地球化学第1讲引言

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地球化学第一章总论分解

北宋时期的沈括在“梦溪笔谈”中写道：“信州铅山县有苦泉，流以为涧。其水熬之，则成胆矾。烹胆矾则成铜，物之变化，固不可测”，这里
有铜可以随天然水迁移的地球化学特征。
13～16世纪：炼金术士和医生们对亚里斯多德的四元素又补充了盐、水银和硫磺的性质。 17世纪中叶认为：元素是用化学方法不能再分的简单物质，但并不能确定哪些物质是这种“简单物质”。 18世纪后期：把“燃素”也看成化学元素。 19世纪初：英国道尔顿创立了原子学说，并着手测定物质的原子量。开始将元素视为具有一定重量的同类原子，奠定了以原子量不同来确定不同化学元素的基础。
3、元素地球化学方法《Using Geochemical Data: Evolution, Presenta- tion, Interpretation》Hugh R. Rollinson, Longman Scientific & Technical, 1993 (《岩石地球化学》Hugh R. Rollinson著, 杨明学等译，中国科学技术大学出版社，2000：1、3、4、5章) 《变质岩原岩图解判别法》王仁民等，地质出版社 1987（有关利用化学元素判别的部分）《勘查地球化学》刘英俊，邱德同等，科学出版社，1987 《矿物温度计和矿物压力计》张儒媛，从柏林地质出版社，1983 《地球化学探矿》阮天健，朱有光，地质出版社， 1982

春秋战国时代《管子》的“地数篇”记载：“山上有赭石者，其下有铁；上有铅者，其下有银；上有丹砂者，其下有黄金；上有磁石者，其下有铜金”，这里包含了利用矿物分带和元素分带找矿的思想。唐代颜真卿曾记述：“山上有葱，地下有银；山上有韭，地下有金；山上有姜，下有铜锡”，这

主要生源要素的生物地球化学循环

洋结合态氮储库
激发生物
生产力
有机碳输出通量增
加
吸收更多大气CO2
启示
• 冰期—间冰期海洋氮储库的变化可能是导致冰期—间冰期海洋生物生产力和大气CO2浓度发生变化的重要原因。
• 了解海洋水体氮的生物地球化学循环对于阐释海洋生态系统的功能和全球气候变化具有重要意义。
• 正基于此，氮循环研究一直是海洋科学经久不衰的热点研究领域。
海洋固氮作
增加海洋结合态氮储库生物生产力
激发
有机碳输出通量增加
吸
收更多大气CO2
• 假说三：海洋反硝化作用机制（Ganeshram等，
Nature, 1995；Altabet等，Nature, 1995；Ganeshram等，
Paleoceanogr., 2000）
冰期时海洋反硝化作用降低
增加海
氮被海洋生物吸收的示意图
• 当海水中的氮进入到生物细胞壁后，通过一系列酶的作用和合成代谢反应，最终被转化为蛋白质。所发生的重要合成代谢反应如下：
• HOOCCO(CH2 )2COOH(α −酮戊二酸) + NH3 + 2NADPH⎯⎯→HOOCCH(NH2 )CH2CH2COOH(谷氨酸) + 2NADP+ H2O
（3）主要营养盐： N、P、Si（是海洋初级生产过程和食物链的基础，其在海水中的含量会影响海洋生物生产力与生态系统结构，反过来，生物活动又对其在海水中的含量、分布产生明显影响。
•海洋中主要营养盐循环
• 由于营养盐参与了生物生命活动的整个过程，它们的存在形态与分布会受到生物活动的制约，同时受到化学、地质和水文因素的影响，因此，它们在海洋中的含量与分布并不均匀，也不恒定，往往存在明显的季节与区域变化。

《地球化学》课程笔记

《地球化学》课程笔记第一章：地球化学概述一、地球化学的定义与范畴1. 定义地球化学是研究地球及其组成部分的化学组成、化学作用、化学演化规律以及这些过程与地球其他物理、生物过程的相互关系的学科。

