地质环境的地球化学研究——贺“环境地质学的出现”发表30周年暨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成立10周年

1972年刘东生院士撰文发表了“环境地质学的出现”。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于 1992年正式成立。刘东生院士的环境地质学学术观点聚焦于 :环境地质学发展的动力源于社会需要、地球环境系统的整体性及其与人类关系的相互依存性。 30年来 ,地质环境的地球化学研究以区域环境质量和全球环境变化两大科学问题作为基本目标 ,经历了调查评价、区域综合和界面机理 3个发展阶段 ,研究重点是典型区域环境演化的发生学原理、谱系特征以及健康和生态效应。云贵高原地质环境的特殊性显示出青藏隆起对周边现代环境的影响。环境地质学以“地质学与人类”为宗旨 ,将在 2 1世纪为人类谋求更多的福利。

红枫湖流域农业面源污染治理的生物地球化学垒体系构建初探

在点源污染得到有效控制后,流域内农业面源污染逐渐成为了湖库氮、磷等营养物质外源输入的主要贡献者。本研究选取红枫湖流域农田土壤为研究对象,对其添加改良剂并种植植物来构建生物地球化学垒,并对其氮、磷拦截效应进行了综合评估。研究结果表明,添加Al_(2)(SO_(4))_(3)、CaCl_(2)与钠基膨润土显著提高了土壤对NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N和磷的拦截率,降低其流失程度。其中,对土壤添加CaCl_(2)改性钠基膨润土并种植植被构建的生物地球化学垒,对NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N和磷的综合拦截效果最佳,截留率分别为87%、95%、93%。而添加了FeSO_(4)的土壤,NO_(3)^(-)-N的淋失程度增强,不宜选取。种植植物后,植物生长对土壤中氮和磷有一定的活化作用,导致模拟径流中NH_(4)^(+)-N和溶解性磷浓度较种植植物前升高,但是均低于对照组。而且种植植物后经改良的土壤单元有效磷(Olsen-P)较种植植物前显著降低,也反映出植物对土壤磷的活化利用。综上表明,通过对土壤添加Al_(2)(SO_(4))_(3)、CaCl_(2)与钠基膨润土并种植适生植物(黑麦草和白花三叶草)来构建生物地球化学垒,可以实现红枫湖小流域内的氮、磷等污染物拦截和植物生长两相促进,从而有效、持续拦截土壤氮、磷,降低其流失程度,对实现农业面源污染的可持续治理具有重要意义。

中国中东部地区地表水环境锶元素地球化学特征研究

水环境中锶的含量及其变化、地理分布及其控制因素等特征的研究有助于认识区域水文地球化学特征及流域盆地岩石风化速率等地球化学行为,因此河流环境中锶的地球化学行为是地球化学研究的重要课题之一。对我国中东部地区部分河流水体中溶解态锶含量进行了分析研究发现,与世界上主要河流溶解态锶含量平均值0.078 mg/L相比,中国中东部地区河水中的锶含量(0.139 mg/L)明显偏高。分析研究表明,中国中东部地区河水中的锶主要源于蒸发盐岩和碳酸盐岩的风化作用,流域锶含量从南向北逐渐增加的现象主要受流域岩石或沉积物类型的控制,化学风化作用越强烈,河流锶含量越高。除了受区域岩性的影响外,气候条件对流域河水中的锶含量水平及地理分布起到一定的控制作用。

中国典型高硒区硒的环境地球化学研究进展

硒是人体和动物必需的微量元素,但其营养性的阈值范围较窄,已引起了不同领域研究者的广泛关注。综述了近20年来我国典型高硒区——湖北恩施富硒岩石与土壤中硒的分布与形态、硒的赋存状态、硒的迁移转化规律、硒的生物可利用性与人体健康风险、微生物与硒相互作用等硒的环境地球化学过程与循环规律,以及硒的同位素地球化学等方面的重要研究进展,并对硒的环境地球化学未来的研究方向进行了展望。

