地理環(huán)境中元素的遷移

1、地理環(huán)境中元素遷移6分收藏分享到頂0新知社人人網(wǎng)開心001新浪微博網(wǎng)易微博目錄1地理環(huán)境中元素遷移2正文3配圖4相關(guān)連接展開全部收起摘要請(qǐng)用一段簡(jiǎn)單的話描述該詞條，馬上添加摘要。地理環(huán)境中元素遷移-地理環(huán)境中元素遷移地理環(huán)境中元素遷移-正文元素及其化合物在地理環(huán)境中發(fā)生的空間位置移動(dòng)及由此引起的富集和分散過程。遷移方式元素在地理環(huán)境中的遷移有機(jī)械遷移、物理化學(xué)遷移和生物遷移3種方式機(jī)械遷移根據(jù)機(jī)械搬運(yùn)營(yíng)力又可分為：水的機(jī)械遷移作用，氣的機(jī)械遷移作用，重力的機(jī)械遷移作用。物理化學(xué)遷移指元素以簡(jiǎn)單的離子、絡(luò)離子及可溶性分子的形式，在地理環(huán)境中通過一系列的物理化學(xué)作用（如溶解-沉淀、氧化還原、水解、

2、絡(luò)合與螯合、吸附-解吸等）所實(shí)現(xiàn)的遷移。物理化學(xué)遷移又可分為水遷移和大氣遷移。物理化學(xué)遷移是元素在地理環(huán)境中遷移的最重要形式。這種遷移的結(jié)果決定著元素在地理環(huán)境中的存在形式和富集狀況。生物遷移指元素通過生物體的吸收、代謝、生長(zhǎng)、死亡，以及遷徙等過程所實(shí)現(xiàn)的遷移。這是一種非常復(fù)雜的遷移形式。某些生物對(duì)環(huán)境中的元素有選擇吸收和積累作用。生物通過食物鏈對(duì)某些元素的積累放大作用是生物遷移的一種重要形式。遷移特點(diǎn)元素在地表環(huán)境中的遷移不同于在地殼內(nèi)部的遷移，具有如下特點(diǎn)：地理環(huán)境是內(nèi)能和外能（太陽輻射能）的交鋒地帶，而外能占優(yōu)勢(shì)。由于外能的分布有周期性、地帶性和地區(qū)性，所以地理環(huán)境中元素的遷移過程具有明

3、顯的周期性、地帶性和地區(qū)性。在地理環(huán)境中，水以氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)三種狀態(tài)存在，而以液態(tài)為主。水在大氣圈、巖石圈、水圈之間進(jìn)行著不斷的遷移循環(huán)，因此在地理環(huán)境中進(jìn)行著以淋溶作用和淀積作用為主要內(nèi)容的元素的水遷移過程。地理環(huán)境是生物有機(jī)體活動(dòng)的場(chǎng)所，進(jìn)行著以有機(jī)質(zhì)的形成和分解為內(nèi)容的物質(zhì)生物循環(huán)過程。生物體的化學(xué)組成受地理環(huán)境條件的控制，而生物體的遺傳性和生物循環(huán)本身又給地理環(huán)境中元素的遷移以巨大的影響。在地理環(huán)境中具有高低起伏的地貌條件，進(jìn)行著以化學(xué)元素按地貌部位重分配和重組合為中心內(nèi)容的物質(zhì)地質(zhì)循環(huán)過程。地理環(huán)境是人類生存的場(chǎng)所，進(jìn)行著人類活動(dòng)影響下的化學(xué)元素的遷移過程。人類對(duì)礦產(chǎn)資源的開發(fā)、利

