1、第九章第九章 环境地球化学调查环境地球化学调查 环境问题主要包括两个方面：第一环境第一环境原生的、与地质背景直接有关的环境原生的、与地质背景直接有关的环境；第二环境第二环境由人类活动产物参与的环境由人类活动产物参与的环境。研究内容包括如下四个方面：研究内容包括如下四个方面：相对于人类健康必需元素而言的缺乏和过剩的地球相对于人类健康必需元素而言的缺乏和过剩的地球化学调查化学调查；对人体健康有害的元素分布调查对人体健康有害的元素分布调查；人为污染源及污染区的地球化学监测人为污染源及污染区的地球化学监测；地质历史时期环境变化的地质地球化学记录地质历史时期环境变化的地质地球化学记录。应用地球化学主要对
2、前三类环境问题进行调查和评价。应用地球化学主要对前三类环境问题进行调查和评价。环境问题的分类和内容 环 境 问 题第一环境 问题物理问题：地震、海啸、火山活动、崩塌、滑坡、泥石流、洪涝、干旱、台风等化学问题：元素分布不均匀、地球化学高含量及低含量区带等生物问题：虫害等 第二环境 问题城市化、工农业对环境的污染 污染：大气、水体、土壤及沉积物、生物、放射性等物理和化学污染干扰：噪声、振动、热、电磁辐射等环境干扰不合理开发利用自然资源导致生态环境破坏 矿山开采、金属冶炼、森林破坏、草原退化、水热平衡失调、沙漠化、盐渍化、水土流失、物种灭绝、自然景象破坏等第一节第一节 环境科学、人体健康与环环境科学
3、、人体健康与环境污染物境污染物 一、环境与环境科学一、环境与环境科学 环境，就是人类生存的环境，是人类赖以环境，就是人类生存的环境，是人类赖以生存和发展的各种因素的总和生存和发展的各种因素的总和。从地球化学学科的本身出发，研究对象主要集中于地球表层系统的各种介质的化学问题，即第一环境问题中自然介质中化学元素的地球化第一环境问题中自然介质中化学元素的地球化学调查与评价以及第二环境问题中人为污染源学调查与评价以及第二环境问题中人为污染源及污染区化学元素、无机化合物和有机毒害化及污染区化学元素、无机化合物和有机毒害化合物的监测与评价。合物的监测与评价。二、人体健康与微量元素二、人体健康与微量元素 对
4、人体内无机元素来说，存在着所谓“必需元素必需元素”和“非必需元素非必需元素”的提法。必需元素的三个条件为：它存在于一种动物的所它存在于一种动物的所有健康的活组织中，并总能在动物体内恒定地被检有健康的活组织中，并总能在动物体内恒定地被检测到；测到；当它从组织中被消耗掉或被移走时，动物当它从组织中被消耗掉或被移走时，动物就出现缺乏症状，而重新得到足够的补充时，这些就出现缺乏症状，而重新得到足够的补充时，这些缺乏症状就随之消失；缺乏症状就随之消失；这些缺乏症状的出现，应这些缺乏症状的出现，应被证实是由于分子水平上的特殊的生物化学损坏的被证实是由于分子水平上的特殊的生物化学损坏的结果。结果。按照这样的
5、条件，目前已知对人的生长、发对人的生长、发育、活动和繁殖是必需的金属元素至少有育、活动和繁殖是必需的金属元素至少有20多种多种。如Fe、Zn、Rb、Sr、Cu、Ag、Mn、Cr、Mo、Co、V、K和Na等，还有其他如C、H、O、N、P、Cl、Br、F、Se、B、I、Si和As等元素。人体必需微量元素对成人的供给量人体必需微量元素对成人的供给量微量元素微量元素成人一日需要量成人一日需要量铁铁12mg锌锌1015mg氟氟1.5mg铜铜30g/kg体重体重碘碘140 g锰锰5 10g硒硒20 50 g铬铬52 2.5 g钼钼2g/kg体重体重钴钴0.13mg钒钒0.1 0.3mg图(a)曲线的平台部
