生态地球化学:从调查实践到应用理论的系统工程

生态地球化学是以多目标区域地球化学调查为基础,以生态地球化学评价、生态地球化学评估、生态地球化学预警和生态地球化学修复为主体的系统工程。文章系统地介绍了我国近年来生态地球化学研究成果,对长江流域河流生态系统、山西农田生态系统,北京城市生态系统,鄱阳湖、洞庭湖、太湖等湖泊湿地生态系统的区域生态地球化学评价进展进行了归纳总结。文章从区域尺度上综述了土壤碳库,土壤元素基准值和土壤背景值,土壤污染等级划分等基础研究方面的进展。面向未来,指出了生态地球化学发展趋势,提出生态地球化学研究需要进一步延伸和发展的领域。     

区域生态地球化学评价核心与对策

生态地球化学是地学与土壤学、农业、环境学和生态学等多学科交叉融合产生的新学科,是地球化学领域新的发展方向。区域生态地球化学评价是在区域地球化学调查基础上,针对影响流域/区带生态系统安全性的元素异常而开展的一项评价和研究工作。多目标区域地球化学调查获得的海量高精度地球化学数据,可为环境质量评价提供背景值、为土地的质量和生态管护提供地球化学依据;调查还发现了一系列影响流域生态安全性的元素异常,针对异常元素分布特征,区域生态地球化学评价将开展异常元素追踪和成因甄别、生态效应评价和生态系统安全性的预警预测等项评价和研究工作。文章论述了区域地球化学调查成果,介绍了区域地球化学评价的思路,阐述了区域生态地球化学评价的主要问题与对策。     

生态地球化学评价数据统计处理原则及方法研究

土壤中元素的地球化学行为影响因素众多,除和元素本身的地球化学性质有关外,土壤pH、TOC等理化性质都会对元素的行为产生影响.通过代表性样品的大量统计研究,总结元素地球化学行为的控制因素,建立元素全量与分量间的关系方程,不但在理论研究上具有重要意义,而且在利用面积性调查数据、实行区域生态地球化学评价的实际应用上也具有重要的应用价值.研究结果表明,建立关系方程时,需遵循以下原则.     

西北地区土地质量地球化学调查进展与主要成果

西北地区土地质量地球化学调查实施近20年以来,在解决基础地质问题、耕地保护与质量提升、促进特色农业发展、辅助自然资源管理、地方病防控等方面取得系列成果。笔者在全面分析西北地区1∶25万土地质量地球化学调查数据及典型区研究工作的基础上,重点从土壤元素地球化学参数特征、土壤质量状况、土壤生态问题、特色土地资源状况、土壤碳研究、富Se土壤研究和典型成果应用等7个方面进行系统总结。面临新时代地质事业转型升级,提出了未来西北地区土地质量地球化学调查支撑服务生态文明建设和自然资源管理的工作方向,以及加强基础研究的着力点。     

生态地球化学调查在草莓种植区环境评价中的应用

生态地球化学调查是一项正在兴起的学科,目前主要在环境、农业、土地资源评价等领域中得到应用.本文就地球化学调查在特色农产品种植区环境和种植适宜性评价方面的应用做了初步探讨,对安徽省某草莓种植区的土壤环境质量、土壤条件、种植适宜性进行了评价和种植区规划.     

中国东部平原土壤生态地球化学基准值

土壤生态地球化学基准值是衡量和评价由人为扰动产生的微观地球化学效应的参比基准。在区域生态地球化学调查、评价以及环境地球化学研究等工作中均具有重要意义。笔者以中国东部平原区的土壤为研究对象．采用切实可行的试验研究方法，提出了土壤生态地球化学基准值，并提供了相应基准值的土壤物质组成信息。进一步研究结果表明，土壤物质组成特性在宏观上控制了基准值的区域性分布特征。     

