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至少一维尺度上小于100 nm的颗粒物均称为纳米颗粒物,在人工纳米颗粒物产生的几十亿年前,地球已经通过其特有的生物地球化学过程合成各类天然纳米颗粒物.这些纳米颗粒物及其次生产物具有独特的理化特性,并参与各种地球化学过程,体现其非凡的地球化学意义.从地球化学的角度,解析了环境纳米颗粒物的定义和分类,重点阐述了风化壳与水体中天然和次生纳米颗粒物的形成,并在天然纳米颗粒物中区分了纳米矿物和矿物纳米颗粒物;同时,也讨论了大气纳米颗粒物的来源、成因与环境影响.该综述列举了目前环境中纳米颗粒物表征与鉴别的技术和方法,重点剖析了纳米颗粒物的地球化学功能和环境意义,并对该领域的研究前沿问题进行了概述. 相似文献
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贵州阿哈湖物质循环过程中的铁同位素地球化学及其指示意义 总被引：1，自引：0，他引：1
使用AGMP-1氯化物型阴离子交换树脂(100--200目)对夏季贵州阿哈湖流域水体悬浮颗粒物等样品进行了化学分离,并在多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)上进行了铁同位素分析.分析结果表明,夏季阿哈湖湖水分层期间湖水悬浮颗粒物及各端员环境样品的铁同位素组成变化较大:湖水悬浮颗粒物的δ56Fe为负值,分布范围为-1.36‰～-0.10‰之间;各支流河水悬浮颗粒物的铁同位素组成在-0.88‰～-0.16‰之间;大气颗粒物的平均铁同位素组成为 0.06‰±0.02‰;而未经化学清洗的浮游藻类的铁同位素组成为 0.08‰.对比研究表明,湖水悬浮颗粒物的铁同位素组成不仅受各输入端员的影响,湖泊内部复杂的生物地球化学过程也对颗粒物的铁同位素组成产生了重要影响.陆源输入的颗粒有机结合态铁使得湖泊表层悬浮颗粒物的铁同位素组成偏低,而大气沉降颗粒物和湖泊表层的浮游藻类整体上对铁同位素组成的影响并不显著."ferrous wheel"铁循环对于氧化还原界面附近水层中铁同位素的重分配起到了主要的控制和影响作用.δ56Fe值与Fe/A1呈现良好的负相关关系,也显示出活性铁的循环迁移是造成氧化还原界面附近水层中悬浮颗粒物的铁同位素组成变化的重要原因,表明铁同位素与Fe/A1可能可以作为表征水体生物地球化学环境的良好指标. 相似文献
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作为地壳中第二大元素,硅对土壤形成、陆生高等植物和水生浮游植物生长发育以及碳循环有着重要的影响。在气候变化加剧的背景下,硅生物地球化学循环研究变得格外重要。近年来关于陆地和海洋系统的硅循环研究相对成熟,而大气系统中的硅研究明显缺乏。气溶胶是大气中的活跃组分和元素地球化学循环的重要载体。目前关于气溶胶中硅的组成、来源以及部分地区硅沉降负荷的重要程度的认识还不够,制约了对表层地球系统中硅循环的认知。基于当前国内外的研究成果,总结了气溶胶硅的组成及其与其他元素间的耦合关系,综述了新兴的硅同位素在大气颗粒物溯源方面的应用,分析了沿海地区硅长距离传输的生态效应以及硅纳米颗粒对公共健康的影响。总体来说,气溶胶中硅以无机硅为主,部分近海海域气溶胶硅的沉降对于浮游植物生长具有控制作用。未来需要针对气溶胶硅的产生和转化机理、硅沉降及其对生物地球化学循环关键过程的影响以及硅纳米颗粒的毒理效应等方面开展进一步研究。 相似文献
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《地球化学》2020,(3)
矿物沙尘气溶胶作为大气气溶胶的重要组成,全球年排放量高达约2000 Tg,主要分布在非洲、亚洲和北美等地沙漠区域。以往研究表明,不同源区的沙尘矿物组分往往存在一定差异,表现为不同源区形成的矿物气溶胶在大气中的理化性质存在差异,如吸湿性、光学性质以及云凝结核活性等,导致沙尘在传输、降尘的过程中对环境、气候以及生物地球化学循环产生不同的重要影响。此外,不同的矿物沙尘颗粒,会引起各种呼吸系统疾病以及皮肤病等,对人体健康产生极大危害。现阶段对于大气颗粒物矿物组成主要的检测手段包括X射线衍射(XRD)光谱、傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等。其中XRD技术能够高效、准确、快速和无损害地完成对样品的物相鉴定,是现阶段检测矿物相的主要技术手段,伴随其分析方法及软件的不断改进,检测结果更加精准。本次工作综述了XRD应用于大气颗粒物研究的具体分析方法以及在亚洲、北非等地沙尘颗粒的研究进展,同时汇总了各种物相鉴定方法以及存在的问题,旨在为大气颗粒物的矿物组成识别手段建立一定的选择依据。 相似文献
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锌稳定同位素地球化学综述 总被引：1，自引：0，他引：1
锌是生物生命必需的微量元素和与人类活动息息相关的金属元素。随着样品纯化技术的提高和新一代质谱仪的开发应用,锌同位素体系已成为近年发展起来的金属(非传统)稳定同位素地球化学的一个热点领域,得到国内外学者的广泛研究。对最新的锌稳定同位素研究结果进行了系统总结,分别从分析方法、分馏理论、储库同位素组成以及应用等方面进行了论述。锌同位素已被广泛应用到天体化学、海洋、大气以及地球深部等诸多地球科学研究领域,大大提高人们对全球锌及其他重金属元素生物地球化学循环的认识。锌同位素在宇宙化学、环境地球化学、古气候环境重建以及健康及生物医学领域将具有非常大的应用前景。 相似文献
