钒的生物效应及其环境地球化学行为

微量元素与人体健康间的关系,近年来日益受到重视。钒是动物和人体所必需的微量元素。适量有益。过量则有毒。钒的毒性大小取决于钒的总量、钒的赋存价态和赋存形态。本文综述了近年来国内外科研工作者在钒的生物效应、环境中钒的来源及环境介质中钒的赋存状况等方面所做的工作。     

简析地球化学环境的生物效应问题

地球化学环境对生命物质具有正、负两方面的生物效应。地壳物质和表面元素分布的不均一性，在相当程度上控制、影响着人类和动植物的生存、发育，以及生物生态的地区差异。人为活动对原有元素分布状况的任意扰乱和破坏，进一步加剧了地球化学环境的复杂性和危害性。本文通过简要分析地球化学环境的不良生物效应及其危害，概括生物地球化学性疾病的分布规律，提出环境地质工作急需探讨研究的问题，同时强调从减灾防灾和提高民族素质角度研究地球化学环境的重大意义。     

土壤中钒的环境地球化学研究现状

钒是人体必需的微量元素，但过量又会给动植物带来危害。在这里综述了钒的化学性质及其在自然界的分布、土壤中钒的分布规律、化学结合形态及生物地球化学效应，并介绍了土壤中钒的分析方法。在自然界，钒主要分布在基性、超基性岩浆岩和硅质岩、泥岩等沉积岩及土壤中，并且土壤中钒的含量与全铁含量密切相关。钒的分析方法主要是光度法，而电化学分析法是钒的高灵敏度的分析方法。钒的化学结合形态有多种，但只有以可溶态和可置换态形式存在的钒才具有生物可给性。过量钒可导致人体多个器官的癌症疾病等；但低钒会导致心脏、血压、骨骼和味觉的病变。     

根际环境重金属地球化学行为及其生物有效性研究进展

根际是土壤或滨岸沉积物中受植物根系及其生长活动影响的微域环境 ,具有特殊的物理、化学和生物性质 ,影响了重金属在根际环境中的分布、累积和生物有效性。从重金属在根际环境的分布与累积、地球化学赋存形态、生物有效性以及影响重金属根际行为和生物有效性的主要因素(温度、Eh和溶解氧、p H、根系分泌物、微生物 )、重金属根际吸收、富集、排斥和固定过程的调控、重金属耐性植物的筛选和培养 6个方面概述了近 1 0年来国内外在根际环境重金属地球化学行为及其生物有效性方面的主要研究进展 ,并指出了其存在问题以及今后的努力方向。     

导致男性不育的环境生物地球化学因素

导致男性不育的主要因素有：原生(天然的)环境生物地球化学因素,包括饮用水水质,微量元素如锌和锰,人群对生物地球化学环境的适应性等等;次生(污染的)环境生物地球化学,如环境激素的影响、空气中金属微粒的污染等;环境物理因素,包含核、X射线、电磁波和热的辐射等;社会环境因素．包括不健康和不道德的生活行为,如吸烟、吸毒、酗酒、性滥交,不科学的生活方式导致的肥胖症的影响等。男性不育的防治也在中作了简要讨论。     

南秦岭千家坪钒矿床钒赋存状态研究

千家坪钒矿床产于南秦岭下寒武统黑色岩系中,矿石类型主要为硅质岩夹泥岩型。该矿床钒元素赋存状态研究,对于探讨钒成矿富集机制和钒提取利用均有重要意义。物相分析、X衍射分析和电子探针等研究共同表明:千家坪钒矿床中钒以三价钒为主,占74.22%,五价钒次之,占25.78%;钒主要以类质同相形式赋存于云母类矿物中,占61.72%,其次以吸附状态存在于炭质、粘土矿物中,游离氧化物中少量。含钒矿物主要为钒云母,少量含钒铁、铜氧化物和钒钛磁铁矿等。钒云母有1M型和2M1型两种标型,1M型钒位于云母结构层之间;2M1型钒不仅取代了位于六次配位的八面体层中的Al3+,而且取代了Si-O四面体层中的Al3+。     

锑的环境生物地球化学循环与效应研究展望

研究表明锑与铅和汞一样,是一个可长距离输送的全球性有毒元素;但锑的研究最近才引起国际社会的关注。与其它金属如汞、铅、镉和砷等相比,国际上锑的研究开展得相对较少。为了揭示锑的全球性污染程度、循环过程及其对生态环境的影响,急需开展深入研究。概述了前人在锑的环境生物地球化学循环和效应方面的研究成果,分析了存在的科学问题,凝练了进一步研究的方向、思路和方法,并指出我国西南地区是开展这一方向研究的理想区域,及在该地区开展深入研究的重要性。     

