地球环境演化的阶段性及其形成机制探讨

地球环境（大气圈、水圈）的演化具有明显的阶段性。撞击作用与地内核转变能是地球环境（大气圈、水圈）演化的根本机制。地球吸积形成期，原地球捕获太阳星云大气形成的原始大气经太阳风驱赶和星子撞击而逃逸，早期大规模的撞击过程又可能使地球上的矿物脱去挥发分，形成地球次生大气的一部分，也可使其次生大气部分脱离地球，地球形成期曾经历过撞击生气与气体逃逸的多次旋回，撞击作用决定其环境条件；地球形成之后．撞击作用仍起着使地球矿物脱去挥发分组成大气圈的重要作用，大气中CO2的演化，海水pH值的演化．各类沉积岩间的消长关系与地内核转变能计算所得的“幻数”──3.5×109年、（2.6＋0.1）×109年、（1.9＋0.1）×109年、（1＋0.1）×109年、（0.6＋0.1）×109年和（0．2＋0.1）×109年之间存在着明显的相关关系：地球内部核转变能的累积、释放过程所导致的构造、岩浆运动（火山喷发、板块运动等）制约着地球的环境演化，其间．显生宙以来，地外物质对地球的撞击作用在小时间尺度上（几千年到几万年）造成地球环境的急剧变化，导致生物演化的突变以致生物灭绝具有重要的环境意义。     

构造环境对幔源岩中稀有气体同位素比值的制约

稀有气体是地球化学研究中有效的物源示踪剂。在广泛收集资料的基础上,通过对He、Ne、Ar同位素数据的统计分析,总结、对比了不同构造环境幔源物质中轻稀有气体同位素的组成特征。统计表明,大洋中脊玄武岩(MORB)中3He/4He=7 0～10 0Ra者约占统计样品的90%;洋岛幔源物质(OIB)的3He/4He值变化范围大,但>10 0Ra者占65%;消减带幔源岩的3He/4He值总体略低于MORB;大陆幔源岩的3He/4He值主要变化于6 0～10 0Ra间,但环太平洋大陆边缘低于MORB者普遍;大陆热点地幔流体具有类似OIB的3He/4He值分布特征。MORB与OIB的40Ar/36Ar值分布范围类似(主要范围为296～12000),但低于1000者在MORB中仅24 5%,而在OIB中约43 4%;板块俯冲区幔源岩的40Ar/36Ar值总体较低,<1000者约占67%;大陆各类地幔流体的40Ar/36Ar值普遍偏低,主要在4000以下。大陆、大洋幔源岩中20Ne/22Ne值主要介于9 8～12 5间,但<9 8者在各大陆地幔普遍存在。幔源物质的上述组成特征与大气、地壳等源区对其影响有关。我国东部幔源物质稀有气体同位素组成具有大气 地幔混合源区特征。     

大别-胶南造山带温泉中天然气地球化学特征

大别－胶南造山带温泉气中的CO2含量较低（多数在1．00％以下）．δ13C变化范因为－20．34‰至－3．0‰，主要为源于地壳浅层的有机成因气。整个造山带各温泉气体成分均以N2为主（90％左右），其来源除大气N2以外，可能为地壳岩石释放或地层中有机体演化形成。稀有气体同位素组成表明，Ar主要来源于大气，He为壳内岩石放射成因。本区温泉气体地球化学特征可能与现今中国东部的构造应力场有关，即大别－胶南造山带可能正处于紧密挤缩的构造环境，难以形成深部幔源气体脱排和运移的通道。本区温泉气的研究不仅有助于探讨天然气地质理论，而且有助于揭示造山带现今的构造运动、岩浆活动和水文地球化学特征。     

天然气中N_2来源及其地球化学特征分析

天然气中N2的来源很多，其地球化学特征也不相同：①大气源N2：N2／Ar≤84，且δ15NN2≈0‰（ATM）；②地壳越深部和上地幔来源的原生N2∶δ15NN2≈-2‰～＋1‰．且伴生Ar的40Ar／36Ar＞2000和He的3He／4He＞10－6；③微生物反硝化作用生成的N2∶δ15NN2＜－10‰和地下水中NO3-及NO2-浓度异常高；④未成熟沉积有机质经微生物氨化作用形成的N2∶δ15NN2＜－10‰，伴生CK4的δ13C＜－55‰（PDB）；⑤成熟（包括高成熟）沉积有机质经热氨化作用形成的N2∶δ15NN2值≈-10‰～－1‰，且伴生CH4的δ13C≈－55‰～－30‰；⑥过成熟沉积有机质裂解产生的N2∶δ15NN2≈＋5‰～＋20‰；⑦沉积岩中无机及在高温变质作用下释放出的N2∶δ15NN2≈＋1‰～＋3．5‰，N2／Ar》84。     