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阐述了21世纪第一个十年生物地球化学领域的重要研究进展和未来可能的重点发展方向。在近代陆-海系统碳循环的库和通量上已经取得了重要进展,并发现了一些参与氮、硫循环新的微生物功能群。阐述了显生宙生物大灭绝期间碳循环异常的特点及其可能的原因,但对氮、硫循环的了解比较薄弱。地球早期的碳、硫循环与生命起源、大气和海洋水化学条件的关系已经取得重要认识。生物地球化学过程可以通过生态毒理,以及大气成分和海洋水化学条件的改变影响生命系统。微生物地球化学功能的微区、原位、痕量示踪等技术得到快速发展。未来将加强地质历史时期碳、氮、硫循环的定量分析以及空间变化的研究,各种元素循环之间的相互关系及其界面过程、极端环境的生物地球化学过程将进一步受到重视。生命科学领域重要技术的引入将提升生物地球化学过程的研究。 相似文献
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城市环境地球化学研究综述 总被引：20，自引：0，他引：20
近年来地球科学越来越多地面向城市,城市环境受到人类活动的广泛影响,自然及人类活动引起的城市地球化学问题日益受到人们的重视。城市环境地球化学是应用地球化学的原理和方法研究城市生态环境问题,主要研究城市土壤、沉积物、尘埃、地表水、地下水、生物、空气等介质中化学元素及同位素的分布、演化、环境作用及健康效应,重点解决城市地球化学环境质量变化的原理及由此产生的生态环境效应及人体健康效应。城市环境地球化学的主要研究对象是传统工业城市、典型矿业城市及国际化的大都市。在城市地球化学概念出现之后短短的10余年时间内,很多国家开展了城市环境地球化学调查和研究工作,取得了重要的成果和进展,并发展成为环境地球化学与城市环境的重要方向,但仍存在着一定的问题,需要深入研究。目前,城市环境系统的地球化学填图、城市地球化学与环境污染研究、城市地球化学与生态风险研究、城市地球化学与人体健康研究、城市地球化学系统的调控与环境规划等领域是国际城市环境地球化学的热点和前沿。 相似文献
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综述了大气气溶胶颗粒物的特征、颗粒物的界面反应与矿物协同演化意义;重点介绍了大气颗粒物粒径分布和矿物成分,以及常见有毒有害气体的界面反应产物特征与关键化学过程;总结了矿物颗粒在大气气溶胶形成过程中汇聚、调控、催化的作用,以及颗粒物与大气中SO2、NOx的协同反应机制;分析了微纳米颗粒对二次有机气溶胶形成的影响,以及大气矿物相颗粒界面反应产物组合及协同演化作用.可为进一步研究大气颗粒物与大气中痕量污染气体反应形成二次气溶胶进而影响大气化学组成的过程提供指导,对深入探讨大气矿物颗粒表面特性在复合污染物中多介质反应的微界面化学过程,矿物尘-污染物气溶胶体系在雾-霾形成、转换、新生粒子和阻断行为的复合作用具有重要的环境学意义. 相似文献
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沁水盆地石炭-二叠纪岩相古地理及聚煤作用研究 总被引：15，自引：0，他引：15
晋东南沁水盆地是目前我国进行煤层气勘探开发的主要地区之一，煤层气储层主要是石炭系和二叠系的煤层，这些煤层气储层的厚度明显受沉积古地理控制。本文通过对露头及钻井剖面岩石学和沉积相研究,对该区主要含煤岩系-山西组和太原组进行了岩相古地理和煤储层聚集控制因素分析。太原组以石灰岩、铝土质泥岩、粉砂岩、粉砂质泥岩及砂岩为主，厚44.90～193.48 m，含多层可采煤层，总厚0～16.89 m，平均7.19 m，在太原组沉积期，研究区北部发育下三角洲平原相，煤层相对较厚，中部和南部为泻湖相，煤层相对较薄，东南角主要为滨外碳酸盐陆棚相，在晋城一带障壁砂坝相分布区，煤层亦较厚；山西组以砂岩、粉砂岩、泥岩为主，石灰岩仅在局部地区见到，该组厚18.60～213.25 m，含可采煤层1-2层，总厚0～10.0 m，平均4.20 m，在山西组沉积期，北部以下三角洲平原分流河道相为主，中部和南部以分流间湾相为主，东南部则以河口砂坝相为主，厚煤带都位于中部和南部三角洲分流间湾地区。总之，太原组富煤地带多与砂岩富集带相吻合，位于北部下三角洲平原和南部障壁砂坝地区，而山西组厚煤带大都位于南部三角洲分流间湾地区。 相似文献
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流域盆地的风化作用与全球气候变化 总被引：16，自引：1，他引：16
介绍了岩石风化作用与流域盆地的物质输送对于研究全球海-陆物质循环和全球气候变化的重要意义。讨论了运用河流的颗粒相和溶解相载荷分别去估算机械剥蚀率和化学风化率的科学性及各种计算方法。从全球的观点对岩性、径流、地势、气候、植被以及人为活动 6个因素对于岩石风化作用及河流颗粒相和溶解相物质输送的影响进行了详细的讨论，得到岩性是决定机械剥蚀率和化学风化率的主导因素，径流和地势是影响河流颗粒物输送的重要因素，而径流和气候则对河流溶解离子的输送影响较大，此外植被和人为活动对河流化学及颗粒物输送的影响也越来越受到人们的关注。探讨了岩石化学风化作用消耗的CO2量及其对全球气候变化的影响，在此基础上，归纳了岩石化学风化作用与气候变化的模式。 相似文献
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矿物颗粒是大气颗粒物的重要组成部分,其物相组成和微观形貌等特征既对人体危害的机理研究具有重要意义,同时蕴藏着颗粒物来源及变化等有用信息。自上个世纪80年代至今,大气颗粒物中矿物颗粒物相组成及微观形貌的研究大致经历了3个阶段,主要体现在研究方法和手段的不断探索与进步,研究对象由总悬浮颗粒向PM2.5甚至更细颗粒物以及由全颗粒分析向单颗粒分析转移,不断重视原生矿物变化及次生矿物生成机理研究。本文提出发生硫化现象的原生矿物及二次成因硫酸盐颗粒是未来研究的重要方向之一。 相似文献