6、分指示了对有机体生长和发育的最适宜浓度曲线的平台部分指示了对有机体生长和发育的最适宜浓度(即G.Bertrand最最适浓度定律适浓度定律)。不同的元素可能有不同宽度的平台曲线不同的元素可能有不同宽度的平台曲线。当环境中元素的供给量当环境中元素的供给量低于有机体所要求的最适宜浓度时，有机体的生长表现出缺乏症状；而当环境中低于有机体所要求的最适宜浓度时，有机体的生长表现出缺乏症状；而当环境中元素的供给量超过最适宜浓度时，有机体就会中毒，甚至死亡。元素的供给量超过最适宜浓度时，有机体就会中毒，甚至死亡。例如，氟具有重要的生理功能，可促进牙齿和骨骼的钙化，对神经兴奋传导有一定作用。人体正常生理需求量为
7、0.51.5mg/d。当缺乏氟时，引起龋齿病，老年性骨骼变脆。当摄入过量时，则会产生氟牙病，氟中毒(腹痛、腹泻、呕吐)。图图(b)表示为一种非表示为一种非必需必需(无生物功能、有毒无生物功能、有毒)元素过量对有机体影响的理想曲线。元素过量对有机体影响的理想曲线。三、第一环境问题三、第一环境问题-自然介质中化学元素缺乏和过自然介质中化学元素缺乏和过量与地方病量与地方病 所谓的地方性疾病，是指具有一定的发病区域环境所谓的地方性疾病，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。突发性流行，不易根治的疾病
8、。在我国，目前主要有地方性甲状腺肿、克山病、大骨节病、地方性氟甲状腺肿、克山病、大骨节病、地方性氟中毒病中毒病。1碘缺乏和过量与地方性甲状腺肿大碘缺乏和过量与地方性甲状腺肿大 地方性甲状腺肿大（简称地甲病）是世界上流行最地方性甲状腺肿大（简称地甲病）是世界上流行最广的一种地方病。广的一种地方病。地方性甲状腺肿主要分布于北半球的高纬度地带，包括欧洲、亚洲、美洲的北半部，略呈带状。非洲的刚果河流域、南美的巴拉那河流域都有较大面积分布，但地带性不明显。我国是世界甲状腺肿流行较严重的国家之一，广泛分我国是世界甲状腺肿流行较严重的国家之一，广泛分布于山区和内陆，如长白山、张广才岭、大兴安岭、布于山区和内
9、陆，如长白山、张广才岭、大兴安岭、小兴安岭、燕山、太行山、吕梁山、秦岭、川东和川小兴安岭、燕山、太行山、吕梁山、秦岭、川东和川西山区、云贵高原、青藏高原以及天山山脉、昆仑山西山区、云贵高原、青藏高原以及天山山脉、昆仑山山脉都是本病严重流行区。山脉都是本病严重流行区。目前的研究结果表明：地方性甲状腺肿的发病率山区高，平原低。土壤、作物和饮水中的碘含量与地方性碘含量与地方性甲状腺肿的发病率呈正负相关甲状腺肿的发病率呈正负相关。对我国201个地区饮水的碘含量与地方性甲状腺肿患病率所作的统计分析表明，两者呈抛物线关系，方程为：y114.2337.092.92X2 X=lg（10c）（）（g/L）以患病
10、率5作为标准，饮水的碘含量范围为10.35317 g/L。当水碘低于最适浓度的下限当水碘低于最适浓度的下限（10g/L）时，饮水中含碘量愈低，地方性甲）时，饮水中含碘量愈低，地方性甲状腺肿患病率愈高，二者呈负相关关系；状腺肿患病率愈高，二者呈负相关关系；当水当水碘高于最适浓度的上限浓度时，饮水中的碘含碘高于最适浓度的上限浓度时，饮水中的碘含量愈高，地方性甲状腺肿患病率愈高，两者呈量愈高，地方性甲状腺肿患病率愈高，两者呈正相关关系。正相关关系。饮水的含碘量饮水的含碘量ln(10X)地地方方性性甲甲状状腺腺发发病病率率%10040600208024681210g/l下限4.640g/l，上限为8.
