环境地化(复习)

环境地化的概念
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，是研究化学元素在人类赖以生存的周围环境中的含量、分布、迁移以及循环规律的科学，并研究它们对人类健康造成的影响以及人类生产和消费活动对自然环境的地球化学规律造成的影响。

同时，还研究全球变化极其对人类的影响。

主要研究内容
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。

◆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
以及全球环境变化规律等；
◆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。

环境地化与其它学科间的关系
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。

发展历史
1、环境地球化学与人类健康研究
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。

这一时期环境地球化学多被理解为主要研究环境中天然产出的化学元素和微量物质的含量、分布、迁移与植物、动物和人体健康的关系。

2、环境地球化学与污染研究
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；同时还研究由人为活动释放出进入环境中的各种重金属和毒性化合物。

这一时期环境科学的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。

该时期特别是八十年代以来我国的环境地球化学研究得到蓬勃发展。

3、环境地球化学与全球环境变化研究
二十世纪90年代以来。

特点：该时期全球环境变化研究成为当今环境科学研究中的重大基础研究前沿。

因此，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。

环境地球化学的研究现状
区域环境研究
环境地球化学理论问题的探索
区域性典型环境研究
过去全球变化中环境信息的提取
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
环境要素是指构成人类环境整体的各个独立的、性质不同的而又服从整体演化规律的基本因素。

可分为自然环境要素和人工环境要素两类。

这里所讲的环境要素指的是前者，即包括水、大气、土壤、岩石、生物及阳光等。

特点：最小限制律、等值性、整体性大于各个体之和、相互联系相互制约。

环境质量指在一具体环境内，环境的某些要素或总体对人类或社会经济发展的适宜程度。

环境容量指人类生存和自然环境在不致受害的前提下，环境可能容纳污染物质的最大负荷量。

环境效应指在环境要素作用下环境受到影响的现象及其后果。

环境特性：整体性；有限性；不可逆性；隐现性；持续作用性；灾害放大性。

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。

环境问题的划分
(1).原生环境问题
与人类活动无关，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
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
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。

当代环境问题的特点
人类自身发展到一个关键时刻
当代许多人为过程达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的物质，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、政府和国际社会十分关切的问题
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。

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、壤污染防治、自然保护和自然保护区
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。

