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环境地球化学

当代人类正面临日益严峻的环境污染和生态体系平衡破坏的威胁，环境成为近代交叉学科发展的新的生长点。环境地球化学就是地球化学与环境科学结合衍生出来的边缘学科。

环境地球化学作为地球化学的一个分支学科，是主要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。随着它自身的发展以及社会经济发展对它的需求，环境地球化学的研究领域已逐渐从单纯研究环境与人体健康(主要是地方病)之间的关系发展为对区域环境污染以及全球环境变化的研究。由于全球环境变化对人类的巨大影响,对这一领域的研究已超出了一般学科研究的范围，成为国家政治、外交方面的重要内容之一。解决全球变化问题，需要多学科的协作研究。其中，环境地球化学是不可缺少的学科之一。

环境地球化学通过对生命圈层元素的分布、结合转化、集中分散和迁移循环规律的研究,揭示人类生存与环境之间的内在联系，参与解决环境问题。具体地说，环境地球化学通过对元素及其化合物在岩石-土壤-大气-水-植、动物-人这一系统中的含量分布和迁移转化规律的研究，揭示环境的历史演变规律，预测未来的全球环境变化；为评价环境质量提供基准，并为保持和改善这一系统的平衡、使人类与生态环境协调发展、建立最佳人类生存环境提供思路和方法。

1环境地球化学的研究领域

环境地球化学自其形成以来的近30年间,得到了迅速发展,在环境污染的监测与防治、发展农业、保障人体健康等诸多方面作出了贡献。进入90年代以来，其研究领域不断扩大,研究程度不断深入,并以其学科的优势解决环境问题。就环境地球化学发展看，以下几方面是近代环境地球化学发展的主要领域。

1.1全球环境变化的环境地球化学研究

为了把握当代全球环境，科学预测全球环境的未来，须开展全球环境历史演变的研究。1988年国际地圈一生物圈计划(IGBP)的确立，就是协调世界各国的科学家开展多学科的国际协作，对过去全球变化的海洋记录和陆地记录开展研究。具有行星尺度的全球变化大致可划分为以下的时间尺度：秒—数十小时；数天—数年；数十年—数百年；数千年—数百万年；数千万年—数亿年。从研究现状看,数十年—数百年尺度的全球变化记录研究是个薄弱环节。寻找并揭示不同尺度的自然档案—地质地球化学记录及其意义，并为评价现今环境提供对照基准，已成为环境地球化学近年来一个重要的发展方向。

稳定同位素的地球化学分馏，使自然档案的δ13C、δ18O、δD等指标成为古气候、古温度及古环境变迁的见证；同位素地质年代学、磁性地层年龄法、氨基酸地层年代学等为直接测定自然档案的年龄，为历史变迁确立时间坐标提供了方法；自然档案中元素的分配、组合特征及赋存形式则是古环境的灵敏指示剂。

如树木年轮的稳定碳同位素序列广泛应用于环境气候变迁的研究，时间分辨率可以达到1年。树木年轮中微量金属的含量分布对其周围环境的污染状况及历史变迁则有着直接的指示作用。

冰岩芯的δ18O对气候变化的示踪使预测近百年来气候变化趋势有了依据。湖泊沉积物中210Pb、137Cs同位素,为确定沉积物的沉积时间和速率提供了条件,结合沉积物微量元素含量分布测定,可以分辨周围环境污染及变迁的历史。

黄土剖面是一种良好的自然档案,我国的华北、西北地区有广泛的分布,最厚的沉积剖面达400m,可提供2.5Ma以上的连续记录,剖面中的有机质、铁离子价态等对古气候和环境有良好的指示作用。

此外,我们通过地质历史时期记录下的、导致许多“生命爆炸”---生物多样性的出现(如5.3亿年前的澄江化石群的形成等)和生物物种灭绝(如恐龙灭绝等)的地球化学环境因素的研究，获取地球演化过程中出现影响生物生存的环境因素，以帮助人类制定相应的措施，减轻甚至避免重演类似的历史事件。

1.2对于人体健康的环境地球化学研究

地球化学环境与人体健康是环境地球化学的一个重要研究领域,受到各国的重视,英国、美国、德国和日本研究较多,我国在环境Se,Mo,I,As等微量元素与地方人群健康关系方面作了许多的多学科联合的调查研究,获得了丰富的成果。而后的发展是环境地球化学与环境医学结合,探索地球化学环境因素的致病机制、微量元素与人体健康的有机联系,寻找疾病防治的有效方案。

人体组织元素含量研究表明,除生物物质主要元素(C,H,N,O)和地壳主要组分Si,Al外,人体血液所含60多种元素的丰度曲线与地壳元素的丰度曲线有着惊人的相似性。许多医学专家、学者认为,当今人类疾病90%以上与微量元素有关,许多疑难杂症和大面积的地方病都与人体微量元素失衡相关。地球化学研究表明,地壳中元素的分布是不均一的，具有区域性差异的特征。当人群长期生活在某种微量元素过丰或缺乏的环境中,势必出现人体某组织器官的微量元素平衡失调,引发组织病变,这就是地方病、职业病的环境地球化学病因。众所周知,甲状腺肿是一种世界性