11、035g/l5%2.氟过量与地方性氟病氟过量与地方性氟病 地方性氟病是一种世界性地方病，主要流行于印度、原苏联、美国、美国、墨西哥、日本、马来西亚、德国、罗马尼亚、希腊、西班牙、葡萄牙、意大利、冰岛、阿根廷、阿尔及利亚、摩洛哥、东非、埃及、突尼斯、新西兰、澳大利亚等国，遍及五大洲。我国主要主要流行于我国主要主要流行于贵洲、陕西、甘肃、山西、山东、河北、吉贵洲、陕西、甘肃、山西、山东、河北、吉林、黑龙江等省。林、黑龙江等省。它的主要表现是氟中毒引它的主要表现是氟中毒引起的斑釉牙、氟骨症和氟摄入不足引起的龋起的斑釉牙、氟骨症和氟摄入不足引起的龋齿。齿。近年，我国考古学家在山西阳高县许家寨发现了10
12、万a前的古人类化石，其中有许多的斑釉齿，与现代许家窑村发现的斑釉齿完全一致。地方性氛中毒的分布可分为地带性和非地带性的地方性氛中毒的分布可分为地带性和非地带性的。地带性氛中毒地带性氛中毒的分布与自然地理纬度有关，其主要分布于干旱及半干旱带干旱及半干旱带，年降水量为200400mm左右，或更少。主要位于赤道南北的1535之间，它包括了中国、原苏联、和蒙古境内的干旱、半干旱区。氟中毒的发病原因可分为饮水型，燃煤污染型和氟中毒的发病原因可分为饮水型，燃煤污染型和食物型。食物型。危害最大的是饮水型危害最大的是饮水型，在我国的干旱、半干旱高氟潜水病区，如“三北”地区、安徽、江苏北部的部分地区；分散分布的
13、深层高氟地下水病区，如河北沧州、天津、新疆奎屯、山东惠民。人体在长期摄入过量的氟时，在机体内可形成CaF2。CaF2沉着于骨及软骨组织中，破坏钙磷代谢，影响骨骼正常发育生长。CaF2还可导致牙齿钙化不全，牙釉受损。过量的氟可抑制许多酶的活性，干扰基因合成，影响甲状腺、胰腺、肾上腺、性腺等的内分泌功能，从而使胃、胰、心脏、大脑、肝脏等脏器和器官受到损伤，对生殖功能也有一定影响；过量的氟对中枢神经有毒害作用，影响神经传导，破坏条件反射，引起神经中毒。生活在高氟区的人群，往往有肢体麻木、知觉异常、反应迟钝、嗜睡不醒等症状。严重的氟中毒就是氟骨症。表现为骨质被破坏、堆积、严重的氟中毒就是氟骨症。表现为
14、骨质被破坏、堆积、骨质软化，骨外膜赘骨增生，韧带钙化，骨质疏松。随骨质软化，骨外膜赘骨增生，韧带钙化，骨质疏松。随之而来的是肌肉萎缩、肢体变形。氟骨症的临床特征是之而来的是肌肉萎缩、肢体变形。氟骨症的临床特征是腰部和腿部的大关节疼痛、运动障碍、弯腰驼背、四肢腰部和腿部的大关节疼痛、运动障碍、弯腰驼背、四肢畸形，甚至瘫痪残废。畸形，甚至瘫痪残废。3低硒带与克山病低硒带与克山病 克山病是一种病因未完全查明，慢性病症的克山病是一种病因未完全查明，慢性病症的地方性心肌病。地方性心肌病。1935年在黑龙江克山县首次发现。1935年冬，克山县首次爆发流行一种怪病。患者发病时表现出心力衰竭，严重的不到几小时
15、便死亡。由于搞不清致病原因，只好就地命名为“克山病”。经过医学工作者与地学工作者对病区的地理、地貌和水、土及粮食中化学元素的长期调查研究，终于发现病区土壤中硒的含量普遍低病区土壤中硒的含量普遍低于其它地区，从而导致人体缺硒生病于其它地区，从而导致人体缺硒生病。我国环境低硒带基本的生态化学地理特征是土壤、植物、动物和人体系统均处于低硒生态循环状态：（1）土壤硒含量低。（2）粮食硒含量低。（3）人体硒营养低。4.砷中毒砷中毒 自从人类发现砷以来，直到本世纪的上半叶，对砷的利用愈来愈广泛，已涉及到医药、农业、牧业、林业及其它工业部门。砷中毒按其发病过程可分为急性急性和慢性慢性两大类。急性砷中毒多为大
16、量意外接触砷所引起急性砷中毒多为大量意外接触砷所引起的，它可严重损害胃肠道、呼吸道、皮肤和的，它可严重损害胃肠道、呼吸道、皮肤和神经系统，主要表现为疲乏无力、呕吐、皮神经系统，主要表现为疲乏无力、呕吐、皮肤发黄、腹痛及神经痛，甚至引起昏迷，严肤发黄、腹痛及神经痛，甚至引起昏迷，严重者表现为神经异常、呼吸困难、心肌衰竭重者表现为神经异常、呼吸困难、心肌衰竭而死亡。而死亡。急性砷中毒的致死剂量为70180mg。慢性砷中毒表现为肌无力、食欲减退、皮肤角化慢性砷中毒表现为肌无力、食欲减退、皮肤角化及某些神经症状。及某些神经症状。慢性砷毒患者的皮肤粗糙，而且异常干燥；头发脆而易脱落；掌及路部皮肤增厚，角