2. 范畴地球化学的研究范畴包括但不限于以下几个方面：- 地球的物质组成和结构- 元素在地球各圈层中的分布、迁移和循环- 岩石和矿物的形成、演化和分类- 生物与地球化学过程的相互作用- 地球表面环境的化学演化- 自然资源和能源的地球化学特征- 环境污染和生态破坏的地球化学机制二、地球化学的研究内容1. 地球的物质组成- 地壳：研究地壳的化学成分、岩石类型、矿物组成及其变化规律。

- 地幔：探讨地幔的化学结构、岩石类型、矿物组成和地球化学动力学过程。

- 地核：分析地核的物质组成、物理状态和地球化学性质。

- 地球表面流体：研究大气、水圈和生物圈的化学组成和演化。

2. 元素地球化学- 元素的丰度：研究元素在地壳、地幔、地核中的丰度分布。

- 元素的分布：分析元素在地球各圈层中的分布规律和影响因素。

- 元素的迁移与富集：探讨元素在地质过程中的迁移机制和富集条件。

- 元素循环：研究元素在地球系统中的循环路径和循环速率。

3. 岩石地球化学- 岩石成因分类：根据岩石的化学成分、矿物组成和形成环境对岩石进行分类。

- 岩浆岩地球化学：研究岩浆的起源、演化、结晶过程和岩浆岩的地球化学特征。

- 沉积岩地球化学：分析沉积物的来源、沉积环境和沉积岩的地球化学特点。

- 变质岩地球化学：探讨变质作用过程中岩石的化学变化和变质岩的地球化学特征。

4. 矿物地球化学- 矿物的化学成分：研究矿物的化学组成、晶体结构和化学键合。

- 矿物的形成与变化：探讨矿物的形成条件、变化过程和稳定性。

- 矿物物理性质与地球化学：分析矿物的物理性质与地球化学环境的关系。

- 矿物化学分类：根据矿物的化学成分和结构特点进行分类。

5. 生物地球化学- 生物地球化学循环：研究元素在生物体内的循环过程和生物地球化学循环的模式。

地球化学讲稿

地球化学讲稿绪论地球科学以自然物质的组成及其各类运动形式为研究内容。

地球化学是地球科学中研究物质成分的主干学科，以元素及其化学运动为研究对象，是地球科学的基础学科之一是地球化学专业的专业基础课利用化学的方法研究地球中元素的含量、分布及化学变化的地质科学现代地球科学有三门基本学科：地质学、地球物理学和地球化学。

此外，还包括地理学、气象学、水文学、海洋学、土壤学、环境地学等学科。

2.地球化学1838年瑞士化学家Sch?nbein(申拜因)首次提出了“地球化学”这个名词；1842年预言：“一定要有了地球化学，才能有真正的地质科学。

”地球化学的定义：地球化学是研究地球及其子系统（含部分宇宙体）的化学组成、化学机制和化学演化的科学。

1）从研究对象来看：是地球及其子系统（地壳、地壳及其自然作用体系（岩浆作用、沉积作用、变质作用、成矿作用、表生作用、生态环境）），目前正在向宇宙天体拓展；2）从研究形式来看：主要是元素和同位素在自然界的化学运动形式；3）从研究时间来看：包涵了整个地球、地壳演化和全部地质作用时期；对单个元素和同位素来讲，是研究它们的发生、不断发展及螺旋式演化的全部历史。

为此，地球化学是地质学与化学相结合的一门边缘学科，但本质上是隶属地球科学同位素是具有相同原子序数的同一化学元素的两种或多种原子之一,在元素周期表上占有同一位置,化学行为几乎相同,但原子质量或质量数不同,从而其质谱行为、放射性转变和物理性质(例如在气态下的扩散本领)有所差异。

同位素的表示是在该元素符号的左上角注明质量数,例如碳14，一般用14C而不用C14.在自然界中的丰度：指的是该同位素在这种元素的所有天然同位素中所占的比例。

丰度的大小一般以百分数表示。

人造同位素没有丰度。

周期表上所列的原子量实际上是各种同位素按丰度加权的平均值，这是因为各种同位素在自然界中往往分布的比较均匀，取平均值计算比较准确。

以原子百分数表示的地壳中某种元素各同位素的相对含量。

地球化学

第一章太阳系和地球系统化学元素的分布与分配研究任何物质的存在和运动规律，都必须观察研究对象的质和量的特征。

地壳和地球的化学组成如何，元素的相对含量怎样，无疑是地球化学必须探讨的基础课题。

地球化学在研究太阳系、地球和地壳及其它不同地质体中元素的含量时，常采用“丰度”（abundance）“分布”（distribution）和“分布量”等不同术语，它们都表示一定空间中物质组成的相对平均含量。