陕西省商南县穆家河钒矿床地质特征及钒的赋存状态研究

穆家河钒矿床产于南秦岭下寒武统水沟口组第一岩性段,含矿岩石主要为硅质岩夹( 炭质) 泥岩。钒矿体严格受层位控制,呈层状、似层状产出,沿走向、倾向上延伸均较稳定。通过物相分析、X - 射线衍射测试及电子探针分析,穆家河钒矿床中钒主要有三种赋存状态: 存在于钒云母中、以胶体状态存在的 V - Fe 氧化物、以氧化物集合体形式存在的 V - Ti,其中以钒云母为主。①钒云母的标型为2M1 型,化学式为 K( Al,V)2( Si,Al)4O10( OH)2或( K,Ba,Na)0. 75( Al,Mg,Cr,V)2( Si,Al,V)4O10( OH,O)2,呈片状、条带状产出,其 V2O5含量最高可达到 22. 68%,钒以类质同相形式替代云母中的铝; ②胶体状态存在的 V - Fe 氧化物,呈草莓状、圆球状、星点状、环状产出,颗粒直径小于 10μm,化学组成主要为 V、Fe、O,其中含钒最高可达到10. 09%,不含水,为胶体老化后形成的非晶质体; ③ V - Ti 氧化物集合体呈浸染状、星散状分布于岩石基质中,它最初是以胶体形式沉积,在后期成岩及地质演化过程中,其中钛的氧化物结晶形成锐钛矿、板钛矿等。     

攀枝花矿区表层土壤中钒的环境地球化学研究

在系统采集攀枝花采矿区周边地带的表层土壤样品及土壤剖面样品的基础上,通过地球化学调查和实验,研究了表层土壤中钒的分布规律、地球化学活动性及潜在的生态风险。结果表明：(1)攀枝花矿区大部分地带的表层土壤受到了钒的污染,表层土壤钒的平均含量是中国土壤背景值的279倍;(2)土壤剖面中钒的含量随深度增加而降低,表明土壤中钒的来源受母质影响较小;(3)采用富集因子得到的表层土壤钒的人为污染以轻微污染和中度污染为主;(4)采矿过程中产生的粉尘通过干沉降是引起表层土壤钒污染的主要原因;(5)表层土壤中钒以残渣态为主,其次为可氧化态和可还原态,而酸溶态所占的比例最小,但生物可利用的钒含量较高,存在轻微的生态风险。因此,应加强矿区钒污染的监测,制定有效控制对策,降低钒污染的生态风险。     

中、新生代陆相沉积盆地生物地球化学循环、古环境与成矿

中新生代是地史上生物最为繁茂多样大发展和生物成矿的重要时期，陆相沉积盆地沉积岩中最为系统地保存了各种生物地化作用和过程的信息。研究中新生代陆相沉积的生物地球化学循环、古环境及成矿具有重要的意义，提出了开展该项研究的一些主要内容。     

Au的生物地球化学异常和对植物细胞的变异效应

对从金矿区和背景区采集和试验种植的植物样品的研究表明,在杉木、马尾松和蕨的叶灰分中,矿区相对于背景区,前者的Au含量是后者的135倍、111倍和147倍;前者的Cu是后者的12倍、8倍和11倍;前者的Pb是后者的11倍、11倍和14倍.试验的高Au含量土壤中生长的青菜和芥菜Au含量分别是对照自然土壤中生长的229倍和205倍.Au等元素高含量土壤中生长的植物的细胞,在电子显微镜下变异效应明显,主要表现为细胞中出现大量电子致高密度体物质或内部组织的微结构遭受损伤.金矿区的植物样品中电子致高密度体物质含有20.160%～37.321%的Au、3.828%～23.324%的Cu及较多的Pb和Ag.种植的样品电子致高密度体物质含Au34.969%.说明Au等元素以电子致高密度体物质的"形式"淀积在细胞的内部组织结构中.     

陕西商洛石煤中钒的赋存状态与工艺矿物学研究

以陕西商洛县楼房沟地区石煤为研究对象,采用化学分析、X射线衍射分析、物相分析,结合先进的MLA在线检测手段,对其进行了详细的工艺矿物学研究,查明钒的赋存状态及主要矿物的嵌布特征。结果表明石煤中的钒绝大部分呈类质同象形式分布于钒云母和白云母中,极少量的钒分布在钒铁氧化物、钒钛氧化物和钙钒石榴子石中。仅有少量钒云母形式存在的含钒矿物钒品位高,结晶较好,结晶粒度较粗,大部分的含钒矿物嵌布粒度微细,给选矿带来较大的难度。     

浅析哈密大水西钒矿钒赋存状态特征

大水西钒矿体赋存于下寒武统中,矿床类型为黑色页岩型钒矿床,主要为石墨硅质板岩夹碳质板岩互层型钒矿石,局部矿段夹有硅质板岩、石英岩、石英片岩型钒矿石.钒矿物大多分布于云母类、高岭土矿物中,少数分布于电气石、石榴石类矿物中.矿石中钒呈分散状分布.用电子探针能谱对矿物物质组分进行微区元素组成分析,采用电子探针背散射电子成像分析技术和选区成分分析技术对内部结构矿物组成、元素赋存状态及特征进行研究.结果表明,钒除主要以V3+类质同象杂质替代铝硅酸盐中部分Al3+的形式及以独立矿物形式分散存在外,还有少量V4+以VO2+类质同象替代地开石(高岭石)中的Al3+存在,矿石中钒以钒独立矿物形式(可能为V-Ti或V-Ti-Si化合物、钒钛铁矿、V-Ti碳化物固溶体等)于矿石中产出.     