4、用，以及由工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)而引起的環(huán)境化學(xué)污染均屬這類過程。影響遷移的因素元素在地理環(huán)境中的遷移受到內(nèi)部因素和外部因素的制約。內(nèi)部因素指與遷移作用有關(guān)的元素的物理化學(xué)性質(zhì)，主要是元素所具有的組成化合物的能力、形成不同電價(jià)離子的能力、水解能力、形成絡(luò)合物的能力和被膠體吸附的能力等。元素的這些性質(zhì)與元素的原子構(gòu)造，特別是核外電子層的構(gòu)造有密切關(guān)系。原子的電負(fù)性、離子半徑、電價(jià)、離子電位（電價(jià)與離子半徑的比值）、化合物的鍵性和溶解度等是影響元素遷移的最主要的物理化學(xué)參數(shù)。一般說來,共價(jià)鍵化合物（如HS、CH等）易進(jìn)行大氣遷24移,離子鍵化合物（如NaCl、NASO）等易進(jìn)行水遷移。低價(jià)離子的水遷移能力

5、大于高價(jià)離子24的遷移能力。如下列離子的水遷移能力順序?yàn)椋篘aCa2Al3；Cl-SO厈P0婯。由離子半徑差別較大的離子所構(gòu)成的化合物遷移能力較大，由離子半徑差別較小的離子所構(gòu)成的化合物遷移能力較小。如Ba2、Pb2、Sr2（離子半徑分別為1.29A、1.26丁和1.10A）與SO厈（離子半徑為2.95?。┗蛐?厈（離子半徑為3.00?。┧鶚?gòu)成的化合物較難遷移，而Mg2（離子半徑為0.65A）與SO厈組成的化合物易于遷移。重金屬離子由于有較高的離子電位，因而具有較強(qiáng)的水解呢力。重金屬離子由于有彼此能量相似的（n-l）d、ns和np等軌道，這些軌道有的本來就是空著的，有的可以經(jīng)過激發(fā)而騰空出來，

6、可以容納配位體所提供的孤對(duì)電子，因而易以絡(luò)離子的形式進(jìn)行遷移。外部因素主要是環(huán)境的酸堿條件、氧化還原條件、膠體的種類和數(shù)量、絡(luò)合配位體的數(shù)量和性質(zhì)，以及區(qū)域自然地理?xiàng)l件等。環(huán)境的酸堿度對(duì)元素遷移有重大影響。大多數(shù)金屬在強(qiáng)酸環(huán)境中形成易溶性化合物,有較高的遷移能力,而在中性環(huán)境中則形成難溶化合物，難以遷移。酸性環(huán)境有利于Ca、Sr、Ba、Ra、Cu、Zn、Cd、Fe2、Me和Ni2的遷移。堿性環(huán)境有利于Se、Mo和V的遷移。環(huán)境的氧化還原條件對(duì)元素遷移也有很大影響。有一些元素在氧化環(huán)境中有較高的遷移能力，而另一些元素在還原環(huán)境中有較高的遷移能力。如氧化環(huán)境有利于Cr、V、S的遷移，還原環(huán)境有利于

7、Fe、Mn等的遷移。環(huán)境中的無機(jī)膠體有蒙脫石、高嶺石、伊利石等粘土礦物和Si、Al、Fe的水合氧化物，環(huán)境中的有機(jī)膠體主要是腐殖質(zhì)物質(zhì)。膠體由于有巨大的比表面，帶有負(fù)電荷，可以強(qiáng)烈地吸附許多金屬陽離子。當(dāng)環(huán)境中有大量膠體，特別是大量蒙脫石和難溶的胡敏酸時(shí)，可以大大地阻止Hg、Sn、Cd、Pb等的遷移。環(huán)境中的無機(jī)配位體有Cl-、I-、F-、SO厈、S2-、PO婯等，環(huán)境中的有機(jī)配位體主要是各種氨基酸和腐殖質(zhì)類化合物。上述配位體易與許多金屬生成易溶性絡(luò)合物。當(dāng)環(huán)境中存在大量無機(jī)或有機(jī)配位體,特別是有大量Cl-、SO厈和可溶性富啡酸時(shí)可以大大促進(jìn)Hg、Sn、Cd、Pb等的遷移。在地理環(huán)境中，所有影

