近日，自然资源部中国地质调查局武汉地质调查中心承担的“环北部湾南宁、北海、湛江1∶5万环境地质调查”项目，在广东湛江东海岛成功实施了我国南部沿海地区第一眼巢式监测井，实现了单孔4层地下水的分层监测，成井深度达到290米，是目前自然资源部中国地质调查局成井深度最大的多层监测井。 

新技术新工艺的应用是提升地质调查能力和水平的重要举措，是引领区域地质调查的重要支撑。巢式分层监测技术是自然资源部中国地质调查局水文地质环境地质调查中心在高密封性能监测管材研发和成井工艺完善后推出的地下水分层监测新技术。巢式监测井具有占地面积小、施工成本低、施工效率高、成井深度大等优点。因之前巢式监测井仅应用于我国北方地区，为探索巢式监测井在南方地区的适用性和推广这一地下水监测井新技术，武汉地调中心“环北部湾南宁、北海、湛江1∶5万环境地质调查”项目组在湛江市新技术开发区东海岛东南村部署施工了一眼巢式监测井。该井下入4根PVC-U监测专用井管，井管采用丝扣连接，连接处有O型圈，密封性能良好，还具有耐腐蚀、寿命长、不污染水质等优点。通过分层填砾、分层止水、分层洗井以及分层采样，实现了在单孔中4层地下水的分层监测和取样。

在施工过程中，水环中心钻探室解伟全程进行技术指导，针对沿海细颗粒地层制定了完备的成井工艺方案，确保了该监测井的顺利实施。实施分层洗井后，水温、水位、电导率、氧化还原电位等现场测试结果表明，该监测井分层止水效果良好，完全达到了预期目标。目前，该井采集的第一批地下水样品已送往实验室做进一步分析。

湛江东海岛巢式监测井的成功实施，实现了南方地区大埋深含水层单孔多层监测的目标，为南方地下水监测网络的建设提供了新的技术方法，标志着环北部湾地下水监测网络的初步建成，联合北海大冠沙和海南洋浦地区的地下水分层监测基地，将实现环北部湾地区地下水的分层同步监测。

完井后的监测孔 

近日，地调局武汉地调中心“环北部湾南宁、北海、湛江1∶5万环境地质调查”项目,在广西北海施工完成了我国南方第一口连续多通道地下水分层监测井，成功实现了单孔6层地下水的分层监测，该井连续多通道管外径105毫米、通道通径大于30毫米，成井深度147米。

监测井位于北海市银海区海景大道北侧，距海岸线约70米，采用“地下水多层监测井钻探成井工艺”，在一个钻孔内安装一根连续多通道管材，通过分层填砾、止水成井，在单孔中最多可实现7层地下水的监测和取样。该工艺采用的多通道管材是高密度聚乙烯材料连续挤出的7通道连续管，在井管与钻孔环状间隙间采用了以膨润土为原材料的新型止水粘土球，并在洗井后为监测井安装了孔口保护装置。与传统单管、丛式、巢式地下水监测井工艺相比，该工艺具有建井少、占地小、施工成本低、施工效率高等优点。在施工过程中，地调局水环中心解伟教授三次亲临现场指导，通过工艺改进成功克服了地层松散易垮塌的施工技术难题，最终高质量地完成了该井施工任务。实施空压机洗井后，电导率、氧化还原电位等现场测试结果表明，分层止水效果好，完全达到项目预期目标。目前，该井获取的第一批地下水样品已送往实验室作进一步分析。

该连续多通道地下水分层监测井，不仅在南方地区成功实现了地下水单孔多层分层取样监测的目标，还为南方地下水监测网络的建设提供了新的技术方法，这一工艺将在北海地下水监测等南方地下水监测网建设中得到广泛应用和推广。

连续多通道井管下管施工现场

完井后的监测孔

地球深部上地幔的氧化还原状态控制着岩石的部分熔融，同时影响变价元素、亲铜元素的价态和挥发分的形成，其与岩浆起源、成矿作用乃至大气圈的演化密切相关。例如青藏高原发育大量后碰撞斑岩铜矿床，其形成被认为与幔源超钾质岩浆有直接或间接的关系。当前，多数构造环境下的上地幔氧化还原状态已经得到了较好的约束，如俯冲带的楔形地幔通常是相对氧化的（ΔFMQ = 0 to +3），而克拉通地幔（ΔFMQ = −4 to −2）和大洋地幔（ΔFMQ = −1.2 to −0.4）是相对还原。相比之下，造山带之下的上地幔氧氧化还原状态研究程度较弱，有关造山带之下的上地幔逸度（fO2）数据较少，且变化范围较大（ΔFMQ = –4.5 to +2.6），影响造山带上地幔fO2变化的机制也尚未得到很好的限定。