K/T天体撞击与大气二氧化碳含量变化

通过对K／T边界剖面的矿物共生组合分析，结合实验确定的矿物沉淀条件，认为K／T天体撞击作用发生之后，海洋PH伍变大，大气中CO2含量相应会降低。利用计算机模拟了撞击卢生的熔融玻璃在降温和PH仅增六条件下与海水的反应。模拟结果表明，降温和PH值增大都会使大气中CO2含量下降，即使考虑天体撞击石灰岩产生的CO2，降温和PH伍升高仍会使大气中CO2含量下降。这一结果与同位素研究得出的结论一致。     

漫谈“温室效应”

近些年来，大气污染、水污染、噪声污染等各种危害人类生存和健康的事件越来越频繁，越来越严重。但随着人们认识的提高，人类对环境问题也越来越重视，越来越关注。这其中，大气中二氧化碳等室温气体含量正在上升，而导致地球变暖所引发的所谓“温室效应”（Ｇｒｅｅｎ ｈｏｕｓｅ ｅｆｆｅｃｔ）这一环境问题，也成了人们关注的热点。本文试就这方面的一些问题，作一简介。 我们知道，地球周围有一层大气，称大气圈，厚约１０，０００公里。大气是多种气体的混合物，其组成包括恒定的、可变的、不变的三种组分。恒定的组分系指大气中含有…     

春季东海海水和大气中挥发性卤代烃的分布特征研究

挥发性卤代烃（VHCs）是大气中一类重要的痕量温室气体和臭氧破坏者。于2017年5月对东海海水及大气中CFC-11（CC1₃F）、CFC-12（CC1₂F₂）、CFC-113（CC1₂FCC1F₂）和CH₃I的浓度进行了同步测定,讨论了4种VHCs浓度水平分布规律及其影响因素,并估算了CFC-11、CFC-12和CH₃I的海-气通量。结果表明,表层海水中CFC-11、CFC-12、CFC-113和CH₃I浓度平均值分别为（8.1±5.1）、（3.9±1.6）、（10.4±2.3）和（6.3±2.7）pmol/L。VHCs浓度高值出现在东海东北部和闽浙沿岸海域,显著受水团、生物活动及人类活动等因素的影响。相关性分析发现海水中CH₃I浓度与Chl a浓度之间存在显著性相关关系（r=0.403,p < 0.01）,说明CH₃I浓度分布可能主要受浮游植物生产释放的影响。大气中CFC-11、CFC-12、CFC-113和CH₃I的浓度平均值分别为（9.8±1.0）、（21.1±2.4）、（3.0±0.9）和（0.2±0.2）pmol/L。结合气象参数（风速和风向）和后向轨迹模拟计算分析可得,陆源污染气团的输送、外海气团的扩散和海-气交换是影响大气中VHCs浓度分布的重要因素。海-气通量的估算结果表明春季东海是大气中CFC-11和CFC-12的汇,是CH₃I的源。     

三峡库区典型消落带冬季多环芳烃大气-植物/土壤交换过程与通量

三峡大坝每年周期性“蓄水-放水”，形成水位落差巨大的消落带，库区内污染物环境地球化学行为随之发生变化.以冬季淹没期消落带多环芳烃为研究对象，采集成对大气（n=16）、植物（n=12）和土壤样品（n=12），采用气相色谱/质谱法（GC/MS），分析USEPA 16PAHs浓度水平，解析来源，估算大气-地表、大气-植物等多介质交换通量.结果表明：大气、土壤和植物中PAHs浓度为5.65~13.47ng/m³、70.86~135.44ng/g和78.23~1084.72ng/g，平均值分别为（8.58±2.78） ng/m³、（90.10±22.18） ng/g和（360.36±309.54） ng/g.大气中PAHs以2~3环为主（62.3%），植物中PAHs以3~4环为主（73.7%），土壤中PAHs以3环和5环为主（52.1%）.特征分子比值法揭示煤、生物质燃烧是植物PAHs的主要来源，以石油为主的化石燃料燃烧是大气和土壤PAHs主要来源.“一室模型”表明，植物吸收PAHs的主要途径为植物-气相之间动态平衡限制下的气沉降.“逸度模型”表明，3环和4环PAHs气-土交换通量分别为-19.20和-0.14，主要是从土壤向大气挥发，5~6环PAHs气-土交换通量为0.89，主要是由大气向土壤沉降.大气中颗粒态PAHs干沉降通量为293.35~833.61ng/m²·d，平均值为517.82ng/（m²·d），以5~6环（59.02%）为主.本研究探讨了冬季PAH多介质交换过程，揭示了植物和土壤对于不同单体的吸收和沉降角色，为进一步研究库区不同季节PAH环境地球化学循环提供基础数据.     

