地表元素遷移課件

第一節(jié) 地表元素遷移及其控制因素1第1頁/共17頁—地表元素遷移二、控制地表元素遷移集散的主要因素地表環(huán)境是在太陽能流的直接支配下，與周圍各種無機(jī)物

質(zhì)和生命有機(jī)體不斷進(jìn)行能量交換的開放系統(tǒng)。不同緯度帶由

于不同季節(jié)太陽高度角的不同，所獲得的太陽輻射能量不一樣。太陽輻射使地表的水熱狀況重新分配，影響生物生長量的變化，同時(shí)還改變地表的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和地貌特征，因而也就改變了地表

環(huán)境中元素遷移、分散富集的基本條件，使地表化學(xué)元素的遷

移、集散過程復(fù)雜、多樣。按照元素遷移介質(zhì)的不同，其遷移類型可歸結(jié)為氣態(tài)遷移、水遷移和生物遷移三大類?！乇碓剡w移Back2第2頁/共17頁1

氣態(tài)遷移3第3頁/共17頁4第4頁/共17頁5第5頁/共17頁二、控制地表元素遷移集散的主要因素氣候條件基質(zhì)特征生物作用人為影響光熱條件、水量分布與氣流變化等氣候因子是控制地表化學(xué)元素遷移與時(shí)空分布的主導(dǎo)因素。地質(zhì)礦物組成是決定地表化學(xué)元素組成的主要物質(zhì)來源。生物有機(jī)體是地表化學(xué)人類的生產(chǎn)活動(dòng)促使地殼深處釋6第6頁/共17頁元素遷移最 放出來的化學(xué)元主要的動(dòng)因。 素與人工合成的新物質(zhì)源源不斷地進(jìn)入環(huán)境第二節(jié) 地表元素遷移的主要過程與地域分異規(guī)律7第7頁/共17頁一、元素遷移的主要過程按環(huán)境介質(zhì)的不同劃分為水遷移過程大氣遷移過程生物遷移過程水是地球表面上

分布最廣的一種物質(zhì)。水分子的偶極性質(zhì)與

很高的介電常數(shù)，使

水成為自然界中各種

極性物質(zhì)的良好溶劑,水還是影響大氣環(huán)境

與生物過程的一個(gè)基

本要素，在地球表面，氣一液（水）一固三

相中，水相正處其中

間位置，起啟下的重

要作用。水面表層（50～100μm）生

物

作

用 光

化

學(xué)

反

應(yīng)對流上涌的上升運(yùn)動(dòng) 風(fēng)浪作用擴(kuò)散作用 溶解作用泡沫反應(yīng) 沉降作用水

體物質(zhì)存在的形式：溶解態(tài)、懸浮微粒態(tài)風(fēng)成氣溶膠破裂的泡沫水面蒸發(fā)降塵降雨降雪大氣圈物質(zhì)存在的形態(tài)：氣、液、固（氣溶膠與微粒物質(zhì)）水—?dú)饨缑嫣幬镔|(zhì)的轉(zhuǎn)換機(jī)理Back8第8頁/共17頁大氣中的化學(xué)元素除未自陸地塵土、火山噴發(fā)和海洋表面鹽沫等之外，現(xiàn)代人類活動(dòng)與生物過程釋放的物質(zhì)增長很快，且多以懸浮顆粒物或氣溶膠的形式存在，它們從陸地或水面進(jìn)入大氣之后，依元素性質(zhì)與存在狀態(tài)之不同，多數(shù)在污染源地附近沉降或經(jīng)降雨的淋洗作用返回地面。部分也可以呈氣溶膠形式進(jìn)入高空環(huán)流再遷移到很遠(yuǎn)的地方。1981年10月12日京津地區(qū)SO2遷移的模式1981年8月24日京津地區(qū)SO2遷移的模式Back9第9頁/共17頁元素的生物遷移過程與生物生命過程的形成與分解是緊密相連的，元