8、響元素遷移的外部物理化學(xué)條件均受區(qū)域自然地理?xiàng)l件（氣候、地形、水文、土壤等）的制約。其中氣候條件對(duì)地理環(huán)境中元素遷移的影響最為明顯，主要表現(xiàn)濕兩個(gè)最重要的氣候因子一一熱量與水分之間的配合狀況直接影響著化合物化學(xué)變化的強(qiáng)度和速度。如在溫帶和熱帶地區(qū)，黃鐵礦和其他硫化物很易為含游離氧的水所氧化，而在極地地區(qū)，其氧化速度很小，甚至露頭的硫化物長(zhǎng)期不被氧化。另外，不同區(qū)域的土壤和水體具有不同的酸堿條件和氧化還原條件，具有不同種類和數(shù)量的膠體和配位體。遷移能力包括化學(xué)元素在地理環(huán)境中的水遷移能力和生物遷移能力。水遷移能力各種化學(xué)元素在地理環(huán)境中的水遷移能力相差非常懸殊。有些元素的遷移能力很強(qiáng)，有些元素的

9、遷移能力很小，有些元素幾乎不遷移。用化學(xué)元素的水遷移系數(shù)可表示元素的水遷移能力，計(jì)算公式為：式中K為x元素的水遷移系數(shù)，m為x元素在河水中的含量（g/l）,a為河水中干殘?jiān)偭縓X（g/l）,n為x元素在流域巖石中的平均含量。按各區(qū)資料計(jì)算，蘇聯(lián)A.H佩列爾曼（曾X譯A.彼列爾曼）提出按元素水遷移系數(shù)排列元素水遷移序列（表1）。迦701411-00.1O.*LCL5rJ晏11甘比騷ca處可遼爭(zhēng)冗嵐SiFKCukeCeVMelMeFt41CrErTi5XuPt肌RuKbP4OiIf5nW我1嵩口斗硏帶雀口空珂就掲宇荒譽(yù)的水遷移序碼地理環(huán)境中元素遷移生物遷移能力在很多情況下，植物的灰分組成顯著地不

10、同于土壤的化學(xué)組成。例如，在缺鈣土壤上生長(zhǎng)的豆科植物總是富含鈣，在缺鉀的土壤上生長(zhǎng)的馬鈴薯和向日葵總是富含鉀。這說明植物有選擇吸收某些化學(xué)元素的能力。用元素生物吸收系數(shù)可以定量地表示這種情況，計(jì)算公式為：空工片2送2羽工鞏工馬工耳7式中A為元素生物吸收系數(shù),l為x元素在植物灰分中的含量（）,n為x元素在生長(zhǎng)該植物XXX的土壤中的含量（）。在進(jìn)行實(shí)際計(jì)算時(shí)，所選用的n值往往不是x元素在某種土壤中的含量，而是x元素在X巖石圈中的平均含量，因?yàn)槟撤N植物的化學(xué)組成并不決定于其現(xiàn)在所生長(zhǎng)的基質(zhì)，而是決定于該植物在種的形成過程中曾賴以生長(zhǎng)的各種不同基質(zhì)的平均狀況，即現(xiàn)代某種植物的化學(xué)組成反映了該種植物好些

11、世代以來所生長(zhǎng)的土壤或母質(zhì)的平均組成。佩列爾曼根據(jù)各種元素A值的大小，把所有被生物吸收的元素分為兩大類5組，A1XX者為生物積累元素，A1者為生物攝取元素（表2）。研究意義研究元素在景觀要素之間的遷移可以從本質(zhì)上了解地理環(huán)境的整體性和其內(nèi)在聯(lián)系。嶷1ICOvIDI平pIo.gB.C10川4C.WLVSCIC.XUf“SrElZuAtKk1SJTt鳳昭口vLi7QiP丹蟲AJLaTarliSlUCr土疔樁門T-RyRhPsi.)ilrFtElfW地理環(huán)境中元素遷移從元素遷移的角度看，農(nóng)作物的生產(chǎn)過程是元素在景觀中進(jìn)行生物循環(huán)的一個(gè)環(huán)節(jié)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的全部目的就在于盡可能地加速和擴(kuò)大這一過程，以獲得高額穩(wěn)定的產(chǎn)量。為此必須創(chuàng)造適合于農(nóng)作物生長(zhǎng)的最良好環(huán)境。近代產(chǎn)生的地球化學(xué)找礦法在很多方面與元素在