地球化學(xué)第講

地球化學(xué)課件第講第1頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一課程基本內(nèi)容

用地球化學(xué)手段

研究人類與環(huán)境之間的關(guān)系

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環(huán)境地球化學(xué)主要研究三個方面:

1.人類環(huán)境的化學(xué)性質(zhì)和變化；

環(huán)境的基本特征；全球變化；全球變化的研究手段

2.研究污染物在環(huán)境中的遷移和富集規(guī)律；

3.研究環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì)對生物體和人體健康的影響。

有代表性環(huán)境公害事件的實例環(huán)境地球化學(xué)第2頁第2頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一課程簡介面向地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)及工程地質(zhì)學(xué)等專業(yè)涉及的基礎(chǔ)課程及知識化學(xué)、地球化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科課程地球科學(xué)概論、古生物地史學(xué)、第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)及礦物、巖石學(xué)與地球化學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課環(huán)境科學(xué)及其相關(guān)學(xué)科的專業(yè)知識授課及學(xué)習(xí)方法講授與專題研討查閱文獻、綜合歸納、撰寫專題報告或制作ppt環(huán)境地球化學(xué)第3頁第3頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一主要授課內(nèi)容課程內(nèi)容環(huán)境地化的研究內(nèi)容、方法、發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀及與環(huán)境地化相關(guān)的一些問題全球變化的地球化學(xué)研究方法人類與地球化學(xué)環(huán)境的關(guān)系環(huán)境地球化學(xué)第4頁第4頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一教材與文獻教材楊忠芳等，現(xiàn)代環(huán)境地球化學(xué)，北京：地質(zhì)出版社，1999中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所編，高等地球化學(xué)，北京：科學(xué)出版社，1998,379-433戎秋濤，翁煥新編，環(huán)境地球化學(xué)，北京：地質(zhì)出版社，1989文獻黃潤華，賈振邦編，環(huán)境學(xué)基礎(chǔ)教程，北京：高等教育出版社，1999，1-11EldonDEnger,BradleyF.Smith,EnvironmentalScience,AstudyofInterrelationships,北京：清華大學(xué)出版社，2000張?zhí)m生，方修琦，任國玉編著，全球變化，北京：高等教育出版社，2000戴樹桂主編，環(huán)境化學(xué)，北京：高等教育出版社，2000各類專業(yè)刊物及有關(guān)文獻（CNKI,Elsevier,Springer,Wikipedia）環(huán)境地球化學(xué)第5頁第5頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一課程要求目的熟悉和掌握“環(huán)境地球化學(xué)”的研究內(nèi)容、方法以及該學(xué)科和領(lǐng)域的發(fā)展動向和面臨的問題學(xué)會利用環(huán)境地球化學(xué)的研究方法解決當(dāng)前人類所面臨的環(huán)境問題及在研究全球變化和過去全球變化信息提取過程中的作用了解地球化學(xué)環(huán)境與人類健康的關(guān)系考核課堂專題討論及課程考試相結(jié)合環(huán)境地球化學(xué)第6頁第6頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一第1章：緒論本章主要內(nèi)容：環(huán)境地球化學(xué)的概念環(huán)境地球化學(xué)主要研究內(nèi)容環(huán)境地球化學(xué)與其它學(xué)科的相互關(guān)系

環(huán)境地球化學(xué)的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀及有關(guān)問題環(huán)境地球化學(xué)第7頁第7頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一第1節(jié)：環(huán)境地化的概念及主要研究內(nèi)容 一、概念