17、化过度；许多部位出现皮疹，少数可见皮肤溃疡；躯干部位皮肤色素沉着，亦可见细小的脱色斑点，俗称为“蛤模皮”或“花肚皮”，这是诊断砷中毒的一个重要标志。患者的指（趾）甲粗糙无光泽、脆薄易损，并出现13mm宽的白色横纹，这是砷中毒的典型特征。神经系统表现为多发性神经炎，如肢体感觉迟钝、麻木、刺痛、压痛，严重者表现为肌无力、行动困难、运动失调；四肢远端麻木、感觉迟钝，乃至失去知觉。长期摄入大量的砷，可导致皮肤癌一种非恶性的肿瘤。掌跖皲裂(砷中毒)疣状角化(砷中毒)根据砷中毒的来源，可分为药物性型药物性型、污染和职业型污染和职业型、生物地球化学型生物地球化学型三种类型。砷中毒的防治，对于新开发的水源，投
18、入使用前应进行系统的水质监测；在砷中毒地区，进行改水，在未找到合格水源之前可对高砷水高砷水采用絮凝法、石灰絮凝法、石灰软化法、活性氧化铝吸附法降砷软化法、活性氧化铝吸附法降砷，实践表明含砷 0.6mg/L的1升高砷水加入0.1mg明矾，可使砷降至0.03mg/L。5.伽师病伽师病 伽师病主要分布于新疆喀什平原的伽师县、岳普湖县一带，病区面积约5000km2，其主要症状是长期患慢性腹泻，血钾普遍较低、女性不孕、男性不育、肝肿大（见图）。伽师病严重流行的地区是在伽师县和岳普湖县的东南部，与沙漠接壤，属于荒漠盐土区。主要分布于克孜河下游冲积平原区，西起伽师县的米县乡一带，东至巴楚县西部的克拉钦克，南
19、部包括岳普湖县西部和麦盖提县的英阿瓦提乡。新新疆疆喀喀什什平平原原不不孕孕症症示示意意图图新新疆疆喀喀什什平平原原低低血血钾钾症症示示意意图图 伽师病发病的地球化学环境伽师病发病的地球化学环境 克孜河下游冲积平原为广阔的荒漠盐土区，它的东南与托克拉克沙漠连接，气候十分干旱，年降水量为56.lmm，蒸发量为2241.2mm，为降水量的40倍。由于地表水、潜水很少，其分布受季节性影响很大，所以盐分在表土层中大量聚集，尤其在封闭的洼地，往往可以见到沉积的盐层。克孜河是一条典型的硫酸盐水河硫酸盐水河，在水中除了聚集有大量的氯化物外，还聚集了大量的钠、钙、镁的硫酸盐。该区的环境介质偏碱性，氧化还原电位较
20、高，锰、锌的化学活动性及生物学活性均较低。因此，在水土和谷物中，锰、锌的含量偏低，例如，病区病区的土壤含锰量为的土壤含锰量为360g/g，而世界土壤的平均含量为，而世界土壤的平均含量为850g/g；病区的小麦含锰量为；病区的小麦含锰量为12.522.0g/g，而非病，而非病区的小麦含量为区的小麦含量为25.145.0g/g，差别是很明显的。，差别是很明显的。水质与发病率的统计分析表明，以SO4-2以的作用最为明显。SO4-2具导泻作用，而长期腹泻会引起体内钾大量流失，引起内分泌紊乱，可能是造成不育不孕的原因之一；与生殖和生长密切相关的锌、锰由于流失而缺乏;引起电解质及酶的代谢紊乱，使机体的代谢
21、平衡受到破坏。同时，大量的镁进入机体后，促进电解质的代谢紊乱，干扰机体对锌、锰的吸收;饮用水中高含量的钙，也会影响机体对锌的吸收。因此，可以认为，饮用水中硫酸盐的高含量是导致不育不孕症的主导因素。锌参与精子内糖酵解和氧化过程，保持细胞膜结构的完整性和通透性，使精子具有良好的活力;精浆含锌量低的人，则其精子活力低下。男童缺锌会影响生殖器官的发育。高等生物的脑垂体中含锰最丰富。脑垂体是生命活动的控制中心，可分泌生长素、胰岛素、促肾上腺皮质激素和促性腺激素，以调节机体内的各种重要生理功能。锰不足可导致促性腺激素的合成分泌失调，卵巢变性萎缩，睾丸变性和性欲减退。6.大骨节病大骨节病 大骨节病是一种伴有