可持续发展的基本原则
1、公平性原则
可持续发展的公平性原则包括两个方面：一是本代人的公平即代内之间的横向公平。

可持续发展要满足所有人的基本需求，给他们机会以满足他们要求过美好生活的愿望。

二是代际间的公平即世代的纵向公平。

人类赖以生存的自然资源是有限的，当代人不能因为自己的发展与需求而损害后代人满足其发展需求的条件——自然资源与环境，要给后代人以公平利
用自然资源的权利。

2、持续性原则
资源的永续利用和生态环境的可持续性是可持续发展的重要保证。

人类在经济社会的发展进程中，需要根据持续性原则调整自己的生活方式，确定自身的消耗标准，而不是盲目地、过度地生产、消费。

3、共同性原则
实现可持续发展就是人类要共同促进自身之间、自身与自然之间的协调，这是人类共同的道义和责任。

大气圈：有大气所形成的围绕地球周围的混合气体称为大气圈，又称大气环境。

大气是由干洁大气、水汽及气溶胶质粒子三部分组成的。

按大气温度随高度分布的特征可把大气分为对流层、平流层、中间层、热层和外层。

水圈：是指地球上被水和冰雪所占有或覆盖而构成的圈层。

按天然水所处的环境不同可分为：海水、大气水和陆地水3类。

陆地水主要包括地面流水、地下水、湖泊与沼泽及冰川。

土壤圈是指岩石圈最外面一层疏松的部分，其上或里面有生物栖息。

土壤为由固相(矿物质、有机质)、液相(土壤水分或溶液)和气相(土壤空气)等三相物质四种成分有机地组合在一起构成的一种特殊物质。

生物圈是指地球上有生命活动的领域及其居住环境的整体。

它包括海平面以上23km至海平面以下12km的范围。

主要由生命物质、生物生成性物质和生物惰性物质组成。

生态系统在自然界中，一定空间内由生物成分和非生物成分组成的一生态学单位构成生态系统。

即：生态系统就是由生命系统和环境系统在特定空间的组合。

任何生态系统都具有三个共同特征：
能量流动、物质循环和信息传递；
具自我调节的能力；
动态系统。

生态系统的物质循环
自然界的各种元素和化合物在生态系统中的运动为一种循环式的流动, 称为生物地球化学循环。

生物地球化学循环可分为三种主要类型：水循环，气体型循环和沉积型循环。

气体型循环主要包括碳和氮的循环，这两个元素的贮存库主要是大气和海洋。

循环具全球性。

碳循环氮循环硫循环
全球变化的定义：全球环境(包括气候、土地生产力、海洋和其他水资源、大气化学及生态系统等)中能改变地球承载生命能力的变化称之。

全球变化研究方法
对于全球变化的决定性认知不仅来自对那些当代过程的研究，而且来自于对过去全球变化历史的重建。

对过去全球变化的研究可以揭示各种过程之间不断变化着的平衡关系，而正是这些过程在地球的整个沿革过程中形成了现代地球系统。

因此，科学的全球变化研究是从过去的全球变化研究开始的，其在全球变化研究中的重要意义主要在于：
第一，重建全球变化历史，了解包括演变过程、时空分布形式、变化的区域差异等方面的规律；
第二，通过过去发生过的全球变化现象，探讨和认识全球变化的成因机制；
第三，利用重建的结果验证模式的可靠性或为模式的建立提供参数；
第四，由历史演变规律推测未来环境或为预测未来环境提供历史相似型。

全球尺度是指过程或事件本身的空间尺度大约相当于地球半径以上，或虽然过程或事件本身
的空间尺度没有达到上述规模，但其影响却是全球性的。

环境地球化学在过去全球变化信息提取研究中可发挥重要作用。

如：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、孢粉及火山灰等可提供丰富的环境演变信息。

湖相沉积具有以下优势：
湖泊沉积记录的信息量大。

湖泊沉积连续性好，沉积速率大，因而时间分辨率高。

湖泊沉积的地理覆盖面积广。

人体与地球化学环境的关系
人体的各种化学元素和平均含量与地壳中相应各种化学元素的含量相适应，显示了明显的相关性。

因此，化学元素的相适应证明，人和地球化学环境有着密切的联系。

人体与环境的辩证关系
人体与环境之间最本质的联系是能量的传递和物质的交换，人与地壳物质保持的平衡是通过人体的新陈代谢与周围环境进行物质交换实现的。

如果由于某种自然的或人为的原因，使环境中新出现或增加了某种化学物质，或减少了某种化学物质(环境变化)，超过了人体生理功能所能承受的适应能力，人和地球化学环境的平衡关系就会遭到破坏，人体健康就要受到影响，甚至发生疾病或死亡。

人体各种生理功能在某种程度上对环境的变化是适应的，并能使人体与环境达到统一，但这些功能有一定的限度。

如当某些元素在自然界含量过高或偏低时就会造成一些地方病；当有毒物质通过呼吸、饮水、食物等直接或间接地进入人体就会造成疾病，影响遗传甚至危及生命。

人类疾病类型与地球化学环境的关系
疾病的类型（遗传性疾病、先天性疾病、匮乏性疾病、现代病）
人体中元素的缺乏和过量供应，某些元素在人体各组织中的分布具有明显的选择性，一般表现为：脑：Cd、Sr、Br、A1；肾：Bi、Pb、Cd、Se、As、Si；肝：Pb、I、Sm、Se、As、Zn、Cu；肺：Sb、Sn、Se、Cr、Al；淋巴结：U、Tb、Sb、Mn、A1、Li。

微量元素是指占人体重量小于0.01％、人体所必须而又不能由肌体自身制造的元素。

它虽然在人体内甚少，但在生物化学过程中却起关键性的作用，它们做为酶、激素、维生素、核酸的成分，维持生命的代谢过程。

人体对各种微量元素的需要，依年龄、生理条件、环境条件及遗传因素等情况而定。

判断元素的必需性应符合以下条件：
必须存在于一切生物的所有健康组织内；
在不同的动物体内的浓度应该相当恒定；
元素一旦从生物体中缺失，往往会发生结构上或生理上的异常；
补足这种元素，则可防止异常的发生或使其恢复正常。

地方性疾病：是指具有一定的发病区域环境的疾病，它是一种影响范围大，潜伏周期长，并具突发性流行，不易根治的疾病。

目前对引起这些地方性疾病流行的原因还不甚清楚。

生物地球化学区是指地表元素缺乏或过剩而引起生物与环境的化学平衡遭到破坏的地区，它是在地质、地形、气候、水文、土壤、植物和人文等问题的综合作用下形成的。

按成因类型，可将我国归纳为七种成因类型的生物地球化学区：
蒸发浓缩型；矿床或矿化地层型；矿泉型；生物积累型；湿润山岳型；沼泽泥炭型；沙土型。