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Epidemiological studies have provided evidence for the association of air particulate matter (PM) and heavy metals concentrations with adverse health effects for human population but also for environment. Even if the knowledge of PM and metals concentration is important, it has been clearly demonstrated that the chemical form of an element is essential to understand its environmental behaviour and its potential toxicity. Studies have demonstrated that zinc (Zn), particularly in its soluble forms, induces inflammatory response in lungs. As steel plant is an important heavy metals emitter, and as atmospheric emissions are rich in Zn, the aim of our work was to determine Zn bearing phase and speciation in steel work air particulate matter by a multi-technical approach including physical methods like SEM, Extended X-Rays Absorption Fine Structure (EXAFS) and chemical techniques like ICP-AES and sequential leaching. Results show that Zn is mainly associated with two phases, (i) one insoluble phase which has been clearly identified, as Zn–Fe oxide and similar to franklinite, and (ii) one easily soluble phase, containing calcium and probably associated with carbonates which present a greater toxical potential for environment and human health. 相似文献
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生物地球化学循环是地球系统物质循环的核心,是维系地表生态系统稳定和人类社会可持续发展的重要基础。然而,气候变化以及人类的过度干扰可能会显著改变表层地球系统中的生物地球化学循环过程,尤其是脆弱的喀斯特生态系统。特殊的多孔隙关键带结构也加速了喀斯特地区物质循环及其对外界环境变化的响应,影响了不同尺度的物质循环和生物地球化学过程。本研究主要综述了宏观尺度（气候变化）、中尺度（人类活动）和微观尺度（微生物活动）的环境变化对喀斯特地区生物地球化学循环的影响。结果表明多要素变化导致喀斯特地区物质循环受到强烈影响,气候变化、人类活动和微生物活动及其耦合关系对喀斯特地区生物地球化学循环的调控作用具有重要意义。最后,本研究强调了现有研究的局限性并指出未来研究的挑战与方向,即未来应从系统研究（如地球关键带）的视角出发,将多尺度观测－分析与综合模型集成研究并举,从而构建多源多尺度耦合的过程和系统模型,进而为阐明喀斯特系统的演变规律和动力学机制、实现喀斯特地区的生态保护和高质量发展提供理论基础。 相似文献
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燃烧形成的黑碳粒子进入大气中可影响辐射平衡,导致全球气候变暖,其沉降在河流、湖泊、海洋、土壤等环境中对全球生物地球化学循环起到重要的作用,成为当前国际地球科学研究的热点问题。综述了黑碳的定义及排放、沉降、降解过程,并总结了其在现在及过去环境和气候系统中的重要作用与研究意义。黑碳是全球惰性有机碳库的重要组成部分,在全球慢速碳循环中发挥潜在作用。因其具有很强的吸光特性,它在区域气候变暖过程中扮演重要角色。沉降在不同地质载体中的黑碳难以降解,可以保存几百万年,为地质历史时期古气候和古环境重建研究提供重要信息。海洋沉积物过去数百万年的黑碳记录指示了天然火的演化信息,晚第四纪黄土剖面黑碳也指示了天然火的变化信息,最近千年的湖泊和冰芯黑碳记录既反映了天然火的信息,也指示人类活动的信号。未来黑碳研究应进一步关注标准测量方法,以真正理解黑碳在全球气候与环境系统中的作用。 相似文献
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粘土矿物保存海洋沉积有机质研究进展及其碳循环意义 总被引：3，自引：0，他引：3
海洋沉积物吸附有机质的量和有机质循环周期与粘土矿物类型和吸附方式密切相关,并在全球碳循环中扮演着不同的角色。粘土吸附有机质有物理吸附和化学吸附之分,前者主要存在于粘土的微孔隙中,参与年、十年或百年尺度的循环;后者主要存在于粘土矿物层间和外表面,稳定性较好,有机质易于保存,可参与百万年或更长时间的循环,这种不同时间尺度内的碳循环,将会改写海洋沉积物有机碳“源”、“汇”的关系。不同类型粘土矿物的性质存在差异,决定了吸附有机质量的多寡,蒙脱石的吸附量远大于伊利石的吸附量,这可能是造成全球不同海域中有机碳“源”、“汇”变化的原因。海洋沉积物处于水圈、生物圈和岩石圈的交汇地带,有机碳的差异和变化,都会对全球碳循环及气候变化产生重要的影响。 相似文献