1.1太阳系的化学成分太阳系由太阳、行星、行星物体（宇宙尘、彗星、小行星）和卫星所组成，其中太阳集中了整个太阳系99.8%的质量。

行星沿着椭圆轨道绕太阳而运行(图1.1)。

在它们中间可以划分为两种类型：接近太阳的较小的内行星－水星、金星、地球、火星，也称为类地行星；远离太阳的大的外行星－木星、土星、天王星、海王星和冥王星。

在火星和木星之间存在着数以兆计的小行星（小行星带）。

它们的大小相差极大，其中最大的谷神星直径达770km。

据估计，直径大于10km的小行星有104个，而直径大于1m 的则有1011个。

有些小行星的轨道是横切过行星的轨道。

在殒落到地球上来的陨石中，已经发现有两颗的轨道曾位于小行星带内。

确定太阳系或宇宙丰度的途径计有：（1）直接分析测定地壳岩石、各类陨石和月球岩石的样品；（2）对太阳及其它星体辐射的光谱进行定性和定量研究；（3）利用宇宙飞行器对邻近地球的星体进行就近观察和测定，或取样分析；（4）分析测定气体星云和星际间的物质；（5）分析研究宇宙射线。

图1.1 太阳系及其行星示意图上图－示大小比例，下图－示分布及运行轨道1.1.1陨石的化学成分陨石是落到地球上来的行星物体的碎块。

它们可能起源于彗星。

更加可能来自火星和木星之间的小行星带。

陨石可由显微质点大小到具有几千公斤的巨块。

据估计，每年落到地球表面的大约有500个陨石，其总质量可达3×106至3×107t。

然而，每年见到其殒落，但又能找到的陨石仅5到6个。

地球化学讲义第一章

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由表可知:
地球化学
对于这样的数据我们应有一个正确的的评价: 首先这是一种估计值,是反映目前人类对太阳系的认识水平,这个估计值不可能是很精确的,随着人们对太阳系以至于宇宙体系的探索的不断深入,这个估计值会不断的修正; 它反映了元素在太阳系分布的总体规律,虽然还是很粗略的,但从总的方面来看,它反映了元素在太阳系分布的总体规律. 如果我们把太阳系元素丰度的各种数值先取对数,随后对应其原子序数作出曲线图(如下图)时,我们会发现太阳系元素丰度具有以下规律:
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地球化学
2.陨石的平均化学成分
要计算陨石的平均化学成分必须要解决两个问题:首先要了解各类陨石的平均化学成分;其次要统计各类陨石的比例.各学者采用的方法不一致.(V.M.Goldschmidt 采用硅酸盐:镍铁:陨硫铁=10:2:1).陨石的平均化学成分计算结果如下:
宇航员
月球车
火星车
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地球化学
太阳系景观
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地球化学
(二) 陨石的化学成分
陨石是从星际空间降落到地球表面上来的行星物体的碎片.陨石是空间化学研究的重要对象,具有重要的研究意义: ① 它是认识宇宙天体,行星的成分,性质及其演化的最易获取, 数量最大的地外物质; ② 也是认识地球的组成,内部构造和起源的主要资料来源; ③ 陨石中的60多种有机化合物是非生物合成的"前生物物质", 对探索生命前期的化学演化开拓了新的途径; ④ 可作为某些元素和同位素的标准样品(稀土元素,铅,硫同位素).