22、机体改变对称的地方性畸形骨关节病，病情有明显的地方性。在我国主要分布于黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、河南、山东、山西、陕西、四川、甘肃、青海、西藏、台湾等14个省区。据报道，在俄罗斯、瑞典、日本、朝鲜、越南等国也有此病流行。饮水源与大骨节病的调查统计资料表明，居民的发病率与饮水水源类型密切相关，饮窖水、沟水的居民发病率最高，饮井水、泉水的居民发病率最低，或不发病。水质分析表明：水质分析表明：病区和非病区饮水中病区和非病区饮水中Ca、Mg、SO 42-、Fe、F、Ba、Sr、Cu、Mo、Pb、Zn、Mn等元素含量不存在显著差异。等元素含量不存在显著差异。但是，在腐殖酸含在腐殖酸含量和量和KM
23、nO4耗量之间有极显著的差异。耗量之间有极显著的差异。窖水、沟水的腐殖酸(-OH)含量和KMnO4耗量最高，饮基岩裂隙泉水的这两项值最低。各病区200个水样的腐殖酸测定表明，严重、较严重污染的饮水腐殖酸含量平均为 0.34mg/L，范围为0.143.19mg/L；轻度或无污染的饮水腐殖酸平均含量为0.05mg/L，范围为0.020.16mg/L。同时病区饮水中的Se含量也显著低于非病区，全国病区平均为0.170.17g/L，而非病区平均为0.970.55g/L。由于大骨节横跨寒、温、热三大气候带，自然地理环境复杂多变，但是我们可以把复杂的病区环境划分为四种类型：表生天然腐殖环境病区类型；表生天
24、然腐殖环境病区类型；湖沼相沉积环境病区类型；湖沼相沉积环境病区类型；黄土高原残源沟壑病区类型；黄土高原残源沟壑病区类型；沙漠沼泽草炭沉积环境病区类型。沙漠沼泽草炭沉积环境病区类型。此外，在我国的云南、贵州两省，一些偏僻的山区，人们表现出头晕，耳呜，四肢酸痛无力，食欲减退，重者视神经障碍到失明，有时一夜间头发全部脱光，这就是人们说的“鬼剃头”，其原因就是地区性地球化学元素异常，Tl元素含量过高而导致的Tl中毒。7.地球化学环境与癌症地球化学环境与癌症 癌症分布不仅表现出地方性，其地带性特征也较明显。这种关系明显地反映在水文地球化学(特别是水中元素的地理分布)的地带性特征上。胃癌胃癌主要分布在中、
25、高纬度地带，如芬兰、荷兰、瑞典、英国、原苏联、日本、美国、加拿大等国的部分地区（主要是北部），胃癌的死亡率较高，而在低纬度带和赤道附近，胃癌则较少发生。胃胃癌高发带的主要自然特征是气候寒冷湿癌高发带的主要自然特征是气候寒冷湿润、植被繁茂、土壤多富含腐殖质；地润、植被繁茂、土壤多富含腐殖质；地表水、潜水丰富，为富含腐殖质的重碳表水、潜水丰富，为富含腐殖质的重碳酸盐一硅质软水，矿化度一般为酸盐一硅质软水，矿化度一般为100200mgL，甚至小于，甚至小于100mgL，Ca、Mg、Se、Mo、Cu、Zn等元素缺乏。等元素缺乏。与胃癌相反，肝癌主要流行于低纬度地肝癌主要流行于低纬度地带，如东南非和东南
26、亚地区。带，如东南非和东南亚地区。在欧洲、北美洲、大洋洲很少发生肝癌。肝癌高发区属于干旱、半干旱的环境，水源缺乏；或者是处于湿热气候的沿海地带。其特点是饮水水质不良。食管癌食管癌的主高发区主要位于东南非和中亚地区。如伊朗的东北部里海沿岸一带，到哈萨克斯坦、土库曼斯坦、乌兹别克斯坦，与我国西北部的食管癌主发区连我国西北部的食管癌主发区连成一片，形成一个中亚高发带成一片，形成一个中亚高发带。其环境环境特征是，气候干旱、水源缺乏、土壤盐特征是，气候干旱、水源缺乏、土壤盐渍化程度较高，属硫酸盐一重碳酸盐水渍化程度较高，属硫酸盐一重碳酸盐水或硫酸盐一氯化物水带；地表及地下水或硫酸盐一氯化物水带；地表及地
27、下水的矿化度均较高，且偏碱性，水中的矿化度均较高，且偏碱性，水中As、Se、Mo、V、Cr、B、Ni、I、F等元素等元素富集。富集。癌症的分布往往与某些类型的岩石或土壤癌症的分布往往与某些类型的岩石或土壤有关。有关。如南非的食管癌高发区多为玄武岩层分布区；我国山西某地的食管癌可能与无烟煤的分布有关；河南的食管癌主要分布于安山岩和中更新统的洪积层分布区；广西南宁的肝癌高发区主要为石灰岩分布区，而在砂、页岩地区肝癌发病率显著降低。三种主要癌症的地理分布均有明显的地域差异。胃癌高死亡率地区主要分布在西北和沿海一胃癌高死亡率地区主要分布在西北和沿海一带各省。西北地区又以甘、青、宁为高发区；带各省。西北
