了迅速发展。
关注气候变化、海岸带发展、城市化、地下水资源与地质环境的相互关系至关重要。
要重视地质灾害形成发育的规律, 特别是人类工程活动与自然地质作用相互关系的研究。
地质灾害防治和群测群防, 在今后一个相当长的时期内仍然是研究重点。
持久地为社会、为公众、为政府服务, 提高地质科学在环境保护中的作用与地位, 提高公众对环境地质学的认知与认同, 才能采取共同行动, 为可持续发展做出贡献。
关键词: 环境地质学;城市化;地质灾害;生态环境一、引言当今,地质科学在社会中的使命,不仅要继续深入研究矿产资源、能源及其中类资源形成、分布、富集规律,满足人类社会发展对矿产资源的不断增长的需求,而且更要面向资源、环境与可持续发展的挑战。
可持续发展的含义是指发展要有后劲,立足当前,着眼未来,着眼于长远,发展要能够继续下去,一直延续下去,同时要为以后的发展创造条件和机会,不能“竭泽而渔”。
这就需要研究自然规律,遵循自然规律,顺其自然,人类才能真正驾驭自然,人类的主动性与积极性才能得到充分的发挥。
因此地质科学可以用来为人类生存的地质环境的可持续发展,为生态环境的平衡发挥愈来愈重要的作用。
环境地质学是本世纪60年代初期在国外书刊上出现的,关于它的涵义和研究范畴,各国学者持有不同的理解。
最初使用这个名词的是Hackett,他认为“环境地质学是研究和使用地质学达到协调和完善状态的一个新方法”。
80年代初期,在第26届国际地质大会上,莫斯科大学Sergeev教授进一步举出了人类工程经济活动是强大的地质营力,并指出“人们不能制止环境问题的发生,但改善规划和维持人类社会的方式,是环境地质科学的目的”。
国内学者从70年代以后对环境地质开始有所讨论,胡海涛、张宗祜、陈梦熊、王瑞久等对环境地质学都有不同的定义与理解,但大体是相近的,他们对环境地质有以下几点共同的认识:(1)环境地质学是地质科学中一门新兴的应用学科,是环境科学的重要组成部分;(2)环境地质学是应用地理论与方法,研究地质环境的基本特征、功能和自身演变规律的学科;(3)环境地质学侧重研究人类工程技术经济活动与地质环境相互作用、相互影响、相互制约的关系;(4)环境地质学着力为人类合理开发利用地质矿产资源和保护人类生存的地质环境,在可持续发展战略中做出贡献。
环境地球化学的发展历史与研究现状,理论问题的探索以及发展趋势
一.环境地球化学的发展历史 :
1)环境地球化学与人类健康研究:
时间: 20世纪60年代及以前。
特点: 以生物地球化学的思想作指导,把生物地球化学中关于地球化学环境与植物、动物
健康关系的研究进一步延伸到地球化学环境与人体健康关系研究方面。我国与国外基本同步
开展了一系列卓有成效的研究工作,并取得很大成绩。
2)环境地球化学与污染研究 :
时间:二十世纪70-80年代。
特点:既研究天然产出的化学元素在环境中的地球化学行为及其与植物、动物和人体健康的
关系,更研究人为活动释放的元素的地球化学行为及其影响;它不仅研究碳、氮、硫、磷等
生命支撑元素;同时还研究人为活动释放入环境中的各种重金属和毒性化合物。我国该时期
特别是八十年代以来环境地球化学研究得到蓬勃发展。
注:这一时期环境科学的基本学术特征突出反映在两个方面:一是它力图对社会需要的充分
满足和适应,环境科学把它自身的注意力几乎全部投入到了人类生产活动引起的局部地方性
的或区域性的污染问题上;其二是具有明显的拼合性,即这一时期的环境科学基本上是传统
的地学、生物学、化学、物理学、医学、工程学和社会科学的研究活动向环境污染领域延伸
或扩展的结果。
3)环境地球化学与全球环境变化研究:
时间:二十世纪90年代以来。
特点:环境地球化学的研究活动不仅包括地球化学环境与植物、动物和人体健康,也包括人
为活动释放入环境中的污染物的地球化学,而且还包括了全球环境变化的地球化学方面。环
境地球化学的研究范畴实现了第三次扩展或更新。环境地球化学已被理解为研究人类赖以生