地球演化的重要转折──2300Ma时地质环境灾变的揭示及其意义

2300±30Ma（233～2288Ma）时，地质环境（沉积圈、生物圈、水圈、大气圈）发生了由地外因素引起的突变。灾变后，火山活动明显减弱，富氧大气圈形成，生物演化出现飞跃，气温骤降；进而引起一系列岩石、矿床、地球化学等方面的变化，并在全球范围有明显的一致性。灾变是理想的地史分期界线，可作为太古宙与元古宙的分界。     

月球起源于一次大碰撞的地球化学意义

月球起源于一个比火星略大的天体与地球的大碰撞这一假说,可以解释地-月体系的角动量、轨道特征和独特特性。地球与月球在密度和化学成分上的差异,都可用月球是由撞击体的幔形成的来加以解释。从宇宙化学的角度来看,在内太阳系区域形成一个撞击体是合理的,这是对碰撞形成月球假说的支持。     

煤矿环境保护知识和污染防治技术索解[续四]

四、大气污染及其防治31.大气圈、大气圈结构及大气成份受地球的引力作用而随地球旋转的大气层,称为大气圈。大气圈的厚度大约为1000～1400km。大气圈中的物质呈不均匀分布,近地面约12k m的一层大气质量占总质量的75％左右。大气圈由均质层和非均质层组成。均质层的高度约80-100km,自下而上又可分为对流层、平流层、臭氧层和中间层,其中对流层是大气圈中最下面的一层靠近地表     

前寒武纪地球演化的主要阶段

<正> 始生宙远太古代 1.45(50?)—≈44亿年 地球和太阳系从原始行星系星云中形成。行星内部物质强烈分异,形成各圈成份不同的同心圈状地球,包括局部为似花岗状成分(“初始花岗岩”建造)的地壳以及基本为氢组成的大气圈,这时的大气圈因受逃逸作用而不稳定。刚形成的地壳受     

击变玻璃(玻璃陨石)成因──彗星撞击

击变玻璃（玻璃陨石，tektite）是流星体超速撞击地球表面高硅岩石产生击变的熔融体。目前尚很难找到一个与击变玻璃有密切关系的撞击坑。根据这事实讨论了击变玻璃的形成，并提出了慧星撞击成因机制。     

地球早期生命环境的演化

地质记录告诉我们，在地球约46亿年的整个历史中经历了无数次大大小小的劫难，其中在地球生命处于起源和早期演化阶段的前寒武纪，首先是“狂轰滥炸”，4.5亿-3.8亿年前由太阳系形成时留下的岩石林-小行星仍不断撞击着地球并烧焦了整个地球；后来的“雪球”，2.2亿-1.8亿年及大约6亿年前也许是大气中氧气的增加或/和二氧化碳或/和氨气或/和甲烷等温室气体的缩减，使我们的星球进入冰封期，显然，生命挺过了所有的磨难，并以柔克刚的脱颖而出。甚至与环境相互作用共同向高级阶段演化。在至少38亿年前，随着“狂轰滥炸”的停止，原始的生命也许已出现在地球上，到大约5.8亿年前，“雪球”刚结束，新元古代末期的埃迪卡拉大辐射和早寒武纪生命大爆发就接接踵而来，似乎早期地球生命大的进步性演化都是由大的劫难诱发的。     

春季黄、渤海中异戊二烯的浓度空间分布与海-气通量

利用吹扫捕集-气质联用方法测定了2014年5月黄海、渤海所取海水样品中异戊二烯的含量,探讨了其分布特征、海-气通量及影响因素.研究结果表明：春季黄海、渤海海域表层海水中异戊二烯的浓度范围为6.02~32.91pmol/L,（平均值±标准偏差）为（15.39±4.98）pmol/L,在黄海中部海域出现浓度高值;表层海水中异戊二烯与叶绿素a（Chl-a）浓度有一定的正相关性（R²=0.2529,n=49,P < 0.001）,说明浮游植物生物量在异戊二烯生产和分布中发挥重要作用;春季黄海、渤海异戊二烯海-气通量的变化范围为0.78~192.43nmol/（m²·d）,（平均值±标准偏差）为（24.08±30.11）nmol/（m²·d）,表明我国陆架海区是大气异戊二烯重要的源.     