環(huán)境地球化學(xué)（EnvironmentalGeochemistry）是介于環(huán)境科學(xué)和地球化學(xué)之間的一門新興邊緣交叉學(xué)科，是研究化學(xué)元素在人類賴以生存的周圍環(huán)境中的含量、分布、遷移以及循環(huán)規(guī)律的科學(xué)，并研究它們對人類健康造成的影響以及人類生產(chǎn)和消費活動對自然環(huán)境的地球化學(xué)規(guī)律造成的影響。同時，還研究全球變化極其對人類的影響。環(huán)境地球化學(xué)第8頁第8頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一第1節(jié)：環(huán)境地學(xué)的概念及主要研究內(nèi)容 二、主要研究內(nèi)容 環(huán)境地球化學(xué)以研究人類賴以生存的地球環(huán)境的化學(xué)組成、化學(xué)作用、化學(xué)演化與人類活動相互關(guān)系及全球環(huán)境變化為主要任務(wù)。進而揭示人類生存與環(huán)境之間的內(nèi)在聯(lián)系。目前環(huán)境地球化學(xué)研究集中表現(xiàn)在下面幾個方面：地球化學(xué)環(huán)境與人類健康，亦即原生環(huán)境的地球化學(xué)性質(zhì)及其與植物、動物和人體健康的關(guān)系；環(huán)境污染的地球化學(xué)研究，亦即人類活動對環(huán)境的化學(xué)組成、化學(xué)作用、化學(xué)演化的影響及其環(huán)境效應(yīng)。全球環(huán)境變化的地球化學(xué)記錄環(huán)境地球化學(xué)第9頁第9頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一第1節(jié)：環(huán)境地學(xué)的概念及主要研究內(nèi)容研究元素在巖石、土壤、水體和大氣中的含量、分布及其分配規(guī)律，并評價原生環(huán)境的質(zhì)量，為改造原生環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)；研究個別元素和元素對的環(huán)境地球化學(xué)行為，亦即研究對人類有益或有害元素以及生命元素的賦存規(guī)律、結(jié)合形態(tài)及其對人類健康的影響；研究區(qū)域環(huán)境地球化學(xué)特征，揭示與原生環(huán)境有關(guān)的地方性疾病的發(fā)生原因，探討人類長壽的環(huán)境地球化學(xué)因素；研究原生地球環(huán)境及其演化因素的環(huán)境地球化學(xué)分類、元素演化過程中能量的作用、元素環(huán)境背景值的確定、原生環(huán)境質(zhì)量評價以及人類活動對自然環(huán)境的影響和預(yù)測等；環(huán)境地球化學(xué)第10頁第10頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一第1節(jié)：環(huán)境地學(xué)的概念及主要研究內(nèi)容研究人類活動對環(huán)境破壞和污染問題，并闡明污染規(guī)律及其環(huán)境效應(yīng)；研究過去地球環(huán)境（特別是15萬年以來）的演變歷史以及環(huán)境變化記錄信息的提取以及全球環(huán)境變化規(guī)律等；研究碳、氧、氫、磷、硫及其它元素的全球地球化學(xué)和生物地球化學(xué)循環(huán)；研究農(nóng)業(yè)環(huán)境介質(zhì)中化學(xué)元素的分布、結(jié)合轉(zhuǎn)化、遷移循環(huán)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。環(huán)境地球化學(xué)第11頁第11頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一第2節(jié)：環(huán)境地球化學(xué)與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系 三、環(huán)境地化與其它學(xué)科間的關(guān)系

總體上，環(huán)境地球化學(xué)從屬于環(huán)境科學(xué)分支。它與其它相關(guān)學(xué)科有密切關(guān)系，因此要注意環(huán)境地球化學(xué)及各個學(xué)科在研究對象、內(nèi)容、方法等方面的區(qū)別。環(huán)境地球化學(xué)地球化學(xué)環(huán)境科學(xué)土壤學(xué)醫(yī)藥學(xué)生態(tài)學(xué)巖石學(xué)生物學(xué)物理化學(xué)礦物學(xué)環(huán)境地球化學(xué)第12頁第12頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一第3節(jié)：環(huán)境地化的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢一、發(fā)展歷史

1、環(huán)境地球化學(xué)與人類健康研究時間

20世紀(jì)60年代及以前。特點

以生物地球化學(xué)的思想作指導(dǎo)，把生物地球化學(xué)中關(guān)于地球化學(xué)環(huán)境與植物、動物健康關(guān)系的研究進一步延伸到地球化學(xué)環(huán)境與人體健康關(guān)系研究方面。我國與國外基本同步開展了一系列卓有成效的研究工作。

這一時期環(huán)境地球化學(xué)多被理解為主要研究環(huán)境中天然產(chǎn)出的化學(xué)元素和微量物質(zhì)的含量、分布、遷移與植物、動物和人體健康的關(guān)系。

環(huán)境地球化學(xué)第13頁第13頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一第3節(jié)：環(huán)境地化的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢2、環(huán)境地球化學(xué)與污染研究