地球化学讲稿

那么我们人类对我们赖以生存的星球究竟了解了多少呢？这一张图是地球的地壳岩石圈和软流圈的一个剖面图，我们看在图上，反映了地壳岩石圈以及他下部的软流圈，这是目前我们对地质学的认识，就是目前世界全球是由板块所组成的，这个图上反映是6大板块，实际上还可以把它细分，实际上有20多个板块，包括欧亚板块、美洲板块、太平洋板块、
在地质学中有一个非常重要的概念就是时间的概念，也就是地质学和其他自然科学最大的差异就是时间，这样的时间可能在人类的生命过程中都没有发生过，所以地质过程的速率每年是微米或者每年是厘米以这样的速率在发展。我们举一个例子，大地震可以使地表在几秒钟之内位移几米，但是这种作用呢，可能每隔几百年才出现一次，这就是地质学的时间概念。在时间概念方面，地质过程的速率几乎总是慢于人类对环境影响的速率，那么我们知道常用的时间S单位是秒，但是在地球科学中使用该单位是非常不方便的，大多数情况下使用年作单位也太小，地球学家以百万年作为时间的标准单位，10个Ma等于10个百万年前，10个my是持续10个百万年的时间间隔。这一张图表反映的就是一个地质体，他的形成可以需要数百万年，那么这是一个陨石坑，也就是我们所说的天上来客，他撞上地表形成了陨石坑，这些地质体的形成可能只需要几秒的时间。
地球化学（一）
概述

张德会：同学们，今天给大家讲地球化学，什么是地球化学？他在地球科学中的地位如何？地球化学是地球化学的分支学科，那么地球化学研究的主要内容是什么？地球科学大家庭中的一个新成员在半个多世纪以来，地球化学是迅猛发展，已经成为地球科学的中心学科，他的根本原因是什么？地球化学对于地球科学的作用体现在哪里？那么在本次课程中，我们分五个部分来讲解地球化学。
这里面显示的第一个是概述，第二个是元素的地球化学分类，第二是元素在地球和地壳中的分布和分配。三是微迹元素地球化学及其研究意义。五是同位素地球化学及其研究意义。

地球化学课件

2、地球化学的学科特点
1）地球化学研究的主要物质系统是地球、地壳及地质作用，因此它是地球科学的一部分。地球化学针对自然作用过程提出问题，应用地球化学的理论和方法进行研究，最后得出对自然作用化学机制的认识。
地球化学的学科特点
2）地球化学着重研究地质作用中物质的化学运动规律。在地球科学中，地球化学与同是研究地球物质组成的结晶学、矿物学、岩石学和矿床学等学科的关系尤其密切。矿物学、岩石学和矿床学往往借助并引进地球化学的理论，来研究各自学科的问题。地球化学研究系统或过程中微量元素和同位素的特征和演变，地球化学的基本原理具有普遍性，有更深刻的意义。现代地球化学是地球科学中研究物质成分的主干学科和基础学科，通过地球化学研究，可以更好地回答：岩浆形成的深度和温度、各类变质岩的形成温度和压力、沉积物是否进入地幔、金属矿床和石油的形成环境和条件等各类问题。
Schematic diagram showing various input and output fluxes of elements into and out of the ocean.
地球化学的研究思路
（2）自然界物质的运动和存在状态是环境和体系介质条件的函数。地球化学将任何自然过程都看成是热力学过程，特定的环境和物理化学条件对具有独立个性的原子产生作用，使后者产生规律的变化。应用现代科学理论来解释自然体系化学变化的原因和条件，有可能在更深层次上探讨和认识自然作用的机制。
地球化学的学科特点
5）地球化学在密切关注人类生活和生产活动中发展，它运用学科自身的知识、理论、研究思路和工作方法研究矿产资源、资源利用以及农田、畜牧、环境保护等多方面的问题。因此，地球化学也是应用性很强的学科。当前，环境地球化学已成为环境科学中的核心组成部分，诸如：酸雨的形成、臭氧空洞的成因、全球变暖和温室效应、水和土壤环境的污染等，都是环境地球化学关注的问题，对环境问题的认识和分析也要求应用地球化学的理论和知识。另外，如金属矿产和石油等大部分不可再生的资源的找寻和勘探，也需要地球化学方法和手段的支持。

地球化学

第一章绪论1. 地球化学的定义地球化学是研究地球的化学成分及元素在其中分布、分配、集中、分散、共生组合与迁移规律、演化历史的科学。

2.地球化学研究的基本问题第一:元素（同位素）在地球及各子系统中的组成（量）第二: 元素的共生组合和存在形式（质）；第三: 研究元素的迁移（动；第四: 研究元素（同位素）的行为；第五: 元素的地球化学演化第二章自然体系中元素共生结合规律1、元素的地球化学亲和性定义在自然体系中元素形成阳离子的能力和所显示出的有选择地与某种阴离子结合的特性称为元素的地球化学亲和性。