哈尔滨市大气中多环芳烃的初步研究

利用改进型的大流量主动采样器,于2008年5月7~20日对哈尔滨市大气样品进行采集,并检测了气相和颗粒相中的多环芳烃(PAHs)的浓度.结果表明,哈尔滨市大气中总PAHs的浓度为8.1~37.2ng/m3,平均值为18.2ng/m3.通过特征分子比值法推断出哈尔滨市大气中PAHs主要来自于煤的燃烧.低环PAHs主要集中在气相,而高环PAHs则吸附在颗粒相上.气粒分配系数与过冷饱和蒸气压具有很好的相关性,但PAHs并没有达到气粒分配平衡,这可能与冬季取暖用煤燃烧产生的新多环芳烃有关.     

云南维西大宝山铜矿~(40)Ar/~(39)Ar年代学及成矿物质来源

云南大宝山铜矿是雪龙山成矿带规模较大的浅成中低温热液型铜矿床。文章通过对该矿区黄铜矿+石英+方解石+菱铁矿矿脉中白云母进行~(40)Ar/~(39)Ar定年,获得白云母~(40)Ar/~(39)Ar法年龄为26±2.5 Ma,代表大宝山铜矿的年龄;H、O同位素分析结果表明成矿流体是以大气降水为主并含有部分岩浆水的建造水;S同位素分析结果表明,主要金属矿物的δ34S值为-5.4‰~+1.3‰,表明成矿物质主要来源于深部岩浆;C同位素分析结果表明成矿流体主要来源于岩浆—地幔,并受大气降水影响。根据围岩蚀变及围岩中Cu丰度等特征,推断大宝山铜矿成矿物质主要来源于深部岩浆,成矿流体为岩浆水与大气降水的混合物。     

2017年9月东海海水和大气中挥发性有机硫化物的浓度分布及其来源

挥发性有机硫化物（volatile organic sulfur compounds，简称VSCs）是硫循环的主要参与者，在全球气候变化和大气化学中发挥重要作用.于2017年9月运用冷阱捕集气相色谱和气-质联用法对东海海水与大气中3种重要的VSCs即羰基硫（COS）、二甲基硫（DMS）、二硫化碳（CS₂）的浓度进行了测定，并计算了它们的海-气通量.研究结果表明，秋季东海表层海水中COS、DMS和CS₂的浓度平均值分别为（0.14±0.08）、（3.58±2.81）和（0.06±0.06）nmol·L^-1.大气中COS、DMS和CS₂的平均浓度分别为（414.9±107.4）×10^-12、（39.7±29.9）×10^-12和（92.9±55.6）×10^-12，COS是大气中含量最丰富的VSCs.相关性分析表明，海水中DMS与CS₂存在相关性，推测两者具有相似的来源途径.大气中COS和CS₂的浓度相关性较为显著，显示大气中CS₂是COS的主要源.此外，海水中COS、DMS和CS₂都呈过饱和状态，海-气通量平均值分别为（0.45±0.58）、（13.15±12.66）和（0.20±0.22）μmol·m^-2·d^-1，表明秋季东海是大气中3种VSCs的源.     

兰州市大气OPAHs污染特征及潜在来源分析

对兰州市冬季（2016-12-01~07）和夏季（2017-08-03~10）大气气相和颗粒相（PM_1.0、PM_2.5和PM₁₀）中含氧多环芳烃（OPAHs）进行观测,结果显示：Σ₈OPAHs （气相+颗粒相）的浓度范围为1.83~19.28ng/m³,平均浓度为（6.45±3.43） ng/m³.冬季是夏季的2.06倍.冬季颗粒相OPAHs在2.5~10和<1.0μm粒径段均具有较大占比,而夏季则主要赋存于PM_1.0中.9-芴酮（9-FLU）、9,10-蒽醌（9,10-ANT）和苯并蒽酮（BZA）为OPAHs中最主要的几种单体物质,其占比为51.8%~94.9%.气粒分配机制研究结果表明：OPAHs在气粒两相间的分配以吸收机制为主导.基于浓度权重轨迹分析法（CWT）对兰州市大气中OPAHs的潜在污染源区进行了分析,发现其潜在污染源区在冬季主要位于当地及其西北方向位于新疆和青海境内的部分地区,而夏季则主要位于该研究区域的东南方向（定西市、天水市等）和东北方向（宁夏回族自治区中卫市）.     

空气污染及防止

空气质量是环境质量最重要的标志之一。了解空气污染状况,采取防止空气污染的有效措施,在本世纪六十年代以来,突出地引起了科学技术界的注意,得到社会广泛的关注。地球外层的气体形成大气圈,由这圈气体自身物理和化学性质的特定表征,大气自成几个几乎平行的气层。大气和气象