环境矿物学

环境矿物学朱立军，傅平秋，万国江（贵州工学院贵阳５５０００３）（中国科学院地球化学研究所贵阳５５０００２）关键词表生矿物，环境矿物，环境变化，环境矿物学环境矿物学基于矿物学与地球化学、土壤学及环境科学等多学科的相关理论和方法，研究地表矿物与环境的相互...     

湖泊沉积物的矿物组成、成因、环境指示及研究进展

湖泊沉积物是不同地质、气候、水文条件下各类碎屑、黏土、自生/生物成因矿物以及有机物质等的综合体。沉积矿物蕴含着丰富区域和全球环境演变信息,如湖水的化学组成、流域构造、气候、水文以及人类活动的相互作用等。相关信息可以赋存在矿物外部微形貌、内部微结构、化学组成、物理和化学性质、同位素组成、谱学特征、成因以及共生组合等方面。因此,湖泊科学的许多关键课题都离不开矿物学,特别是在利用湖泊沉积物进行区域及过去全球变化研究中,深入的机理研究归根到底都要涉及矿物学,如流域化学风化作用、粒度组成、生物壳体化学组成、测年材料的选择等。然而,由于湖泊沉积物中矿物的多源性、复杂性,如何有效提取和解译其中的环境信息,是一项长期困扰研究者的课题,湖泊沉积矿物学的研究往往被许多研究者所忽视,中国的相关研究也较为薄弱。笔者综述了湖泊沉积物中碎屑、黏土、自生/生物矿物的矿物组合、特征、成因在（古）环境反演中的作用及最新研究进展,提出除了继续加强对湖泊沉积物中矿物来源、成因和古环境示踪的深入研究以外,矿物相间的转变及其对湖水和孔隙水组成的响应、一些非晶质或隐晶质及低丰度矿物相在湖泊化学和动力学中的作用也是很有潜力的研究领域,最后提出了研究中存在的一些问题、面对的挑战以及对研究前景的展望。     

大气尘埃中矿物对人类健康影响的环境矿物学研究

大气尘埃中矿物微粒具有很强的化学活性,因为尘埃矿的的物质浓度和有害特征与环境互不相同,被人体吸入后会沉积,从而引起各种疾病,矿物致病的生物化学过程都发生在矿物表面或其附近,现代矿物学的研究方法和技术使得生物学家,病理学家,环境学家以及矿物学家得以共同努力以致力于这一新的跨学科领域的合作研究。     

有机粘土矿物在环境矿物学中的意义与应用前景

由于天然矿物或稍经改性的天然矿物具有良好的环境属性 ,具有广泛而有效地应用于实际生产生活的环境污染控制和环境失衡修复的功能 ,因此 ,应努力研究和广泛开发天然矿物的环境应用。天然产出的粘土矿物 ,其颗粒最为细小 (ｄ <0 0 1ｍｍ) ,以含铝、镁等为主的一类矿物 ,除海泡石、坡缕石等少数为层链状外 ,其它均为层状结构 ,其层间包含可交换性无机阳离子 ,出露在晶体表面上有一部分氧原子价。这种特有的分子结构的不规则性和晶格缺陷 ,使其具有贮藏能量然后再释放出来的能力 ,对于这种能力的研究和应用 ,使其在诸多经济部门和学科领域都…     

环境矿物材料基本性能：无机界矿物天然自净化功能

重点阐述环境矿物材料基本性能，包括矿物表面吸附、孔道过滤、结构调整、离子交换、化学活性、物理效应、纳米效应及与生物交互作用等，旨在发掘、凝炼并新提出物理方法和化学方法之后与有机界生物同效的无机界矿物天然自净化功能的基础理论与应用方法，以发展和完善无机矿物与有机生物所共同构筑的自然界中存在的天然自净化系统，并就目前笔者在黄铁矿、锰钾矿、金红石、蛭石、蒙脱石、苋铁铁钒等天然矿物方面已经完成和正在开展的一系列环境矿物材料研究工作进行了举例说明。     