28、地区又以甘、青、宁为高发区；沿海地区以江、浙、闽以及辽东、山东两个沿海地区以江、浙、闽以及辽东、山东两个半岛集中高发区；晋、冀、豫三省交界处也半岛集中高发区；晋、冀、豫三省交界处也是集中高发区。总的胃癌分布形势为北方重是集中高发区。总的胃癌分布形势为北方重于南方，可以看成一条自东北至西南的不连于南方，可以看成一条自东北至西南的不连续带状分布和一条从西北向东南的带状分布，续带状分布和一条从西北向东南的带状分布，形成交叉，在交叉的中心区即为甘、青、宁、形成交叉，在交叉的中心区即为甘、青、宁、晋、冀、豫的胃癌高发中心晋、冀、豫的胃癌高发中心。尤爱珍等（1995年）对我国福建省胃癌高发区的地质地球化学
29、环境特征进行分析表明，胃癌高发区（4010万）和中低发区（4010万）具有明显的地理分布差异，胃癌高发区位于中部沿海平原，地质背景以第四纪海积层为主，四周为中生代酸性一中酸性火山岩及花岗岩类侵入体。区内断裂构造发育。环环境地球化学以缺乏铁、钴、镍、钒与异境地球化学以缺乏铁、钴、镍、钒与异常富集汞、金、钡为特征。常富集汞、金、钡为特征。除了岩石和土壤成分与癌症有着较密切的关系外，地貌可影响水文条件和水的化学成分。如太行山中南段，食管癌高高发点多为风化物堆积的负地形发点多为风化物堆积的负地形，低发点低发点多为剥蚀的正地形多为剥蚀的正地形，在两个相邻的地质单元内，人群的死亡率差异明显，通常山区高于宽
30、谷、盆地高于沟谷、缓坡高于陡坡。大量的调查资料表明：肝癌、食管瘤高发大量的调查资料表明：肝癌、食管瘤高发区，饮池塘水、沟渠水的居民多，而饮深区，饮池塘水、沟渠水的居民多，而饮深井水的居民发病率明显较低。从水质上看，井水的居民发病率明显较低。从水质上看，池塘水、沟渠水的有机污染严重，其直观池塘水、沟渠水的有机污染严重，其直观指标是：浑浊、着色（黄、绿、灰等色）、指标是：浑浊、着色（黄、绿、灰等色）、异味、异嗅、微生物繁盛；水缸底有胶体异味、异嗅、微生物繁盛；水缸底有胶体絮状沉淀物。其化学标志是絮状沉淀物。其化学标志是NO3-、NO2-、NH4+、腐殖酸（、腐殖酸（-OH）含量高，）含量高，COD
31、高，高，Se、Mo、Mg、Ca含量低。含量低。食管癌与人发钼含量的关系食管癌与人发钼含量的关系 将食管癌的分布图与人发各种元素分布图对比，发现其中人发Mo在0.05gg以下的分布区与食管癌高发区有很好的联系，即太行山南段晋、冀、豫地区，江苏、皖南地区，内蒙东北地区正好与人发Mo的低含量分布基本吻合（图）。这一结果，从大范围内更进一步证实了关于地理生态系Mo不足，是我国食管癌高发的重要原因的论述。胃癌与人发硒、砷、汞含量的关系胃癌与人发硒、砷、汞含量的关系 从胃癌分布图可以看出，中国的胃癌高发区主要分布在北方，而南方明显很轻。从自然地理环境而言，胃癌主要分布于温带、暖温带地区，而亚热带和热带较轻
32、。这种分布特点，与人发中Se、As、Hg的含量分布有一定的联系（图），即胃胃癌低发区人发的癌低发区人发的Se、As、Hg的含量一般较高的含量一般较高。己有大量研究证明Se不足与胃癌及多种癌症有关系，关于As、Hg与胃癌的关系还不甚明了，但有动物实验证明，补充微量As可以明显降低实验动物的肿瘤发病率，故认为As也有抑制癌生长的作用，我国民间也有用As治疗癌瘤的方法。四、第二环境问题四、第二环境问题-人类活动产生的环境污人类活动产生的环境污染物质染物质 污染物质对环境的污染包括以下几个方面：人类活动产生的废弃物（包括工业废弃帆人类活动产生的废弃物（包括工业废弃帆生活废弃物、商业废弃物等），由于处理