生态地球化学预测预警若干问题探讨

回顾了生态地球化学危害效应的作用机理,提出了区域地球化学调查-地球化学环境监测-机理研究相结合的生态地球化学预测预警基本思路。根据当前中国多目标区域地球化学调查和生态地球化学评价工作的现状,举例说明了土壤重金属元素累积、土壤环境变化、生态效应机理的若干研究方法,提出了预测预警成果体现的若干建议。     

珠江三角洲经济区农业地质与生态地球化学调查成果综述

2005年中国地质调查局与广东省人民政府联合开展珠江三角洲经济区农业地质与生态地球化学调查项目。通过开展多目标区域地球化学调查、区域生态地球化学评价、局部生态地球化学评价和总体综合评价,系统完成了珠江三角洲经济区47 954 km²(包括10 m水深以浅的近岸海域)的生态地球化学调查与评价。按照双层网格化方法系统采集了陆域土壤、近岸海域和珠江水系主要河流沉积物表层和深层样品,测试了71项元素和指标,建立了珠江三角洲经济区土壤、沉积物地球化学背景值和基准值,全面查明了珠江三角洲经济区土壤环境质量状况。定量计算了镉、铅、汞等主要异常元素经河流、成土过程等自然来源和大气干湿沉降、施肥、灌溉、使用农药等人为来源贡献量,阐明了其迁移转化途径及生态安全性。项目紧密结合本地区特点,在国内首次开展了三角洲形成演化过程地球化学研究、区域辐射环境质量评价、酸雨对土壤质量影响的模拟实验、土壤环境质量地方标准研究与制订等工作。     

区域生态地球化学评价思路及建议

区城生态地球化学评价是在多目标地球化学调查基础上开展的一项区域评价研究工作，其目的是为国家和所薪究地区的国民经济建设、工农业结构调整和社会可持续发展提供基础地球化学资料。区域生态地球化学评价以异常元素的来源-成因-迁移转化-生态效应-预测预警为研究主线，以生态系统为研究基本单元，查明异常元素分布、分配、成因及来源，研究它们在地球表层备大层圈中的迁移转化规律，评价它们所产生的生态效应，应用地球化学和生态学的基本原理和方法对污染的生态系统进行预测预警，井提出治理建议，为国家区域性经济战略调整和工农业可持续发展提供科学依据。     

平原区多目标地球化学调查异常查证及生态效应评价方法

针对平原区多目标地球化学调查工作中亟待解决的技术问题，在试验研究资料基础上，本文提出了平原区多目标地球化学调查异常查证及生态效应评价方法。异常查证阶段，首先应用相关关系法确定异常组分的地球化学基准值，而后进行异常分类，确定异常的成因和形成机理，为异常生态效应评价提供理论基础。在异常生态效应评价中，首先要弄清土壤中异常组分全量与其活性组分间的关系，进而探讨土壤和农作物中异常组分的含量关系，最终依据相关标准，评估农作物中重金属元素的含量水平，及其通过食物链对人体健康可能造成的危害。     

发扬地学学科优势,形成具有国土资源部门特色的土壤修复理论与技术体系

岩石圈是土壤重金属元素的根本来源,是其迁移转化和生物-地球化学循环的场所,也是重金属元素的最后归宿,因此地质学、岩石学、矿物学和地球化学在重金属污染土壤修复中具有基础性的重要指导意义。国土资源部门已经在土壤重金属调查、溯源和风险评价上发挥了重要作用,还可以在探索研究灾害链的组成、影响因素和阻断途径的基础上,形成有地学特色的修复理论和技术。目前,国土资源部门的修复理论研究成果主要集中在缓变型地球化学灾害理论和地球化学工程学方面,在所属研究机构已经形成了若干种土壤修复剂,通过小试、中试和典型示范,验证了这些修复剂具有优异的修复性能与效果,是落实"土十条"和生态文明建设的一支重要力量。     