2、电离能：指从原子电子层中移去电子所需要的能量。

电离能愈大，则电子与原子核之间结合得愈牢固。

3.电子亲和能原子得到电子所放出的能量（E)叫电子亲和能。

E越大，表示越容易得到电子成为负离子。

4、电负性中性原子得失电子的难易程度。

或者说原子在分子中吸引价电子的能力叫电负性。

5、元素的地球化学亲和性戈式分类：①亲氧性（亲石）元素；②亲硫性（亲铜）元素；③亲铁元素；④亲气元素6、亲氧元素特点：离子的最外层为8电子稀有气体稳定结构，具有较低的电负性，所形成的化合物键性主要是离子键，其氧化物的生成热大于FeO的生成热，位于原子容积曲线的下降部分，主要集中于地球的岩石圈。

亲硫元素的特点：离子的最外层为18电子结构，元素的电负性较大，其所形成的化合物键性主要是共价键，氧化物的生成热小于FeO的生成热，位于原子容积曲线的上升部分，主要集中于地球的硫化物——氧化物过度圈。

7、离子电位：离子电价（W）与离子半径（R）的比值，是离子表面正电荷的一个度量。

8、类质同象的定义某些物质在一定的外界条件下结晶时，晶体中的部分构造位置随机地被介质中的其他质点（原子、离子、配离子、分子）所占据，结果只引起晶格常数的微小改变，晶体的构造类型、化学键类型等保持不变，这一现象称为“类质同象”。

9、类质同像置换法则1)戈氏法则（适用于离子键化合物）①优先法则：两种元素电价相同，半径较小者优先进入矿物晶格。

第一章绪论

第一章绪论1.1 地球化学的基本概念什么是地球化学？顾名思义，地球化学就是地球的化学，它是研究地球（广义的也包括部分天体）的化学组成、化学作用及化学演化的学科。

它是地学和化学的边缘学科。

地球化学着重研究化学元素和其同位素在地球演化历史过程中的分布、迁移的规律，并运用这些规律来解决有关的理论和实际问题。

地球化学的定义、概念和研究范围是逐渐发展的，不是一成不变的。

早在本世纪20年代，维尔纳茨基（В.И.Верналскиǔ）给地球化学下的定义是：“地球化学科学地研究地壳中的化学元素，即地壳的原子，在可能范围内也研究整个地球的原子。

地球化学研究原子的历史、它们在时间和空间上的分配和运动，以及它们在地球上的成因关系”。

这大概是那个时代对地球化学的最完整的理解了。

随着科学和技术的发展，地球化学的研究内容和领域也更为广泛。

1973年，美国全国地球化学委员会地球化学发展方向小组委员会以美国国家科学院的名义编写的《地球化学发展方向》（《Orientation in Geochemistry》）一书中给地球化学作了如下的描述：“地球化学是关于地球与太阳系的化学成分及化学演化的一门科学，它包括了与它有关的一切学科的化学方面”。

“地球化学包括组成太阳系的宇宙尘埃化学；地球、月球和行星化学；地壳、地幔和地核化学；岩石循环（包括剥蚀、搬运、沉积和抬升）化学；海洋与大气的化学和岩石中有机质的化学”。

这表明，不但地球化学的研究范围扩大了，而且研究的出发点和重点也从“地壳中的原子”，“元素的行为”而发展成为地球的“化学组成”、“化学演化”，乃至“地球和行星演化的所有化学方面”。

在各种自然体系中，物质的分布是不均匀的，因而组成物质的各种元素，其分布也是很不均匀的。

地球化学的一个首要任务就是查明各自然体系（大至地壳、地球、太阳系，小至岩石、矿物）中化学元素的分布状态。

要从其不均匀分布中了解其变化范围和其平均值，后者就是所谓的元素丰度。

《地球化学》章节笔记

《地球化学》章节笔记第一章：导论一、地球化学概述1. 地球化学的定义：地球化学是应用化学原理和方法，研究地球及其组成部分的化学组成、化学性质、化学作用和化学演化规律的学科。