首信尾矿重金属环境地球化学实验研究

为了评估首信秘鲁矿业股份有限公司拟建选厂选矿实验中所产生的尾矿中重金属物质可能对环境造成的潜在影响,本文根据秘鲁能矿部环境事务总局的要求,以首信选厂选矿试验中的尾矿样品为研究对象,分别进行了尾矿摇瓶法试验(Shake Flask Extraction,SFE)、实验室尾矿风化湿筒试验(ASTM D5744-07标准)研究.试验结果表明:首信尾矿中重金属在酸性环境条件下最容易发生迁移转化,其次是模拟海水条件,最难的是超纯水环境。

锑的环境地球化学研究进展概述

锑作为一种具有潜在毒性和致癌性的元素越来越被人们所重视。由于矿物的开采和冶炼、化石燃料的燃烧等人为原因,大量的锑及其化合物进入到大气、水和土壤中,进而进入动植物及人体中。土壤中的锑迁移能力较弱,水中溶解态的锑迁移能力较强,而大气中的锑可以进行全球传播。植物对锑具有一定的富集能力;锑对动植物和人体均有毒副作用,职业暴露是人体锑中毒的主要原因。本文对锑在各环境介质中的存在,锑在环境介质间的迁移和转化,以及锑的生物效应的研究进展进行了概述。

锑的环境生物地球化学循环与效应研究展望

研究表明锑与铅和汞一样,是一个可长距离输送的全球性有毒元素;但锑的研究最近才引起国际社会的关注。与其它金属如汞、铅、镉和砷等相比,国际上锑的研究开展得相对较少。为了揭示锑的全球性污染程度、循环过程及其对生态环境的影响,急需开展深入研究。概述了前人在锑的环境生物地球化学循环和效应方面的研究成果,分析了存在的科学问题,凝练了进一步研究的方向、思路和方法,并指出我国西南地区是开展这一方向研究的理想区域,及在该地区开展深入研究的重要性。

深水人工湖环境生物地球化学过程研究：以贵州红枫湖-百花湖为例

红枫湖和百花湖地处长江支流乌江水系猫跳河流域,位于黔中人为活动高强度地区,具低纬度-高海拔的地理区位;是河道型梯级开发的人工湖,具碳酸盐岩的地质背景、水寄宿时间小、水深变幅大、水体多功能、农区与覆水区镶嵌等重要特征。红枫湖表层沉积物Pb稳定同位素组成表明其污染具多源特征;剖析百花湖-红枫湖"突发性"水质恶化相互关联水质指标表明"湖泊黑潮"是特定季节、特殊气候条件下,沉积有机质生物氧化作用的耦合;脱氮过程受阻的pH控制导致亚硝酸根浓度增高;维护该湖泊水系环境质量需预防工业污染、流域侵蚀、生活污染并综合治理湖区。

环境有机地球化学:有机污染物—土壤/沉积物吸附作用研究回顾

农药、有机溶剂的大量使用以及大量废水、废物的排放，导致全球范围内土壤、沉积物、地表及地下水源和生态系统的严重污染。有机污染物在生物圈内的分布、迁移、富集、降解以及最终归宿是环境有机地球化学重要的研究方向之一。有机污染物与土壤、沉积物以及水中悬浮物（如...

铜锌同位素方法在环境地球化学研究中的应用

近年来,随着多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)逐渐应用,过渡族金属(Cu,Zn和Fe等)同位素测试方法逐渐成熟,测定精度可达0.04‰,使得铜锌铁等同位素地球化学研究成为近年来国际地学研究领域的热点。本文对铜锌同位素的测试方法、分馏机理及其在环境地球化学研究领域的应用进行了较系统综述。