存的地球环境的化学组成、化学作用、化学演化与人类相互关系的科学。
二.环境地球化学的研究现状
1) 区域环境研究
区域环境分异研究 :区域环境地球化学分异特征是区划环境的重要基础。区域性环境规划
是发展区域环境中协调资源开发、发展经济和改善环境的纲领。编制区域环境规划必须在环
境目标和环境内容上与区域规划协调。80年代初以区域环境综合研究为主,着重探索区域
内环境物质运移和净化关系。通过分析自然环境特征和承载能力,阐明了环境区域的控制因
素及净化功能,提出了环境保护分区,阐明了环境污染过程及环境质量状况,提出了区域环
境的对策建议。
区域环境背景研究:为了评价人为经济社会对环境地球化学平衡关系的影响程度,必须了解
不同区域、不同环境介质中化学元素及化学物质的背景浓度水平。80年代以来以地球化学
背景为基本概念,适应于环境学科发展所需要的“环境背景值”的调查和研究成为环境地球化
学的热点研究问题。
区域环境效应研究:地方性分布的疾病是典型的环境效应。我国环境地球化学工作者对地方
病的环境病因作了大量研究,对克山病、大骨节病、地方性氟中毒、地方性甲状腺肿等疾病
进行了环境地球化学病因研究,同时对伽师病、地方性砷中毒、肝癌、肺癌、宫颈癌、鼻咽
癌、食管癌、肠癌等地方性或区域性高发疾病的环境地球化学病因进行了探索,揭示了许多
有意义的现象。
区域环境容量研究:区域地球化学分异导致同一种化学元素或污染物在不同区域生态效应的
差异。亦即不同地球化学环境类型的环境介质中,允许存在的污染物的临界数量不尽一样。
也就是一个环境容量问题。从地球化学角度看,环境容量是一定地域单元内环境条件、环境
背景、污染物性质及其人体健康和生物学效应的函数。对于确定的地域和污染物而言,环境
容量是稀释扩散和净化降解能力及其生态效应的综合评估。
二十世纪80年代来,我国环境地球化学工作者分别对大气、水体及土壤环境容量的具体含
义、计算方法进行了广泛的讨论,并在土壤环境标准、农灌水质标准、污泥施用标准、污染
物排放总量及土壤污染预测等方面体现出较大的实际意义。
2) 环境地球化学理论问题的探索
环境介质中重金属和微量物质的含量水平、分布规律、赋存状态、运移特征、转化机制及其
对生物学效应的研究;土壤—植物系统污染生态学的研究 ;环境质量变异地球化学原理的
确立;“环境界面地球化学”概念的提出 ;核素示踪技术在环境地球化学领域的广泛应用。
3) 区域性典型环境研究
解决区域性环境问题首先要认识这些问题产生的原因及其发展演绎过程。因此应在较大的时
空尺度下,综合多种环境要素的影响和变化,对比自然演化过程与人为干扰影响的份额,深
入剖析其发生演绎机理,揭示问题实质。环境地球化学以其宏观与微观结合的工作方法、多
种环境因子的界面作用原理、对比识别自然变化与人为干扰的关系等学科特长,来认识和解
决典型区域的环境问题 。
4) 过去全球变化中环境信息的提取
提取过去全球历史演变过程中地质和地球化学的记录,可预测未来地球环境的演变,并为评
价现今的环境提供了对照的基准。在过去历史记录的研究方法上,树轮、湖泊沉积物、海洋
沉积物、冰岩心、黄土剖面、古土壤、沉积岩层、抱粉及火山灰等均提供了可供人类分析环
境演变的丰富信息。
三.环境地球化学的发展趋势
今后一段时期内环境地球化学研究中的几个前沿问题:
1.地球化学环境与健康
地球化学敏感及生态脆弱地区的风化淋溶;环境微量物质与人体健康和生态效应的关系。
2,环境污染的地球化学研究
地—气界面碳、硫及大气飘尘的释放以及环境地球化学行为;城镇和经济开发区地球化学环
境基础调查以及矿山开发的环境地球化学研究。
3.环境变化的地球化学记录研究
过去全球变化研究中气候信息的提取;地球化学环境信息系统模型和模拟;地球环境的地史
演化。
4.农业地球化学研究
农作物生长的地球化学研究(为农作物合理种植和选择肥料提供科学依据);农业矿物岩石
资源的开发;生态农业体系的地球化学研究。