33、不生活废弃物、商业废弃物等），由于处理不当，其所含的有毒物质经各种途径进入环境当，其所含的有毒物质经各种途径进入环境；化学品生产、排放、流通、使用过程中，化学品生产、排放、流通、使用过程中，一些有毒化学品及有毒副产物进入环境；一些有毒化学品及有毒副产物进入环境；矿山开采和冶炼使大量有毒重金属污染水体矿山开采和冶炼使大量有毒重金属污染水体和土壤；和土壤；一些本来不具毒性或毒性不大的一些本来不具毒性或毒性不大的物质在进入环境后，经历某种反应生成有毒物质在进入环境后，经历某种反应生成有毒的二次污染产物。的二次污染产物。1大气介质中的污染物质大气介质中的污染物质 大气污染物是指由人类活动或自然过程进入
34、大气污染物是指由人类活动或自然过程进入大气环境中引起污染的物质。大气环境中引起污染的物质。根据存在状态的不同，大气污染物又可分为颗粒（气溶胶）污染物和气态污染物两大类。（1）颗粒颗粒（气溶胶）：系指分散在气体介系指分散在气体介质中，以液体或固体微粒为分散相，粒径大部质中，以液体或固体微粒为分散相，粒径大部分分1m的微粒具有胶体性质。的微粒具有胶体性质。气溶胶在气体介质中作布朗运动，不因重力作用而沉降。根据气溶胶物理状态的不同，可分为粉尘、烟、雾、飞灰、降尘、飘尘、黑烟、液滴等，但环境科学中更注重按颗粒的动力学直径分类，即总悬总悬浮颗粒物浮颗粒物（TSP）、可吸入颗粒物可吸入颗粒物（PM10）及
35、降尘降尘等。（2）气态污染物气态污染物：包括无机污染物和有机污染物两大类。无机污染物有含硫气体、碳氧化物、含氮气体、卤素及卤化物、光化学产物（O3、无机光化学氧化剂）、氰化物等。有机污染物有碳氢化合物（CH4、C2H4、C6H6、苯并（a）芘等）、脂肪族化合物（甲醛、丙酮、有机酸、醇、过氧酰基亚硝酸酯或硝酸酯）。2液体和固体中的污染物质液体和固体中的污染物质 水体、土壤、沉积物和生物体中的污染物可分为两类，其一是重金属及元机化合物和有机污染物。美国环境保护局根据动物实验取得的致癌性证据，将污染物分为4级：1级为致癌性证据充分；2级为致癌性证据有限；3级为致癌性证据不充分；4级为无致癌性证据。并
36、根据污染物的危害性轻重，公布了130多种优先控制污染物。第二节第二节 环境地球化学调查环境地球化学调查 一、环境地球化学调查的目的、分类和内容一、环境地球化学调查的目的、分类和内容 1环境调查的目的环境调查的目的 （1）研究调查区的环境质量是否符合国家制定）研究调查区的环境质量是否符合国家制定的环境质量标准。的环境质量标准。（2）查清污染物的种类、含量、分布，追踪污）查清污染物的种类、含量、分布，追踪污染物的传播途径、方式，查清污染物的来源。染物的传播途径、方式，查清污染物的来源。（3）确定污染源造成的污染影响、污染程度、）确定污染源造成的污染影响、污染程度、污染范围。污染范围。（4）调查环境
37、背景及其变化趋势，并通过定期）调查环境背景及其变化趋势，并通过定期环境监测，预测污染发展，为保护和改善人类生存环境监测，预测污染发展，为保护和改善人类生存环境及可持续发展提供科学资料。环境及可持续发展提供科学资料。2环境地球化学调查的分类环境地球化学调查的分类 根据调查研究的目的不同，环境地球化学调查可分为以下几类：（1）环境背景值调查，是为查明研究区域环境要素）环境背景值调查，是为查明研究区域环境要素的基本情况而进行的调查，主要是查明第一环境中各环的基本情况而进行的调查，主要是查明第一环境中各环境要素的区域分布特征，为区域环境分类和规划提供资境要素的区域分布特征，为区域环境分类和规划提供资料
38、，它是一项基础性的环境调查。料，它是一项基础性的环境调查。（2）污染专项调查，是调查已知污染物的现状，如）污染专项调查，是调查已知污染物的现状，如污染程度、范围、污染物传播形式、危害、变化趋势，污染程度、范围、污染物传播形式、危害、变化趋势，确定环境等级，提出控制、防治污染的措施及相应对策确定环境等级，提出控制、防治污染的措施及相应对策。（3）事故性环境调查。是对已发生的或突发性的灾）事故性环境调查。是对已发生的或突发性的灾难性污染事故，如核动力电厂的核泄漏、化工厂突发性难性污染事故，如核动力电厂的核泄漏、化工厂突发性大量排污造成的水体污染、鸟类死亡、毒烟排放造成的大量排污造成的水体污染、鸟类