珠江三角洲经济区生态地球化学评价

土壤重金属污染是珠江三角洲地区主要的生态环境问题之一,直接影响到区域生态系统的稳定和食品安全。通过开展多目标区域地球化学调查、区域生态地球化学评价、局部生态地球化学评价和总体综合评价,系统完成了珠江三角洲经济区47954 km²(包括10 m水深以浅的近岸海域)的生态地球化学调查与评价。按照双层网格化方法系统采集了陆域土壤、近岸海域和珠江水系的主要河流沉积物表层和深层样品,测试了71项元素和指标,建立了珠江三角洲经济区土壤、沉积物地球化学背景值和基准值,首次对珠江三角洲地区区域地球化学特征进行了系统全面的调查,全面查明了珠江三角洲经济区土壤环境质量状况,区内一级和二级土壤分别占总面积的19.9%和57.3%,三级和三级以上土壤占22.8%。定量计算了镉、铅、汞等主要异常元素经河流、成土过程等自然来源和大气干湿沉降、施肥、灌溉、使用农药等人为来源贡献量,阐明了其迁移转化途径及生态安全性。结合研究区特点,系统开展了三角洲形成演化过程的地球化学研究,并在国内首次制定了符合地区特点的珠江三角洲经济区土壤环境质量地方标准。     

内蒙古自治区包头市土壤地球化学特征与环境评价

[摘 要] 包头市是内蒙古自治区境内最大的工业城市,随着工业生产的迅速发展,生态环境问题 日益突出,本文利用近年来在本区开展的多目标区域生态地球化学调查成果,依托多目标生态地球化学 调查提供的土壤元素指标的含量值、背景值及区域空间分布图等丰富的地球化学资料,重点对包头市生 态环境进行调查,对包头市土壤元素地球化学特征进行统计分析研究,通过研究土壤中镉、汞等重金属 元素的空间分布特征、物质来源, 运用内梅罗指数法对包头市土壤环境质量及环境污染状况进行了评 价。结果表明,除以冶炼为主的局部地段受到明显的人为污染外,其余地区环境质量总体良好。评价结 果对包头市今后的环境规划和环境治理提供了科学依据。     

福建省沿海经济带生态地球化学分区研究

在福建省沿海经济带生态地球化学调查基础上,根据地质背景和地貌类型、土壤酸碱度和SiO2含量,将调查区划分为36个生态地球化学区,归纳了各区特征性的化学元素种类。为了正确评价各生态地球化学区的质量,分析了福建省历史文化名镇（村）的地质背景,探讨了滨海地区土壤有机质含量和稻米汞含量的关系。结果表明,海峡西岸生态环境质量良好,花岗岩低山丘陵区特别优良,重金属元素异常主要分布在河口平原,而在滨海沙地有害元素的生物有效性高。     

黑龙江绥化市太平庄富硒地区土壤环境地球化学特征

为了提高农业用地经济效益,以地球化学调查手段为主,对绥化市太平庄地区的富硒土壤分布状况及其重金属元素地球化学特征进行了调查,评价了土壤质量环境状况,评价结果表明该调查区土壤质量环境良好,适合进一步开发富硒农产品,增加当地居民和地方财税收入,可以产生良好的经济效益和社会影响。     

丹江口水库土壤-底积物镉生态地球化学风险评价

湖北省十堰—丹江口地区多目标地球化学调查由中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所2013—2015年组织实施,旨在查明测区元素地球化学分布和分配特征,开展国土资源环境评价与基础地质研究,为国家及地方经济社会科学可持续发展提供基础资料。调查发现了丹江口水库底积物及沿汉江土壤镉富集现象。为保护丹江口水源地及南水北调水质安全,系统研究了丹江口库区不同生态区土壤、底积物中镉含量特点,计算了镉含量背景值和富集因子,为水库镉污染防治和生态修复提供了依据。镉生态地球化学风险评价显示,调查的样点中,100%消落区土壤、100%汉江底积物,99.45%深层土壤和92.41%的表层土壤属于农用地镉污染风险低土壤。水库底积物样点中低、中、高潜在生态风险比例分别占15.52%、20.69%、63.79%。分析了土壤和底积物中镉含量与pH值、Corg、常量元素含量的关系;建议通过切断上游污染源,防止水土流失,防治土壤酸化,开展生态修复等措施来防治库区底积物的镉污染、降低其生态风险。     