前言

作为一门新的前沿性交叉学科 ,环境矿物学在国内外的发展方兴未艾 ,愈来愈引起地球科学及相关领域专家学者的重视。在 2 0 0 2年 9月于英国爱丁堡召开的以“新世纪矿物学”为主题的国际矿物学大会上 ,环境矿物学作为主要论题之一又进一步安排出 4个专题 ,共有来自2 3个国家的专家学者提交了涉及矿物与微生物的相互作用、生物矿化作用与有机成因矿物、环境矿物与人类健康、污染的矿物学和地球化学等内容的论文共 91篇 ,比 1 998年多伦多矿物学大会提交的环境矿物学论文增加了 59篇 ,表明了这一学科发展的强大生命力。本刊 1 999年第 4期和 2 …     

英峰岭剖面红土的粘土矿物和化学特征与成土环境关系

地球化学与粘土矿物学研究表明,广东雷州半岛英峰岭多期红土是拉弱武岩红土化初级阶段的产物,由剖面底层至顶层,红土成熟度依次递增。各层红土中主要粘土矿物含量和粘土的Ｆｅ２Ｏ３含量,以及工土和粘土的氧化,淋溶,富铁铝等化学特征系数与红土埋深之间呈波动起伏的关系。     

纤维矿物粉尘环境矿物学与环境医学研究的新进展

本文全面评述了纤维矿物粉尘在环境安全性方面的研究成果与目前存在的主要不足,提出除应注重纤维间的特性差异（纤维剂量、长度、细度）的要求外,还应注意制样方法、样品产地、成因、成分等方面的影响,强调纤维断键、活性自由基、活性中心、纤维电荷、催化性质、氧化－还原强度,“表面介体”等因素的作用,阐明从表面活性及矿物－生物化学作用方面揭示纤维粉尘致病机理的重要性、即从矿物表面官能团、表面综合性状来探讨天然纤维     

西藏纳木错沉积物单水方解石出现前后的环境变化

2005年在西藏纳木错水下60m处钻取一支332cm的湖芯,沉积物皆为灰黑-黑色碳酸盐粘土。对湖芯1cm间隔取样并进行X射线、扫描电镜、Sr/Ca和碳酸盐含量的分析。研究发现,纳木错湖底0～258cm沉积物中出现了单水方解石,扫描电镜下该矿物晶形完好,这是个亚稳定矿物,具有重要环境意义。利用碳酸盐含量（24.12%～54.52%）、Sr/Ca比值（<0.006）、方解石中Mg含量（MgCO₃mol%<3.325%）、石膏、粘土矿物（伊利石和镁绿泥石）、单水方解石成因和沉积速率讨论了单水方解石形成前后湖泊环境的变化。2.1cal.kaB.P.单水方解石开始出现,此时纳木错湖水性质推断为pH>8.6,mol Mg/Ca>6.5,Ca²⁺和SO^2-₄离子浓度足以沉淀少量石膏,演化至现代,表层湖水性质为pH=9.4,mol Mg/Ca=10.03～15.03,SO^2-₄浓度较高,Ca²⁺含量低,不足以沉淀石膏。单水方解石出现之前的3.0～2.1cal.kaB.P.时期,沉积速率低（0.134mm/a）,蒸发作用强度不稳定,湖水温度低,矿化度呈上升趋势。该矿物出现后的2.1～1.7cal.kaB.P.时期,沉积速率快（1.639mm/a）,矿化度稳定,气温低,1.8cal.kaB.P.温度达到最低值,为气候冷事件的表现。较快的沉积速率（>1.168mm/a）是纳木错单水方解石形成的重要原因之一,碳酸盐沉积加快和入湖碎屑物质增加是沉积速率加快的主要原因。     

广东省海岸表层沉积物矿物表面特征与沉积环境关系的初步研究

作者选择了s7个分布于不同海岸相带及近海河流环境表层碎屑沉积物中的错石、电 气石、长石、石英四种矿物，用扫描电境放大300至iooo。倍观察分析其表面结构特征。观察分析发现，不同环境下的矿物表面结构特征有一定区别.这些区别主要由不同环境因素造成。河流环境的矿物表面结构简单，由物理作用造成;海岸环境的不同相带，矿物表面结构特征比较复杂，但程度有所不同。其特征主要取决于物理作用和所迭加的化学溶蚀作用。热带、亚热带海水对矿物的化学溶蚀和改造十分重要。     