時間

二十世紀(jì)70-80年代。特點 既研究天然產(chǎn)出的化學(xué)元素在環(huán)境中的地球化學(xué)行為及其與植物、動物和人體健康的關(guān)系，更研究人為活動釋放的元素的地球化學(xué)行為及其影響；它不僅研究碳、氮、硫、磷等生命支撐元素；同時還研究由人為活動釋放出進入環(huán)境中的各種重金屬和毒性化合物。

這一時期環(huán)境科學(xué)的學(xué)術(shù)特征突出反映在兩個方面：一是它力圖對社會需要的充分滿足和適應(yīng)，環(huán)境科學(xué)把它自身的注意力幾乎全部投入到了人類生產(chǎn)活動引起的局部地方性的或區(qū)域性的污染問題上；其二是具有明顯的拼合性，即這一時期的環(huán)境科學(xué)基本上是傳統(tǒng)的地學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、醫(yī)學(xué)、工程學(xué)和社會科學(xué)的研究活動向環(huán)境污染領(lǐng)域延伸或擴展的結(jié)果。該時期特別是八十年代以來我國的環(huán)境地球化學(xué)研究得到蓬勃發(fā)展。環(huán)境地球化學(xué)第14頁第14頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一第3節(jié)：環(huán)境地化的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢3、環(huán)境地球化學(xué)與全球環(huán)境變化研究時間

二十世紀(jì)90年代以來。特點

該時期全球環(huán)境變化研究成為當(dāng)今環(huán)境科學(xué)研究中的重大基礎(chǔ)研究前沿。因此，環(huán)境地球化學(xué)的研究活動不僅包括地球化學(xué)環(huán)境與植物、動物和人體健康，也包括人為活動釋放入環(huán)境中的污染物的地球化學(xué)，而且還包括了全球環(huán)境變化的地球化學(xué)方面。環(huán)境地球化學(xué)的研究范疇實現(xiàn)了第三次擴展或更新。

環(huán)境地球化學(xué)已被理解為研究人類賴以生存的地球環(huán)境的化學(xué)組成、化學(xué)作用、化學(xué)演化與人類相互關(guān)系的科學(xué)。環(huán)境地球化學(xué)第15頁第15頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一第3節(jié)：環(huán)境地化的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢二、環(huán)境地球化學(xué)的研究現(xiàn)狀

區(qū)域環(huán)境研究環(huán)境地球化學(xué)理論問題的探索區(qū)域性典型環(huán)境研究過去全球變化中環(huán)境信息的提取環(huán)境地球化學(xué)第16頁第16頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一第3節(jié)：環(huán)境地化的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1、區(qū)域環(huán)境研究區(qū)域環(huán)境分異研究

區(qū)域環(huán)境地球化學(xué)分異特征是區(qū)劃環(huán)境的重要基礎(chǔ)。區(qū)域性環(huán)境規(guī)劃是發(fā)展區(qū)域環(huán)境中協(xié)調(diào)資源開發(fā)、發(fā)展經(jīng)濟和改善環(huán)境的綱領(lǐng)。編制區(qū)域環(huán)境規(guī)劃必須在環(huán)境目標(biāo)和環(huán)境內(nèi)容上與區(qū)域規(guī)劃協(xié)調(diào)。

80年代初以區(qū)域環(huán)境綜合研究為主，著重探索區(qū)域內(nèi)環(huán)境物質(zhì)運移和凈化關(guān)系。通過分析自然環(huán)境特征和承載能力，闡明了環(huán)境區(qū)域的控制因素及凈化功能，提出了環(huán)境保護分區(qū)，闡明了環(huán)境污染過程及環(huán)境質(zhì)量狀況，提出了區(qū)域環(huán)境的對策建議。

環(huán)境地球化學(xué)第17頁第17頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一第3節(jié)：環(huán)境地化的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢區(qū)域環(huán)境背景研究

為了評價人為經(jīng)濟社會對環(huán)境地球化學(xué)平衡關(guān)系的影響程度，必須了解不同區(qū)域、不同環(huán)境介質(zhì)中化學(xué)元素及化學(xué)物質(zhì)的背景濃度水平。