生物硅的测定及其生物地球化学意义

生物硅（BSi）指用化学方法测定的沉积物中的无定形硅含量。生物硅的含量与水体中初级生产息息相关。硅藻、放射虫、海绵骨针和硅鞭毛虫产生的生物硅是地球化学和古海洋学研究的重要参数。重点讨论了目前生物硅测定方法中的化学提取法，评述了提取过程中存在的一些问题，并对BSi测定的生物地球化学意义进行了讨论。     

生物地球化学的发展

生物地球化学作为地学的一门分支学科,是研究生物及其产物在自然界物质循环中的作用,研究无机质与有机质关系、能量输入与生物能量储存关系、能量释放和地球上主要矿物循环的科学。早在1548年Giordano Bruno提出循环发展的思想后,三十年代苏联学者维尔拉斯基提出了生物地球化学的概念。由于受到科学技术的限制,发展相当缓慢。直到近年来,由于生物学和地球化学研究领域的发展而迅速崛起,并在生物成矿论、元素循环和环境等方面取得了重大进展,才受到了人们的重视。     

天然释放的生物硫化物及其环境意义

资料表明,工业革命以来人类活动对全球环境的扰动是明显的,这些扰动业已引起人类对“地球的持续可居住性”的担忧。为客观评价现今全球环境状况和预测未来的全球变化,详细地研究各种天然的自发过程,提供一个相对于人为活动的背景材料是十分必要的。在有关全球硫循环和硫的酸沉降研究中,生物硫化物的工作越来越受到重视。天然释放的生物硫化物是指由各种天然环境(湿地、沼泽、池塘、湖泊、大洋等)生物代谢过程释放的还原性挥发物(表1)。     

生物过程中的铁同位素地球化学行为及应用

铁是生物必需的营养元素,并且生物圈与岩石圈、水圈、大气圈密切联系。因此,了解生物过程的铁同位素地球化学行为,对于示踪铁元素在生物圈内部体系的迁移和循环,以及运用铁同位素示踪生物圈和岩石圈、水圈之间的相互作用都具有重要意义。本文对不同生物体的铁同位素组成特征以及不同生物过程的铁同位素地球化学行为进行了总结。结果表明,生物倾向于优先吸收铁的轻同位素,而且在食物链中随着级别的升高,这种情况越明显。生物诱发过程(包括异化铁还原作用和细菌氧化作用)中,铁只是提供或接受电子,并没有真正进入生物细胞体内,这些过程所产生的铁同位素分馏值和无生物参与氧化还原过程产生的铁同位素分馏值相同。生物(包括微生物、植物、动物和人)吸收过程中,铁进入生物体细胞内,这些过程的铁同位素分馏主要受氧化还原作用所控制。铁同位素在生物学、医学等领域具有很大的应用潜力,有可能会成为这些领域新的示踪工具。     

湖南省环境地球化学分区及其评价

湖南省环境问题比较严重。As、Pb、Hg的环境地球化学背景值偏高,Cu偏低。一些地区多种元素过量规模大,地克病、地甲病、肺癌、元素中毒等发病率高。研究表明,地克病与Mo、Ni、V、Cd、As、Hg、Pb、Zn、F、U、P、Cu等的过量分布区相关;饮水型地氟病与非石灰岩区的富F的酸性环境有关。     

钒矿床研究进展与展望

钒是工业国家重点关注和争夺的资源,已被部分国家列为关键金属。本文对矿床类型、地质特征、时空分布以及成矿机制等方面进行了系统总结和分析,以期丰富钒成矿理论研究,为提高钒资源的预测和勘查效率提供支撑,为钒资源储备提供保障。研究发现,钒矿床主要分为岩浆型和沉积型,其中岩浆型钒矿床（主要指钒钛磁铁矿床）成矿与铁镁质–超铁镁质岩及部分斜长岩侵位密切相关,成矿年龄与成岩年龄一致,钒可能来自上地幔并在岩浆演化过程中结晶析出赋存于含钒钛磁铁矿中;沉积型钒矿床多形成于黑色岩系及部分砂岩中,成矿多集中于上寒武世,钒可能来自海水和赋矿围岩,由于氧化还原电位降低,以吸附和类质同象等形式赋存于有机质和硅酸盐矿物中。同时,钒矿床的成因研究存在较多问题,如成矿物质钒的来源、迁移过程、赋存形式及富集条件等。笔者建议在今后研究中通过分析钒化学行为、围岩沉积物理–化学–生物条件及岩浆演化的地质动力背景来解析钒矿床成因机制。