离子色谱在岩石矿物,环境地质研究中的应用

本文研究了离子色谱在岩石、矿物、土壤、饮用水、谷物、油菜籽、蔬菜及人发、血、尿等复杂样品中的阴离子分析方法及其应用。其中包括用电化学检测器测定I~-、Br~-、SCN~-和CN~-;用电导检测器测定F~-、Cl~-、NO_2~-、NO_3~-、PO_4~(3-)、SO_4 ~(2-)和NH_4~ 等。方法快速、结果准确、适用于各类样品。在配合安徽省地方病的多学科调查与防治研究及环境背景值调查中均获得满意的结果。     

新世纪国际环境矿物学研究的现状与进展——第18届国际矿物学大会环境矿物学研究综述

新世纪的首届国际矿物学大会于 2 0 0 2年 9月在英国爱丁堡举行。继上届首次增设环境矿物学专题后 ,环境矿物学问题成为本届大会的一个重要论题 ,提交论文的数量和质量都有了明显提高。会议收录了 2 3个国家 (上届 14个国家 )的环境矿物学方面论文 91篇 (上届 32篇 ) ,提交论文较多的国家有英国 (2 3篇 )、美国、意大利 (各 9篇 )、日本 (7篇 )和中国(5篇 )等。论文主要分为 4个主题 ,分别是矿物与微生物的相互作用 (6篇 )、生物矿化作用与有机成因矿物 (18篇 )、环境矿物与人类健康 (2 8篇 )及矿物学和污染地球化学 (39篇 )。1　矿物与微生…     

风积地层中铁矿物随环境变化及其启示

铁在不同温度和湿度环境中形成不同铁的化合物,如铁的氧化物、氢氧化物、硫化物和碳酸盐等。这些不同种类含铁矿物可以通过磁学方法测量,根据它们含量与比例特征来分析过去地球环境变化。黄土是一种风积形成特殊成因的沉积岩,经过百余年不断争论,才有了"风成"的定论。本文总结概括世界各地的黄土古土壤形成环境与铁矿物特征,得到如下认识:红色古土壤只形成于干旱氧化环境中,但不是所有干旱条件都能够形成红色土;红色土壤中的磁赤铁矿和赤铁矿在湿润氧化和还原环境中不稳定,会渐渐转变成为氢氧化物(褐铁矿),甚至硫化物(黄铁矿/磁黄铁矿),导致红色褪去、黄色增加和磁化率降低。现代的河流、湖泊和海洋均为还原环境,沉积物也呈黄、灰、白、绿、黑等还原系列颜色与之对应。将今论古可以推理,过去红色地层极不可能形成于"水成"环境,只能形成于地表透水性良好的干燥氧化环境中。沉积岩除了"水成"和"风成"两个大类环境之外,至少还有一种过渡交互类型需要得到特别认识,如干旱区山间盆地洪积类型(戈壁滩洪积与河流河漫滩等环境)。这类沉积物毫无疑问是洪水搬运形成,因此留下层理等特征;但是洪水消失后,沉积物实际上长期处于地表干燥氧化成土环境,因此兼有水成和成土两种特征。丹霞红层具有水成层理,并同时具有原生红颜色的就是在这样环境中形成的。张掖彩色丘陵,并非湖相水成地层,而主要是风积古土壤地层序列,在长期持续炎热半干旱环境条件下甚至还发育了特殊的厚层石膏土。黄土与环境的深入研究必将对地质学和地理学产生深远的影响,比如黄土研究已经带来地学一些基本概念变化,如:古土壤层并不一定意味着沉积间断;层状沉积岩地层并不一定是"水成"等等。     

粘土矿物化学行为研究及其环境意义

评述了粘土矿物与水、无机金属离子、聚羟基金属离子、在有机阳离子及有机分子的化学作用方式和机理，并旨出它们在环境领域中的意义、应用前景。