贵阳市表层土壤中镉的环境地球化学基线研究

以土壤环境地球化学研究为主线,以贵州省贵阳市8 046 km2为研究区域,将土壤重金属污染元素镉的空间分布规律与环境地球化学机理研究相结合,建立区域土壤环境地球化学基线,选用合适的判别指标判识自然作用过程与人类活动过程对土壤环境的影响.通过对487个样品的镉含量的统计分析,结果表明,贵阳市表层土壤中镉的基线值为0.068 mg/kg,镉元素含量大于1.010 mg/kg的样品可能遭受人为污染的影响.地质累积指数分析结果显示,贵阳市40%的表层土壤未受镉污染,19%的表层土壤在无污染与中度污染之间,14%受中度污染,19%的表层土壤介于中度污染到强污染之间,7%受强污染,1%的表层土壤介于强污染到极强污染之间.污染程度指数分析则显示,贵阳市57.9%的表层土壤未受到镉污染,镉的污染程度最大为12.1,96%的表层土壤污染程度小于4,总污染程度大于0,即总体受到污染.

黔西南铊污染区铊的水环境地球化学研究

黔西南滥木厂地区由于铊的硫化物矿化,导致铊在地下水和地表水中十分富集,其富集程度从高到低依次为矿坑深层地下水、地表溪流水和浅层地下水。地下水中铊的含量在矿化区最高,随着远离矿化区而逐渐降低。在地表溪流水中,铊的含量表现出下游河段远远高出上游和中游河段的分布特征;下游溪流水中铊的较高含量可能与来自矿化区地下水在下游河床溢出的贡献有关。滥木厂研究区水体中铊的富集具有潜在的环境危害。饮用水中铊的含量低于美国的安全标准,尚未构成明显的健康危害,但应该加强对饮用水中铊含量的定期监测。富铊的溪流水通过农业灌溉途径会造成铊的进一步扩散,从而导致农业土壤的铊污染,值得高度关注。

贵阳市表层土壤中汞的环境地球化学基线及污染研究

以土壤环境地球化学研究为主线,在贵州省贵阳市8046km2研究区域中,将土壤重金属元素汞的空间分布规律与环境地球化学机理研究相结合,建立区域土壤环境地球化学基线,选用合适的判别指标判识自然作用过程与人类活动过程对土壤环境的影响,对487个样品的汞含量进行了统计分析。结果表明,贵阳市表层土壤中重金属元素汞的基线值为0.045mg·kg-1,样品中汞元素含量大于0.530mg·kg-1的样品可能遭受人为污染的影响。地质累积指数分析结果显示,贵阳市12%的表层土壤未受汞的污染,37%的表层土壤在无污染到中度污染之间,36%的中度污染,11%的表层土壤介于中度污染到强污染之间,2%的强污染,1%的介于强污染到极强污染之间。污染程度指数分析显示,贵阳市56.1%的表层土壤未受到汞的污染,汞的污染程度最大为45.87,总污染程度大于0(即受到污染)。

锂同位素在环境地球化学研究中的新进展

锂的两个稳定同位素(6Li和7Li)相对质量差较大,因此易产生明显的同位素分馏。业已查明,自然界中δ7Li值的变化在-40‰和+50‰之间。其中较小的δ7Li值见于海相生物碳酸盐样品,较大的δ7Li值见于某些盐湖卤水以及有孔虫的样品。由于明显的同位素分馏和不同地质体中截然不同的δ7Li值,锂同位素应用十分广泛,且在壳-幔演化、陆壳风化、卤水和污染水体示踪等研究领域取得显著成效。

金顶矿区固体废弃物中镉的环境地球化学研究

以云南金顶铅锌矿区固体废弃石和尾矿为研究对象,采用ICP-MS(Thermo X-Series)主要测试了矿区废石堆和不同堆积年限尾矿库样品中危害元素Cd的含量,采用X-射线粉晶衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜及能谱分析仪(SEM-EDS JSM-6460 LV/EDAX)及1 000倍电子荧光显微镜(Olympus BX-51),分析了固体废弃物中矿物相组成.结果表明:跑马坪采场的废弃石具有较低的Cd含量,而北厂、架崖山采场的废弃石具有较高的Cd含量;尾矿表层溶解氧丰富,属氧化环境,其Cd含量较高;在尾矿剖面中层,尾矿孔隙水中的氧气浓度下降,尾矿氧化受到制约,其Cd元素浓度受到明显控制;而剖面底层中尾矿明显富集Cd等重金属,可能是因为在底层还原环境下形成次生矿物富集所致.

