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1、环环 境境 地地 球球 化化 学学 Environmental Environmental Geochemistry Geochemistry 1 主要参考文献 杨忠芳等 现代环境地球化学 北京 地质出版社 2019 戎秋涛 翁焕新编 环境地球化学 北京 地质出版社 1989 中国科学院地球化学研究所编 高等地球化学 北京 科学出版社 2019 379 433 黄润华 贾振邦编 环境学基础教程 北京 高等教育出版社 2019 1 11 Eldon D Enger Bradley F Smith Environmental Science A study of Interrelationship
2、s 北京 清华大学出版社 2000 刘本培 蔡运龙主编 地球科学导论 北京 高等教育出版社 2000 139 301 钱易 唐孝炎主编 环境保护与可持续发展 北京 高等教育出版社 2000 张兰生 方修琦 任国玉编著 全球变化 北京 高等教育出版社 2000 戴树桂主编 环境化学 北京 高等教育出版社 2000 2 绪绪 论论 主要内容 环境地球化学的概念 环境地球化学主要研究内容 环境地球化学与其它学科的相互关系 环境地球化学的发展历史 研究现状及有关问题 3 一 一 环境地球化学的概念环境地球化学的概念 及其主要研究内容及其主要研究内容 1 概念 2 环境地球化学 Environmenta
3、l Geochemistry 与其它许多学科有密切关系 是介 于环境科学和地球化学之间的一门新兴边缘交叉学科 是研究化学元素和微量元素在人类赖以生存的周围 环境中的含量 分布和迁移和循环规律的科学 并研 究它们对人类健康造成的影响 同时 还研究人类生 产和消费活动对自然环境的这些地球化学规律造成的 影响 4 2 2 主要研究内容主要研究内容 环境地球化学以研究人类赖以生存的地球环境的化学组 成 化学作用 化学演化与人类活动相互关系及全球环境变 化为主要任务 进而揭示人类生存与环境之间的内在联系 目前环境地球化学研究集中表现在下面几个方面 u地球化学环境与人类健康 亦即原生环境的地球化学性质 及
4、其与植物 动物和人体健康的关系 u环境污染的地球化学研究 亦即人类活动对环境的化学组 成 化学作用 化学演化的影响及其环境效应 u全球环境变化的地球化学记录 u农业的地球化学研究 5 主要内容 研究元素在岩石 土壤 水体和大气中的含量 分布及其分 配规律 并评价原生环境的质量 为改造原生环境提供科学 依据 研究个别元素和元素对的环境地球化学行为 亦即研究对人 类有益或有害元素以及生命元素的赋存规律 结合形态及其 对人类健康的影响 研究区域环境地球化学特征 揭示与原生环境有关的地方性 疾病的发生原因 探讨人类长寿的环境地球化学因素 研究原生地球环境及其演化因素的环境地球化学分类 元素 演化过程中
5、能量的作用 元素环境背景值的确定 原生环境 质量评价以及人类活动对自然环境的影响和预测等 研究人类活动对环境破坏和污染问题 并阐明污染规律及其 环境效应 研究过去地球环境 特别是15万年以来 的演变历史以及环 境变化记录信息的提取 研究碳 氧 氢 磷 硫及其它元素的全球地球化学和生物 地球化学循环 研究农业环境介质中化学元素的分布 结合转化 迁移循环 对农业生产的影响 6 二 环境地球化学与相关学科的关系二 环境地球化学与相关学科的关系 总体上 环境地球化学从属于环境科学分支 它与 其它相关学科有密切关系 因此要注意环境地球化学及 各个学科在研究对象 内容 方法等方面的区别 环 境 地 球 化
6、 学 地球化学 环境科学 土壤学医药学 生态学岩石学 生物学 物理化学 矿物学 7 三 环境地球化学的发展历史三 环境地球化学的发展历史 及研究现状及研究现状 1 1 环境地球化学的发展历史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 8 2 2 环境地球化学与污染研究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
7、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
8、延伸或扩展的结果 9 3 3 环境地球化学与全球环境变化研究 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 10 11 2 2 环境地球化学的研究现状环境地球化学的研究现状 1 区域环境研究 2 环境地球化学理论问题的探索 3 区域性典型环境研究 4 过去全球变化中环境
9、信息的提取 12 1 1 区域环境研究区域环境研究 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
10、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 13 区域环境效应研究区域环境效应研究 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
11、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 14 2 2 环境地球化学理论问题方面的探索环境地球化学理论问题方面的探索 u环境介
12、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 u土壤 植物系统污染生态学的研究 u环境质量变异地球化学原理的确立 u 环境界面地球化学 概念的提出 u核素示踪技术在环境地球化学领域的广泛应用 15 3 3 区域性典型环境研究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
13、的关系等学科特长 来认识和 解决典型区域的环境问题 16 4 4 过去全球变化中环境信息的提取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 17 3 3 环境地球化学的发展趋势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 v 地球化学环境与健康 v 地球化学敏感及生态脆弱地区的风化淋溶 v 环境微量物质与人体健康和生态效
14、应的关系 v 环境污染的地球化学研究 v 地 气界面碳 硫及大气飘尘的释放以及环境地球化学行为 v 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 v 环境变化的地球化学记录研究 v 过去全球变化研究中气候信息的提取 v 地球化学环境信息系统模型和模拟 v 地球环境的地史演化 v 农业地球化学研究 v 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 v 农业矿物岩石资源的开发 v 生态农业体系的地球化学研究 18 第一章 环境问题与可持续发展第一章 环境问题与可持续发展 本章主要内容 环境及其环境要素 环境问题 当前人类所面临的环境问题 可持续发展 19
15、第一节 环境与环境科学第一节 环境与环境科学 一 环境 二 环境科学 20 一 环境 一 环境 Environment 1 环境的定义 对环境科学而言 环境是指 以人类社会为主体的外部 世界的总体 即指人类已经认识到的直接或间接影响人类 生存与社会发展的周围事物 它既包括未经人类改造过的自 然界众多因素 如阳光 空气 陆地 土壤 水体 天然森 林和草原 野生生物等 又包括经过人类社会加工改造过的 自然界 如城市 村落 水库 港口 公路 铁路 空港 园林等 所以 环境科学中所指的环境是人类生存的环境 Environment is usually understood to mean the su
16、rrounding conditions that affect people and other organisms In a broader definition environment is everything that affects an organism during its lifetime From a human perspective environmental issues involve concerns about science nature health employment profits politics ethics and economics 21 一般讨论的问题是指自然环境 具体可划分为 生存环境 地理环境 地质环境 宇宙环境 环境地球化学研究的环境主要指地理环境 是指与人类 生存活动密切相关的4个地球化学系统 即大气系统 水系 统 土壤和生物系统 表层岩石圈系统 22 原生环境或第一环境原生环境或第一环境 自然成因的环境自然成因的环境 指地球自身形成过程及随后的长期地 质历史中 在各种地质营力作用下形成 的自然环境 其基本的组成要素包括有 天