它是地质学的一个分支，同时与物理学、生物学、大气科学等多个学科有着密切的联系。

2. 地球化学的研究对象：- 地球的固体部分，包括岩石、矿物、土壤等；- 地球的流体部分，包括大气、水体、地下水等；- 地球生物体，包括植物、动物、微生物等；- 地球内部，包括地壳、地幔、地核等。

3. 地球化学的研究内容：- 地球物质的化学组成及其时空变化；- 地球内部和外部的化学过程；- 元素的迁移、富集和分散规律；- 地球化学循环及其与生物圈的相互作用；- 地球化学在资源、环境、生态等领域的应用。

二、地球化学的研究方法与意义1. 地球化学的研究方法：- 野外调查与采样：包括地质填图、钻孔、槽探、岩心采样等；- 实验室分析：包括光学显微镜观察、X射线衍射、电子探针、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、原子吸收光谱（AAS）等；- 地球化学数据处理：包括统计学分析、多元回归、聚类分析等；- 地球化学模型：建立地球化学过程的理论模型和数值模型；- 同位素示踪：利用稳定同位素和放射性同位素研究地球化学过程。

2. 地球化学研究的意义：- 揭示地球的形成和演化历史；- 了解地球内部结构、成分和动力学过程；- 探索矿产资源的形成机制和分布规律；- 评估和治理环境污染问题；- 理解地球生物圈的化学循环和生态平衡；- 为可持续发展提供科学依据。

三、地球化学的发展历程与现状1. 地球化学的发展历程：- 起源阶段：19世纪初，地质学家开始关注矿物的化学组成；- 形成阶段：19世纪末至20世纪初，维克托·戈尔德施密特等科学家奠定了地球化学的基础；- 发展阶段：20世纪中叶，地球化学在理论、方法、应用等方面取得显著进展；- 现代阶段：20世纪末至今，地球化学与分子生物学、环境科学等学科交叉，形成新的研究领域。

地球化学

有机化学天体化学
环境化学矿床化学
区域化学勘查化学
它从岩石等天然样品中化学元素含量与组合出发，研究各个元素在地球各部分以及宇宙天体中的分布、迁移与演化。在矿产资源研究中，元素地球化学发挥了重要作用，微量元素地球化学研究提供了成岩、成矿作用的地球化学指示剂，并为成岩、成矿作用的定量模型奠定了基础。
19世纪中叶以后，分析化学中的重量分析、容量分析逐渐完善；化学元素周期律的发现以及原子结构理论的重大突破（如放射性的发现），为地球化学的形成奠定了基础。
1908年，美国F.W.克拉克发表《地球化学资料》一书，1924年出版了第五版。在这部著作中，克拉克广泛地汇集和计算了地壳及其各部分的化学组成，明确提出地球化学应研究地球的化学作用和化学演化，为地球化学的发展指出了方向。挪威V.M.戈尔德施密特在《元素的地球化学分布规则》(1923～1938)中，指出化学元素在地球上的分布，不仅与其原子的物理化学性质有关，而且还与它在晶格中的行为特性有关。这使地球化学从主要研究地壳的化学组成转向探讨化学元素在地球中分布的控制规律。苏联В。И.维尔纳茨基和А。Е.费尔斯曼共同建立了苏联的地球化学学派。
地球化学
学科名
01 发展简史
03 发展阶段 05 研究方法
目录
02 基本内容 04 分支学科 06 发展展望
地球化学（geochemistry）是研究地球的化学组成、化学作用和化学演化的科学，它是地质学与化学相结合而产生和发展起来的交叉学科。
自20世纪70年代中期以来，地球化学和地质学、地球物理学已成为固体地球科学的三大支柱。它的研究范围也从地球扩展到月球和太阳系的其他天体。
研究方法
综合地质学、化学和物理学等的基本研究方法和技术形成的一套较为完整和系统的地球化学研究方法。包括：