针对上述科学问题，自然资源部中国地质调查局地质研究所杨志明研究组选择青藏高原南部后碰撞（~25-8 Ma）超钾质岩中的二辉橄榄岩包体开展详细研究，首次报道了喜马拉雅造山带之下的上地幔fO2，以及超钾质岩浆从地幔源区到浅部地壳上升过程中的fO2变化。本次研究结果进一步暗示，后碰撞时青藏高原岩石圈地幔高fO2，有利于Cu、S等成矿物质从深部到浅部地壳的迁移，这可能是青藏高原大量发育后碰撞斑岩铜矿的关键。

图1. 藏南后碰撞超钾质岩及其内地幔包体的ΔFMQ vs. T (A)、P (B)和全岩Mg# (C) 图解

　　研究表明，二辉橄榄岩包体的fO2范围为ΔFMQ = +0.5 to +1.2（图1A，B），指示藏南~25-8 Ma时岩石圈地幔相比克拉通和大洋地幔更加氧化，大致落在俯冲带楔形地幔的fO2范围内。矿物学证据显示，源自俯冲于藏南陆壳之下的新特提斯洋壳和印度陆壳的富水流体和/或熔体对藏南岩石圈地幔的交代作用，很可能导致了其fO2的升高。此外，超钾质岩浆在从56km的古深度上升到15km的过程中，ΔFMQ从+0.8升高至+3.0（图1C）。这一fO2从深部到浅部过程的升高规律，与深部粗面安山质岩浆至浅部粗面质岩浆结晶分异过程中钛铁矿、硫化物和橄榄石含量降低等规律一致。因此，结晶分异作用，这一壳内岩浆演化过程，很可能导致了幔源岩浆fO2的变化，幔源岩浆fO2不能简单用来代表其源区氧化还原状态。

本研究得到国家自然科学基金委、科技部重点研发计划项目资助，研究成果近期在线发表在著名地学期刊《Geology》上（Li, W.K., Yang, Z.M., Chiaradia, M., Lai, Y., Yu, C., and Zhang, J.Y., 2020. Redox state of southern Tibetan upper mantle and ultrapotassic magmas, Geology, doi: 10.1130/G47411.1）。原文链接：https://doi.org/10.1130/G47411.1

为推动全国地质与地球化学分析、X 射线光谱分析技术的进步与发展，促进不同学科、不同领域间的国内外学术交流，“第十一届全国地质与地球化学分析暨第十二届全国X射线光谱学术报告会”于2019年9月25—26日在海南海口市成功举办。本次会议由中国地质学会主办，中国地质学会岩矿测试技术专业委员会承办，自然资源部中国地质调查局国家地质实验测试中心协办。中国地质调查局直属单位、省级地勘单位，中国科学院和中国地质大学等高等院校，核工业、冶金、环境保护等相关行业的科研院所、分析测试机构及仪器设备制造企业等约200名代表参加了本次大会。 

开幕式上，中国地质学会岩矿测试技术专业委员会主任委员罗立强研究员致辞，回顾了十七年来历届全国地质与地球化学分析会议的发展历程，对长期支持我国地质与地球化学分析及X射线光谱分析事业发展的广大科研人员和分析科学家们表达了诚挚谢意，对广大年轻地质科技人员致予了深切厚望，深情寄语我国地质与地球化学分析及X射线光谱分析事业前途光明。

大会特别邀请了七位国内外知名专家作大会主题演讲。国家自然科学基金委员会副主任、中国科学院侯增谦院士以“地球科学发展战略构想”为题，介绍了基金委以明确资助方向、完善评审机制、优化学科布局三大任务为核心的重大部署，阐述了国家自然基金在鼓励探索，突出原创；聚焦前沿，独辟蹊径；需求牵引，突破瓶颈及共性导向，交叉融通等四方面的资助构想，并就宜居地球所涉及的地球深部、外层空间、深海大洋、地球系统等四大领域的重大地球科学问题和发展战略与布局，进行了深度解读。美国哥伦比亚大学Benjamin Bostick博士阐述了毒性元素砷的环境归趋和迁移行为，分析了影响溶解性砷的控制因素，以微生物群落、地球化学热力学和动力学等研究为基础，利用X射线荧光光谱、X射线吸收光谱和扫描电镜等综合研究手段揭示了氧化还原过程在砷活化和迁移中的重要作用。日本京都大学Ryohei Tanaka博士作了偏振X射线荧光光谱分析的报告，评价了不同材质偏振器的分析性能，提出了用高纯度轻元素丙烯酸为偏振器以获得最佳激发效果的建议。中国科学院上海高等研究院邓彪研究员介绍了同步辐射X射线成像技术和X射线计算机断层扫描（XFCT）成像方法及其在地质科学、能源材料、工业催化、生命科学、环境科学方面的研究进展。清华大学姚文清教授在“纳米材料表界面反应行为研究”报告中，针对光催化技术在污染控制中的关键科学问题，解析了通过纳米结构调控和掺杂结构等途径、增强污染物降解活性和可见光利用效率的研究思路与进展，为促进和提高环境污染物的修复治理效率提供了有效途径。