39、死亡、毒烟排放造成的事故等，进行污染事故调查。内容包括污染程度、范围、事故等，进行污染事故调查。内容包括污染程度、范围、危害与污染源的责任关系，为采取补救措施、控制污染、危害与污染源的责任关系，为采取补救措施、控制污染、消除危害、责任赔偿提供依据。消除危害、责任赔偿提供依据。3环境地球化学调查的内容环境地球化学调查的内容 （1）采样介质上，除岩石、土壤、水、大气等无机）采样介质上，除岩石、土壤、水、大气等无机世界，还应包括调查环境污染引起的生态效应，即生世界，还应包括调查环境污染引起的生态效应，即生物界动、植物和人类的活动情况、健康情况。物界动、植物和人类的活动情况、健康情况。（2）研究指标上
40、，除有毒重金属及元机元素外，还）研究指标上，除有毒重金属及元机元素外，还应包括各种有机、有毒、有害化合物。应包括各种有机、有毒、有害化合物。（3）除调查环境要素的现况外，还应研究、预测它）除调查环境要素的现况外，还应研究、预测它们的发展变化趋势。们的发展变化趋势。（4）研究环境要素的动态变化以及与时间、空间、）研究环境要素的动态变化以及与时间、空间、气象等条件的依从关系。气象等条件的依从关系。（5）进行参照性对比调查研究，特别是对污染源追）进行参照性对比调查研究，特别是对污染源追踪调查中，选择元污染背景条件相似区作参照，建立踪调查中，选择元污染背景条件相似区作参照，建立相对评价标准，准确查清污
41、染物种类、性质及污染程相对评价标准，准确查清污染物种类、性质及污染程度。度。二、大气环境地球化学调查二、大气环境地球化学调查 主要是监测大气人为活动所排放的污染物主要是监测大气人为活动所排放的污染物。气体污染物和粒子状污染物组成组分繁杂，但多以颗粒状物、氮氧化物、碳氢化合物、硫化物、氟化物为主。三、水环境地球化学调查三、水环境地球化学调查 水体中需监测的环境地球化学指标众多，而其中的化学污染物的监测是水体质量监测的主要内容之一。水体监测主要以温度、浊度、悬浮物、pH值、酸、碱、溶解氧类元机物；各种金属类物质、油类、化学需氧量、生化需氧量类为主。监测时还应配合水体流量、流速、水深、潮汐、风向、风
42、力、气温、气压等有关气象、水文条件的测量。四、土壤及沉积物环境地球化学调查四、土壤及沉积物环境地球化学调查 土壤和沉积物中的环境地球化学指标既包土壤和沉积物中的环境地球化学指标既包含第一环境的地球化学指标又包括第二环境含第一环境的地球化学指标又包括第二环境的地球化学指标，所以是环境地球化学监测的地球化学指标，所以是环境地球化学监测的重要介质之一。的重要介质之一。土壤是用于以防治地方病土壤是用于以防治地方病为目的的环境地球化学元素调查所采集的主为目的的环境地球化学元素调查所采集的主要介质。要介质。一方面，人类所食用的大量食物生长离不开土壤，土壤中的化学污染物进入食物引起人类的食物链中毒；另一方面
43、，土壤及沉积物中的化学污染物与大气和水体产生物质交换，即土壤和沉积物中化学污染也同时影响大气和水体污染。五、生物环境地球化学的调查五、生物环境地球化学的调查 生物地球化学调查就是监测和评价环境地生物地球化学调查就是监测和评价环境地球化学指标在人和生物中的含量、分布和迁球化学指标在人和生物中的含量、分布和迁移过程及与人类健康的关系。移过程及与人类健康的关系。即该项工作就是以人为中心，研究生存环境对人类健康的以人为中心，研究生存环境对人类健康的影咖人类通过对周围的生物的食用获取营养影咖人类通过对周围的生物的食用获取营养和能量。和能量。但当生物中存在环境地球化学异常，即化学污染物时，便以食物链的形式传递给人类，使人类成为化学污染物的最终受害体。为了正确评价环境化学污染物对人类的危害，就必须对生物组织进行监测。因为当生物受到化学污染晚其大部分组织中保留有化学污染物的记录。复习思考题复习思考题：1环境调查的目的环境调查的目的 2环境地球化学调查的分类环境地球化学调查的分类 3环境地球化学调查的内容环境地球化学调查的内容