环境地球化学原理 PPT课件

1.1 环境和环境问题
环境问题
•指由于人类活动或自然原因所引起的环境质量下降，对人类的生产、生活和健康造成有害影响的现象。
环境质量:一般是指一定范围内环境的总体或环境的某些要素对人类生存、生活和发展的适宜程度。
•环境问题多种多样，归纳起来有两大类：一类是自然演变和自然灾害引起的原生环境问题，也叫第一环境问题。如地震、洪涝、干旱、台风、崩塌、滑坡、泥石流等。一类是人类活动引起的次生环境问题，也叫第二环境问题和“公害”。次生环境问题一般又分为环境污染和环境破坏两大类。
•全球气候变化成为一个受到普遍关注的全球环境问题，主要原因是由于人类在自身发展过程中对能源的过度使用和自然资源的过度开发，造成大气中温室气体的浓度以极快的速度增长，使得温室效应不断强化，从而引
温室气体包括CO2、CH4、 N2O、CFCs（氯氟化碳）、 O3、H2O
1.1 环境和环境问题
思考题
环境地球化学原理
教学大纲
• 上课方式: 授课,主题研讨
• 第一章绪言 §1.1 环境和环境问题 §1.2 环境地球化学 §1.2.1 定义、研究内容、研究对象和范围、研究意义 §1.2.2 研究进展以及有关参考书和文献
•位素基础 §2.1 基本概念 §2.1.1 同位素、同位素分类 §2.1.2 同位素丰度 §2.2 放射性同位素 §2.2.1 放射性原子的衰变机制、放射性衰变与增长 §2.2.2 放射性同位素的环境意义 §2.3 稳定同位素 §2.3.1 基本特点 §2.3.2 稳定同位素分析结果的表达和标准 §2.3.3 同位素分馏 §2.3.4 稳定同位素的环境意义 §2.3.5 稳定同位素的分析方法
代，1998年是有器测记录以来最热的一年； 20世纪内两次增温期最为明显：1910-1945，1976-2000。

环境地球化学-前言

前言第一节环境地球化学的概念与研究范畴一、环境地球化学的一般概念环境地球化学是二十世纪六十年代发展起来的一门新兴的交叉学科，是研究化学元素和微量物质在人类赖以生存的周围环境中的含量、分布和地球化学循环过程及其与人类健康的关系的科学。

其主要任务是研究人类活动过程中与地球化学环境的相互作用。

以地球科学为基础，综合研究元素、化合物在地－水－气－人环境系统中的地球化学行为，揭示人为系统干扰下区域及全球环境系统的变化规律，为资源合理开发利用，环境质量有效控制及人类生存、健康服务。

环境有机地球化学是研究地表环境中有机物质（主要为微量有机污染物）的来源、分布、地球化学循环（迁移、转化与归宿），以及有关全球性和区域性环境问题的学科。

它是环境地学和有机地球化学的一个重要分支。

环境与生态是一个统一的整体，环境地球化学研究离不开生物地球化学研究。

严格的说，环境地球化学必须延伸到环境生物地球化学的领域。

环境生物地球化学是一门研究生物—非生物复合系统中化学物质（包括营养物质，主要是针对污染物）的生物地球化学循环的基本过程（包括迁移、转化和保留等）与反应机制，及其从全球各个水平上进行宏观和微观调控的学科。

二、环境地球化学学科的特点环境地球化学具有综合性、多样性、交叉性及实践性等特点。

1．综合性环境地球化学来自于地球化学与环境科学的相互交融。

以地球科学、环境科学及数学、物理、化学为理论基础，以技术科学和实验科学为学科支柱，并涉及到生物学、生态学、病理学等学科。

2．多样性环境地球化学涉及到生物与非生物组成的复合系统，研究对象包括环境介质、污染物、动物、植物、微生物、人类等因素，及其它们之间的相互关系，因而，比任何单一的学科多更为多样、更为复杂。