自然资源统一管理、生态保护与修复总体需求对生态地质调查提出了新要求，生态地质调查涉及地球系统不同层圈、不同对象、不同要素，在研究过程中需要多种分析测试技术联用来解译地质现象和地质过程。自然资源部中国地质调查局成都地质调查中心杜谷教授级高工阐述了新时期生态地质调查的内容、目标、任务、关注点和预期成果，强调应积极探索联合分析测试技术，提高生态地质调查质量和水平。当前，贵金属（金银和铂族元素）等关键矿产资源的勘探开发与利用已上升为国家战略，这些元素丰度低，在样品中分布不均匀，分析难度大。河南省岩石矿物测试中心王烨教授级高工在“地质样品中贵金属元素的预处理方法研究进展”报告中，深入剖析了火试金法、碱熔融法、酸溶法等样品分解方法以及吸附法、碲共沉淀法、离子交换法等分离富集技术的特点，指出需要在现有贵金属分解方法基础上，开发高效快捷、低本底低污染的样品分解方法，拓展现有分离富集技术，加强生物吸附剂等节能型富集材料的应用和产业化研究，同时要加大贵金属元素标准物质研制工作，以满足分析测试的要求。

为推动和促进全国地质分析青年科技人才的成长，本次学术报告会还同时举办了“第五届全国地质与地球化学分析青年论坛”。参加本届论坛演讲43人，通过现场报告和专家无记名投票，评选出了一、二、三等奖和优秀奖获得者。全国地质与地球化学分析青年论坛旨在为我国40岁以下地质分析青年科技人才提供全面展示其创新思想和科技水平与能力的平台。论坛自2011年开启以来，注重引领、提倡独特的研究思想，推进人才发展战略，发掘和培养优秀青年人才。

本次会议收录论文107篇，会议现场讨论活跃，交流气氛浓厚，充分展示了地质分析与X射线光谱分析科研人员近年来在贯彻落实习近平新时代中国特色社会主义思想对地质工作提出的一系列新任务和新要求方面所取得的突出成果。会议还深入探讨了在资源环境和地球系统科学发展过程中所面临的分析技术与方法疑难问题，对于促进分析科学的发展具有重要意义。

大会会场

院士报告

外宾报告 

青年论坛颁奖 

国家地质实验测试中心向瑞金市人民政府移交土地质量调查成果并进行科普宣传

地球化学生物技术处理酸性矿山废水现场

仙桃市富硒办公室等向测试中心赠送锦旗

生态环境是人类生存最为基础的条件，是我国持续发展最为重要的基础。国家地质实验测试中心所属自然资源部生态地球化学重点实验室近年来在矿山酸性废水处理、复合性污染土壤修复、土地质量调查、大气中持久性有机污染物示踪研究等方面取得了显著进展，为改善地球环境作出了贡献。让我们一起来了解他们保护地球家园的行动。

卡住污染的源头

——地球化学生物修复技术处理酸性矿山废水

谭科艳

金属硫化物矿山在开采、冶炼过程中，会产生含有大量金属离子及硫化物的酸性废水。若这种酸性矿山废水直接排放到地表水中，就会使其中的金属和硫元素在底泥中富集，并对周边生态环境及人体健康造成严重危害。

目前，针对酸性矿山废水的处理技术主要有以下几种：一是中和处理技术，通过向废水中投放碱性中和剂（石灰、硫化钠、碳酸盐矿物等）来实现废水处理。中和法是传统的处理方法，虽可实现一定的废水处理目的，但存在不易控制、处理效果差的问题。二是微生物处理技术，通过具有特定功能的微生物对废水中的污染物进行富集、转化、矿化等来降低其有效性和迁移性。微生物处理技术具有成本低、效率高的特点，但存在稳定性差的问题。三是人工湿地处理技术，人工湿地由人工基质和水生植物组成，通过土壤—植物—微生物系统来对废水进行净化，但存在占地面积大、处理周期长的问题。四是渗透—渗析处理技术，具有分离效率高、无相变、节能的特点，但存在修复费用高的问题。