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航空物探技术 总被引：3，自引：0，他引：3
航空物探技术是地球物理勘探技术与航空技术的结合,近十年来由于航空技术、电子和计算机技术、勘探地球物理技术的飞速发展,航空物探技术在仪器设备、方法技术、成果解释和服务范围等方面,都得到了很大提高和发展。作为航空物探中的老方法航空磁测,继续保持旺盛的生命力和良好的前景。航空电磁测量近来得到较快发展,大有超过航磁测量之势。航空放射性（伽玛能谱）测量在地质和环境领域得到日益广泛的应用。航空重力测量开始加入航空物探测量生产行列,航空气测技术在继续研究。综合航空物探测量由于解决问题能力最强而得到迅速发展。航空物探测量工作的小型化、轻型化、自动化、智能化是这项技术今后的生长点。利用多参数、多分量的航空物探测量工作是航空物探技术的发展方向。进一步拓宽航空物探测量的领域是航空物探发展的又一重要内容。 相似文献
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GEOTRACES - An international study of the global marine biogeochemical cycles of trace elements and their isotopes 总被引：1，自引：0，他引：1
SCOR Working Group 《Chemie der Erde / Geochemistry》2007,67(2):85-131
Trace elements serve important roles as regulators of ocean processes including marine ecosystem dynamics and carbon cycling. The role of iron, for instance, is well known as a limiting micronutrient in the surface ocean. Several other trace elements also play crucial roles in ecosystem function and their supply therefore controls the structure, and possibly the productivity, of marine ecosystems. Understanding the biogeochemical cycling of these micronutrients requires knowledge of their diverse sources and sinks, as well as their transport and chemical form in the ocean.Much of what is known about past ocean conditions, and therefore about the processes driving global climate change, is derived from trace-element and isotope patterns recorded in marine deposits. Reading the geochemical information archived in marine sediments informs us about past changes in fundamental ocean conditions such as temperature, salinity, pH, carbon chemistry, ocean circulation and biological productivity. These records provide our principal source of information about the ocean's role in past climate change. Understanding this role offers unique insights into the future consequences of global change.The cycle of many trace elements and isotopes has been significantly impacted by human activity. Some of these are harmful to the natural and human environment due to their toxicity and/or radioactivity. Understanding the processes that control the transport and fate of these contaminants is an important aspect of protecting the ocean environment. Such understanding requires accurate knowledge of the natural biogeochemical cycling of these elements so that changes due to human activity can be put in context.Despite the recognised importance of