3．交叉性环境地球化学体现为多学科的交叉，如生态学与地球化学、环境科学与生物地球化学、环境地学与生物化学及分子化学的交叉。

4．实践性该学科是为了解决全球或区域生态环境问题而设立的，因而有很强的针对性和实践性。

地球化学绪论

绪论何为地球化学，初次接触这门学科的学生常常会提出这样的问题。

从字面上看地球化学是关于地球的化学，是研究地球中物质的化学运动形式的科学。

然而，这样解释是远远不够的，这门科学有其明确的研究任务，特定的研究方法和独立的研究历史。

为了学好这门科学，我们应该对地球化学的发展过程和研究现状有一较为详细的了解。

第一节地球化学的定义和任务一. 地球化学的定义地球化学这一名词是在1838年由瑞士化学家许拜恩（Schonbein C F）首先提出的，70年后产生了关于地球化学的第一项系统的研究成果－美国地质调查所总化学师克拉克发表的专著“地球化学资料”（Clarke，1908）。

如果把这本巨著的问世看成为地球化学成型的标志，那么这门学科已经有了将近100年的独立发展历史。

当地球化学成为一门独立的学科以后，不同时期的研究者都曾根据当时的认识水平，对其下过各种不同的定义。

俄罗斯著名地球化学家维尔纳茨基V I（1922）给地球化学下的定义是：“地球化学科学地研究化学元素，即研究地壳的原子，在可能的范围内也研究整个地球的原子。

它研究原子的历史‘原子在空间及时间上分配与运动的情形，以及他们在地球上的相互成因关系”。

俄罗斯另一位著名的地球化学家费尔斯曼A E（1922）提出了类似的定义“地球化学研究地壳中化学元素—原子的历史，及其在自然界的各种不同的热力学与物理化学条件下的行为”。

欧洲杰出的地球化学家戈尔德斯密特V M（1933）给出的地球化学定义是“地球化学是根据原子和离子的性质，研究化学元素在矿物、矿石、岩石、土壤、水及大气圈中的分布和含量以及这些元素在自然界中的迁移”。

从这些经典地球化学家给出的定义可以看出，20世纪初是地球化学打基础的时期，处在积累资料的阶段。

这个时期大量的工作是关于地壳和地壳不同部位，不同地质体中各种元素含量和分布的研究，在理论上则采用了晶体化学的成就和热力学原理来探讨矿物中元素的分配与结合规律（涂光炽等，1984）。

地球化学第一章

地球化学第一章第一章太阳系和地球系统的元素丰度一、基本概念地球化学体系把所研究对象称为一个地球化学体系，每个地球化学体系都有一定的空间，都处于特定的物理化学状态，并且有一定的时间连续性。

（P15）元素的分布分布：指元素在各种宇宙体或地质体中（太阳、行星、陨石、地球、地圈、地壳）整体（母体）的含量元素的分配分配：则指元素在构成该宇宙体或地质体内各个部分或各区段（子体）中的含量。

与分布既有联系又有区别，而且是一个相对的概念。

化学元素在地球中的分布，也就是元素在地球（母体）中的各层圈（子体）分配的总和。

而元素在构成地壳的各构造层及各类型岩石中的分布，则又是元素在地壳（母体）中各子体中分配。

（注意元素分配和分布的区别与联系）元素在地壳中的原始分布受控于：元素的起源元素的质量原子核的结构和性质地球演化过程中的热核反应元素在地壳中各圈层的分配受控于：地质作用中元素的迁移元素的化学反应元素电子壳层结构及其地球化学性质元素的丰度指化学元素在地球化学系统（太阳、行星、陨石、地球、地圈、地壳）中的平均分布量。

自然体系中不同级别、不同规模的宇宙体或地质体中（如太阳系、行星、陨石、地球、地壳、各地圈）元素的平均含量就相应的称为元素的宇宙丰度、地球丰度、地壳丰度，各种岩石的元素丰度等。

丰度的表示方法：常量元素常用重量%表示，微量元素常用百万分之一（ppm，10-6）和十亿分之一（ppb，10-9）表示。

元素丰度的研究意义1. 丰度是每一个地球化学体系的基本数据。

近代地球化学正是在探索和了解丰度这一过程中逐渐形成的。

2. 一些重要的地球化学基本理论问题都离不开地球化学体系中元素丰度分布特征和规律研究。

二、宇宙（太阳系）中元素的组成现代宇宙成因假说“宇宙大爆炸”假说：由美国天体物理学家加莫夫最先提出的（Gamow, 1952）。

该假说认为，大约在150亿年以前，所有的天体物质都集中在一起，密度极大，温度极高，被称为原始火球。

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