80年代以來以地球化學(xué)背景為基本概念，適應(yīng)于環(huán)境學(xué)科發(fā)展所需要的“環(huán)境背景值”的調(diào)查和研究成為環(huán)境地球化學(xué)的熱點研究問題。區(qū)域環(huán)境效應(yīng)研究

地方性分布的疾病是典型的環(huán)境效應(yīng)。我國環(huán)境地球化學(xué)工作者對地方病的環(huán)境病因作了大量研究，對克山病、大骨節(jié)病、地方性氟中毒、地方性甲狀腺腫等疾病進行了環(huán)境地球化學(xué)病因研究，同時對伽師病、地方性砷中毒、肝癌、肺癌、宮頸癌、鼻咽癌、食管癌、腸癌等地方性或區(qū)域性高發(fā)疾病的環(huán)境地球化學(xué)病因進行了探索，揭示了許多有意義的現(xiàn)象。環(huán)境地球化學(xué)第18頁第18頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一第3節(jié)：環(huán)境地化的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢區(qū)域環(huán)境容量研究

區(qū)域地球化學(xué)分異導(dǎo)致同一種化學(xué)元素或污染物在不同區(qū)域生態(tài)效應(yīng)的差異。亦即不同地球化學(xué)環(huán)境類型的環(huán)境介質(zhì)中，允許存在的污染物的臨界數(shù)量不盡一樣。實際上是一個環(huán)境容量問題。從地球化學(xué)角度看，環(huán)境容量是一定地域單元內(nèi)環(huán)境條件、環(huán)境背景、污染物性質(zhì)及其人體健康和生物學(xué)效應(yīng)的函數(shù)。對于確定的地域和污染物而言，環(huán)境容量是稀釋擴散和凈化降解能力及其生態(tài)效應(yīng)的綜合評估。 二十世紀(jì)80年代來，我國環(huán)境地球化學(xué)工作者分別對大氣、水體及土壤環(huán)境容量的具體含義、計算方法進行了廣泛的討論，并在土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、農(nóng)灌水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、污泥施用標(biāo)準(zhǔn)、污染物排放總量及土壤污染預(yù)測等方面體現(xiàn)出較大的實際意義。環(huán)境地球化學(xué)第19頁第19頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一第3節(jié)：環(huán)境地化的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢2、環(huán)境地球化學(xué)理論問題方面的探索環(huán)境介質(zhì)中重金屬和微量物質(zhì)的含量水平、分布規(guī)律、賦存狀態(tài)、運移特征、轉(zhuǎn)化機制及其對生物學(xué)效應(yīng)的研究土壤—植物系統(tǒng)污染生態(tài)學(xué)的研究環(huán)境質(zhì)量變異地球化學(xué)原理的確立“環(huán)境界面地球化學(xué)”概念的提出核素示蹤技術(shù)在環(huán)境地球化學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用環(huán)境地球化學(xué)第20頁第20頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一第3節(jié)：環(huán)境地化的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢3、區(qū)域性典型環(huán)境研究 解決區(qū)域性環(huán)境問題首先要認識這些問題產(chǎn)生的原因及其發(fā)展演繹過程。因此應(yīng)在較大的時空尺度下，綜合多種環(huán)境要素的影響和變化，對比自然演化過程與人為干擾影響的份額，深入剖析其發(fā)生演繹機理，揭示問題實質(zhì)。 環(huán)境地球化學(xué)以其宏觀與微觀結(jié)合的工作方法、多種環(huán)境因子的界面作用原理、對比識別自然變化與人為干擾的關(guān)系等學(xué)科特長，來認識和解決典型區(qū)域的環(huán)境問題。環(huán)境地球化學(xué)第21頁第21頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一第3節(jié)：環(huán)境地化的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢4、過去全球變化中環(huán)境信息的提取 提取過去全球歷史演變過程中地質(zhì)和地球化學(xué)的記錄，可預(yù)測未來地球環(huán)境的演變，并為評價現(xiàn)今的環(huán)境提供了對照的基準(zhǔn)。 在過去歷史記錄的研究方法上，樹輪、湖泊沉積物、海洋沉積物、冰巖心、黃土剖面、古土壤、沉積巖層、孢粉及火山灰等均提供了可供人類分析環(huán)境演變的豐富信息。環(huán)境地球化學(xué)第22頁第22頁，共25頁，2023年，2月20日