understanding the geochemical cycles of trace elements and isotopes, limited knowledge of their sources and sinks in the ocean and the rates and mechanisms governing their internal cycling, constrains their application to illuminating the problems outlined above. Marine geochemists are poised to make significant progress in trace-element biogeochemistry. Advances in clean sampling protocols and analytical techniques provide unprecedented capability for high-density sampling and measurement of a wide range of trace elements and isotopes which can be combined with new modelling strategies that have evolved from the World Ocean Circulation Experiment (WOCE) and Joint Global Ocean Flux Study (JGOFS) programmes. A major new international research programme, GEOTRACES, has now been developed as a result of community input to study the global marine biogeochemical cycles of trace elements and their isotopes. Here, we describe this programme and its rationale. 相似文献
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M.C. Corriveau H.E. Jamieson M.B. Parsons J.L. Campbell A. Lanzirotti 《Applied Geochemistry》2011,26(9-10):1639-1648
Windblown and vehicle-raised dust from unvegetated mine tailings can be a human health risk. Airborne particles from As-rich abandoned Au mine tailings from Nova Scotia, Canada have been characterized in terms of particle size, As concentration, As oxidation state, mineral species and texture. Samples were collected in seven aerodynamically fractionated size ranges (0.5–16 μm) using a cascade impactor deployed at three tailings fields. All three sites are used for recreational activities and off-road vehicles were racing on the tailings at two mines during sample collection. Total concentrations of As in the <8 μm fraction varied from 65 to 1040 ng/m3 of air as measured by proton-induced X-ray emission (PIXE) analysis. The same samples were analysed by synchrotron-based microfocused X-ray absorption near-edge spectroscopy (μXANES) and X-ray diffraction (μXRD) and found to contain multiple As-bearing mineral species, including Fe–As weathering products. The As species present in the dust were similar to those observed in the near-surface tailings. The action of vehicles on the tailings surface may disaggregate material cemented with Fe arsenate and contribute additional fine-grained As-rich particles to airborne dust. Results from this study can be used to help assess the potential human health risks associated with exposure to airborne particles from mine tailings. 相似文献