黑龙江省五常市多目标地球化学调查与评价研究

文章对五常市开展二年多的首次多目标地球化学调查研究工作进行了总结,对多目标地球化学调查的工作方法及取得的初步成果进行了简要的介绍,针对多目标地球化学调查工作中存在的土壤元素地球化学的基准值确定方法、土壤污染检查与评价、农业生态地球化学研究等相关问题,提出了自己的见解和今后开展类似工作的具体思路。     

河南省商丘地区土壤地球化学特征

基于河南商丘地区多目标地球化学调查数据资料,在正态和对数正态检验的基础上,统计获得了土壤54种元素(指标)的地球化学基准值和背景值,查明了土壤元素指标组合、分布特征、富集贫化规律。结果表明,调查区土壤元素含量普遍低于全国土壤基准值,其中Se元素含量仅为全国的0.28倍,而Ca O含量最高,为全国的1.96倍;对比发现研究区多数元素(指标)的背景值与基准值相当,说明表生成土作用过程中这些元素的迁移重分配作用较弱,人为活动对其污染影响较小;而Corg、N、Se、Hg、P、TC等元素(指标)在表层富集,反映出较为显著的表生富集和人为污染叠加的特点。因子分析表明,风化作用、淋溶作用及农业施肥、生物地球化学循环过程是影响研究区表层土壤地球化学特征的主要因素。     

成都经济区浅层土壤地球化学特征的土壤分类学意义

土壤的科学分类是土壤资源开发和利用的基础,土壤的系统分类以定量化、标准化和国际化为特点,但其大众化水平有待进一步提高,尚需加强与土壤发生分类的参比研究,并深化其在农业生产应用、土壤环境评价等方面的实践意义。自上世纪末至今,在我国东部开展了大面积、高密度的以土壤为主要介质的多目标(如农业和环境等)地球化学调查,获得了海量的地球化学数据,这无疑也为土壤分类指标化提供了全新资料。利用四川省成都经济区多目标地球化学调查获得的3061个浅层土壤样品(0～20cm)的52个元素全量和pH值分析数据,按照已知的土壤发生分类类数(8种土类)进行了样品聚类分析。结果表明:(1)浅层土壤的地球化学数据能较好地用来区分两类土壤,即紫色土一类的幼年土壤(在很大程度上继承了母岩、母质的地球化学特征)和受强烈人为活动水耕、旱耕熟化的土壤(外来物质的不断加入显著地改变了浅层土壤原有的地球化学性质);(2)各类土壤因母岩母质和利用方式不同,各具明显的标志性元素组合特征,如紫色土(高Ca和pH值)、黄壤(低碱和碱土金属元素和pH值)、水稻土(高有机元素、肥料元素和重金属元素)和潮土(高造岩副矿物元素)等,因此,这些元素组合是土壤分类两个要素(母质和人为作用)的重要参照系;(3)浅层土壤的地球化学特征不可能完整地体现成土条件、成土过程和土壤属性这三个发生分类依据,因此,聚类分析结果与发生类型之间存在一定的差异。     

矿山环境中（重）金属的释放迁移地球化学及其环境效应

矿山开发引起的环境问题是全球性的问题，越来越受到人们的重视，已成为环境地球化学研究的一个重要领域，通过对矿山环境地球化学过程的研究，可以揭示矿山开发影响环境的过程机理，对研究元素循环、矿山修复、环境评价及生态效应等具有重要意义，本文对国内外矿山环境中（重）金属的释放迁移地球化学过程及其环境效应的研究进行了综述。