稀土元素的环境生物地球化学循环研究现状

本文对稀土元素在农用领域的研究进展及其在土壤、水体和植物中的分布、迁移与归宿特征作一系统总结,并对该领域的发展趋势进行了简要的说明。随着自然和人为因素造成的环境中稀土元素的增加,进而产生对生态环境和人类健康的影响,已引起全社会的关注。土壤中稀土元素的存在形态是生态环境效应和生物利用性的的重要参量。目前的实验结果在不同地区和不同土壤剖面中稀土元素的存在形态不尽相同,推测主要与其母质的组成及所处气候等环境条件相关。最近国际上已对稀土元素的水化学过程进行了较广泛的研究,水体中稀土分布受水体的化学参量(如pH,有机质等)和水化学过程影响,含量高低与人为活动有直接关系。植物中稀土元素的分布通常与土壤中稀土的含量多少相一致,在外施稀土的条件下,在施用后短期内稀土在各器官分布与施用部位密切相关,目前对植物体内稀土元素存在位置和赋存状态的实验结果差别明显,对植物中稀土元素的超富集机理不清等问题尚待进一步探究。

贵阳表层土壤中铬的环境地球化学基线研究

以土壤环境地球化学研究为主线,以贵州省贵阳市8046km2为研究区域,将土壤重金属污染元素铬的空间分布规律与环境地球化学机理研究相结合,建立了研究区域内表层土壤中铬元素的地球化学基线,并选用合适的判别指标判识自然作用过程与人类活动过程对土壤环境的影响.研究结果表明,贵阳市表层土壤中铬的基线值为44.0mg·kg-1.地质累积指数分析结果显示,贵阳市46%的表层土壤未受铬的污染,47%的表层土壤在无污染到中度污染之间,6.8%的表层土壤为中度污染,只有0.2%的表层土壤介于中度污染到强污染之间.污染程度指数分析结果则显示,贵阳市69.2%的表层土壤未受到铬的污染,铬的污染程度最大为2.01,98.4%的表层土壤污染程度小于1,总污染程度小于0,即总体未受到污染.

铁同位素方法在环境地球化学研究中的应用与进展

由于同位素分析方法的改进和多接收电感耦合等离子体质谱仪的使用,近年来Fe同位素地球化学研究有了很大进展,成为国际地学领域的一个热点研究方向。Fe在自然界广泛存在,分布于各类矿物、岩石、流体和生物体中,并广泛参与成岩成矿作用、热液活动和生命活动过程。自然界中各类无机过程(从高温到低温)、生物及有机过程均能使Fe同位素发生分馏,δ56Fe值约为-1.62‰～+0.91‰。文章系统介绍了Fe同位素研究的最新进展,包括Fe同位素测试方法简介、样品前处理、质谱测定、Fe同位素分馏机理和应用前景展望等,着重对该技术在环境地球化学、生物示踪、古海洋学研究等领域中的应用及前景做了阐述。

地表及海洋环境的镁同位素地球化学研究进展

镁(Mg)是主要造岩元素,其地球丰度仅次于铁和氧。Mg几乎参与了地表所有圈层间的物理、化学和生物作用。随着多接收器等离子质谱等分析方法的改进和完善,Mg同位素显示出更加广阔的应用前景。同时,Mg独特的地球化学特征,使其在地表及海洋地球化学领域的应用日益广泛。本文主要就近几十年来Mg同位素在地表及海洋地球化学领域的研究现状、存在的问题以及发展趋势进行系统的总结与探讨。虽然,目前对Mg同位素的研究还处于早期阶段,但许多研究成果显示,Mg同位素具有很大潜力成为环境变化的新的指示工具。

汞的环境地球化学研究进展

介绍了目前对环境样品中总汞及其各形态未的分析方法以及大气和水生生态系统中汞的研究进展，并指出，燃煤、汞齐法采金和人造水库等引起的环境汞污染问题以及汞在热带地区水生生态系统中的迁移转化规律等是目前的研究热点。