环境地球化学

环境地球化学(EnvironmentalGeochemistry)绪论主要内容：•环境地球化学的概念及主要研究内容•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一、环境地球化学的概念及其主要研究内容1.概念：环境地球化学（EnvironmentalGeochemistry）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。2.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：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其与植物、动物和人体健康的关系；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。全球环境变化的地球化学记录农业的地球化学研究主要内容：•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。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三、环境地球化学的发展历史及研究现状1.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。2.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信息的提取.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方面的探索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。3.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：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。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。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。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。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。第二节：环境问题1.环境问题的概念及划分：a.概念：所谓环境问题，是指作为中心事物的人类与作为周围事物的环境之间的矛盾。目前所指的环境问题，主要是人类利用环境不当和人类社会发展中与环境不协调所致。环境问题的内容涉及到各个方面，如环境污染、生态破坏、人口急剧增加和资源的破坏与枯竭等。b.环境问题的划分(1).原生环境问题是与人类活动无关的，由自然界原来的环境给人类造成的，如许多自然灾害是大自然活动的必然结果；又如疾病的流行或某些地方病的发生等。(2).次生环境问题是由人类活动引起的环境质量变化，以及这种变化对人类生产、生活和健康的影响问题。(3).社会环境问题是由于社会结构本身的不合理所造成的，如人口增长、城市膨胀、科技和教育的结构不合理，以及经济发展不平衡带来的社会结构和社会生活问题。需要注意的是，一般讨论的环境问题多指次生环境问题，但上述三类环境问题往往又是彼此联系、不易分割的，尤其是讨论全球环境问题时，不可能不涉及社会环境问题。二、当代环境问题的特点•人类自身发展到一个关键时刻；•当代许多认为过程到了可与自然过程相匹敌的程度；•人类合成了多种自然界原本不存在地物质，它们对环境的影响尚难以预料；•人类大规模干预环境的某些活动可能造成某些自然过程不可逆的改变；•人类与环境的矛盾中，人口增长已成为矛盾的主要方面；•环境保护已成为公众、政府和国际都十分关切的问题三、世界当前面临的几大环境问题•人口问题:人口急剧增加是当前环境的首要问题。•资源问题：土地资源在不断减少和退化、森林资源在不断缩小、淡水资源出现严重不足、生物物种在减少、某些矿产资源濒临枯竭。•生态破坏：全球性的生态破坏主要包括：森林减少、土地退化、水土流失、沙漠化、物种消失等。•环境污染：环境污染主要是指温室气体过量排放造成的气候变化、广泛的大气污染和酸雨沉降、臭氧层破坏、有毒化学物质的污染危害及其全球气候的变化。第三节：环境保护环境保护就是利用现代环境科学的理论与方法，协调人类和环境的关系，解决各种环境问题，是保护、改善、创建环境的一切人类活动的总称。环境保护的内容：•大气污染防治；•水污染防治；•食物污染防治；•土壤污染防治；•自然保护和自然保护区。第四节：可持续发展一、可持续发展的定义：一般将可持续发展理解为：既满足当代人的需求，又不对后代人满足其自身需求的能力构成危害的发展。这里隐含了两层含义：一是人类要发展，要满足人类的发展需求；二是不能损害自然界支持当代人和后代人的生存能力。因此，可持续发展被明确地理解为一种“正向的”、“有益的”过程，并且可望在不同的空间尺度和不同的时间尺度，作为一种标准去诊断、去核查、去监测、去仲裁“自然—社会—经济”复杂系统的健康程度。可持续发展表现为生态持续、经济持续和社会持续三大特征。其中生态持续是基础，经济持续是条件，社会持续是目的。人们共同追求的应是自然—经济—社会复合系统持续、稳定、健康发展。二、可持续发展战略的基本思想(一)可持续发展鼓励经济增长：人类通过经济增长提高当代人福利水平，增强国家实力和社会财富。但可持续发展不仅要重视经济增长的数量，更要追求经济增长的质量。这就是说经济发展包括数量增长和质量提高两部分。(二)可持续发展的标志是资源的永续利用和良好的生态环境：经济和社会发展不能超越资源和环境的承载能力。可持续发展以自然资源为基础，同生态环境相协调。它要求在严格控制人口增长、提高人口素质和保护环境、资源永续利用的条件下，进行经济建设、保证以可持续的方式使用自然资源和环境成本，使人类的发展控制在地球的承载力之内。(三)可持续发展的目标是谋求社会的全面进步发展的本质应当包括改善人类生活质量，提高人类健康水平，创造一个保障人们平等、自由、教育和免受暴力的社会环境。这就是说，在人类可持续发展系统中，经济发展是基础，自然生态保护是条件，社会进步