素生物遷移的途徑大致有：①在沒有人為干預(yù)的自然條件下，植物通過根

系從風(fēng)化殼或土壤深處吸收各種元素至體內(nèi)，待植物枯死之后，再返回原

地的土壤表層，這時(shí)的元素遷移只是通過植物“泵”的作用從風(fēng)化殼或土壤深層轉(zhuǎn)移到土壤表面。②土壤中的無機(jī)元素或有機(jī)化合物經(jīng)植物、草食動(dòng)物、肉食動(dòng)物或人以及微生物的吸收、攝食、分解過程，轉(zhuǎn)移到其他地方去。③水體中（包括水底沉積物）的元素經(jīng)過水生生物的吸收轉(zhuǎn)移之后，部分返回原來的水體，部分被人類移往他處。①大氣搬運(yùn)；②氣溶膠和蒸氣從土壤表面進(jìn)入大氣圈；③來自大氣的固態(tài)和水溶態(tài)沉降物的進(jìn)入；④元素的生物循環(huán)；⑤地表徑流；⑥地下徑流單元景觀中元素遷移循環(huán)示意圖10第10頁/共17頁二、地表元素遷移過程中形態(tài)的變化地表環(huán)境是一個(gè)多變的復(fù)雜體系，干濕條件、生物變化與人類活動(dòng)都會(huì)引起不同環(huán)境介質(zhì)特別是水和沉積物的pH值、Eh值的改變，促使許多金屬元素的價(jià)態(tài)、化合態(tài)與結(jié)合態(tài)的變化，進(jìn)而會(huì)改變元素的環(huán)境化學(xué)行為與生態(tài)環(huán)境毒性。如水中的溶解態(tài)元素不但易被生物吸收，增加毒性，而且也有利于元素遷移，擴(kuò)大影響范圍。水樣通過0.45μm濾膜過濾顆粒態(tài)金屬溶解態(tài)金屬可交換的離子態(tài)與碳酸鹽結(jié)合態(tài)的與結(jié)水合合態(tài)氧化物結(jié)與合有態(tài)機(jī)質(zhì)及硫化物的原殘生渣礦態(tài)物碎屑不穩(wěn)定態(tài)穩(wěn)定態(tài)游離態(tài)金屬離子不有穩(wěn)機(jī)態(tài)的金和屬無絡(luò)機(jī)合的物穩(wěn)有定機(jī)金的屬和絡(luò)無合機(jī)物的與有膠機(jī)體的結(jié)和合無的機(jī)金的屬11第11頁/共17頁三、地表元素遷移的地域分異規(guī)律12第12頁/共17頁經(jīng)過大量的統(tǒng)計(jì)分析，可以看出有如下區(qū)域分異規(guī)律：我國東部濕潤半濕潤地區(qū)，形成了自東北的暗棕壤、棕色針葉林土壤到華北、華中區(qū)的褐土、黃櫬壤至長江以南的紅壤、赤紅壤和磚紅壤地區(qū)。我國北部的草原荒漠土中元素背景含量的經(jīng)向變化也很明顯。我國地表元素遷移的地域分異規(guī)律與我國南熱北寒、東濕西于的地理特征是一致的，與控制元素遷移的生物、氣候特征的變化是吻合的。第三節(jié) 地表元素遷移與環(huán)境保護(hù)環(huán)境地理系統(tǒng)是一個(gè)由自然生態(tài)系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)所組成的結(jié)構(gòu)復(fù)雜具有多向反饋的大系統(tǒng)。環(huán)境地理系統(tǒng)及其物質(zhì)流的關(guān)系13第13頁/共17頁當(dāng)前環(huán)境污染已呈現(xiàn)出由城市、工廠的點(diǎn)源污染向城鄉(xiāng)地表徑流面源污染擴(kuò)散的趨勢，環(huán)境污染治理也從單項(xiàng)治理向全流域綜合控制的方向發(fā)展。城市污水生活污水工業(yè)廢水一級凈化或二級生化處理工程二級生化處理工程農(nóng)田土地處理工程濕地污水凈化工程污水庫氧化塘改造工程生物操縱與水產(chǎn)增養(yǎng)殖工程區(qū)域水資源的優(yōu)化管理與保護(hù)城市污水流域控制配套工程示意圖14第14頁/共17頁流域污染控制工程的個(gè)例15第15頁/共17頁白洋淀流域地處我國華北半濕潤的季風(fēng)氣候區(qū)，水源缺乏，污染嚴(yán)重。本流域西接太行山麓，東鄰渤海與冀中平原的低洼濕地，是一個(gè)半封閉的水陸交錯(cuò)生態(tài)系統(tǒng)。它受水、陸兩種景觀生態(tài)形成因素的制約與激活，可以通過互補(bǔ)協(xié)同作用與