为了解决上述技术瓶颈问题，国家地质实验测试中心设计了一套地球化学生物技术处理酸性矿山废水的系统，提高了酸性矿山废水处理效果，增强了系统稳定性，且不会造成二次污染。

该中心在江西德兴铜矿酸性矿山废水排放源头建立了一个示范点，设计了铁去除、硫酸盐还原、硫回收、锰去除和末端净化单元，利用当地底泥驯化的SRB，在厌氧条件下通过代谢使能量和电子转移（氧化还原反应），进行硫酸根离子的还原和硫化铜的回收；利用曝气和氧化细菌的方法将大量的铁、锰转化为氧化物进行絮凝沉淀；利用天然矿物材料强大的阳离子交换吸附能力去除微量有毒重金属；并调节pH值到中性以达到减少污染排放和对下游生态环境的影响，达到国家污水综合排放标准。针对pH值极低，含大量铜、锰重金属，含大量铁，以及极高浓度的硫酸根离子的AMD，设计方案理论上达到重金属去除率80%以上，具有结构简单、成本低廉、控制容易、处理效率高、净化效果好、能耗低的优点，针对德兴铜矿排放废水的特点提供了技术解决方案。

本技术不仅将污染修复工作放到铜矿AMD的源头排放点，卡住污染排放的根本，真正做到矿山修复治理的源头防控，而且形成了从上游技术研发到下游应用的完整链条，迈出了修复技术现场应用的关键一步，同时也体现了国家地质实验测试中心的技术引领地位，开创了中心与地方企业融合发展的新局面。

彻底去除土壤中的重金属

——EK-PRB/SS联合技术修复复合污染土壤

黄园英

随着我国产业转移政策的实施和城市“三旧”改造的加快，因工业企业关停转而遗留的“棕地”不少于50万块，主要表现出多源、复合、持久、面广、量大等特征，其中，无机污染（以重金属为主）、有机污染以及二者的复合污染均较为突出。这些日益增多的污染场地将对环境和公众健康构成巨大威胁，成为影响和制约城市可持续发展的重要因素。电动修复因具有适用于低渗透性土壤和同时去除多种污染物的优势而受到广泛关注。由于土壤组成、污染物类型、性质等不同，特别是在不同污染物同时存在的复合污染情况下，单一修复技术往往难以达到修复目标，因此，不同修复技术的组合应用越来越受到重视。

依托部公益性科研专项《电动力学与PRB技术联合修复有机氯和镉、铬（Ⅵ）污染土壤》，针对重金属—有机氯复合污染土壤，国家地质实验测试中心研发了一种新型、绿色环保的土壤修复技术——电动力学—渗透反应格栅技术（EK-PRB）。项目自主研发的EK-PRB装置及工艺，以绿色环保的太阳能供电为主，电动力装置与PRB采用原位连接方式，PRB反应介质为来源广泛、价格低廉的天然材料等组成，失效后可随时更换。阴阳极采用特殊的摆放方式，克服了以往阴阳极作用距离短，电场分布不均匀的缺点，使得EK-PRB技术应用于野外现场污染场地修复成为可能，打破了以往大部分电动修复研究仅停留在实验室阶段的局限。野外现场小试结果表明，EK-PRB技术对“活动态”重金属和有机氯能同时去除，土壤中重金属镉、铬“活动态”去除率大于50%，总六六六和总滴滴涕去除率大于90%。

而对于多重金属复合污染土壤，采用自主研发的电动力学—稳定化（EK-SS）修复装置和修复方案，重点解决了如何使土壤中的多种重金属同时快速定向运动和如何将EK-SS的具体修复方案和修复装置实用化两个技术难点。典型示范结果表明，该技术对污染土壤中各种形态的重金属（包括铜、铅、锌、镉、汞和砷）都有去除作用。经过48小时处理，土壤中大多数重金属浓度可降低70%左右，电动修复的成本由每立方米2500元降低至565元左右。

EK-PRB/SS技术已形成了有机—重金属或多种重金属复合污染场地的修复方案和配套修复装置等创新性成果，并通过现场小试和典型示范说明其应用效果，初步评估其快速、高效和经济实用性。另外，该技术为“永久性”修复技术，将重金属或有机物从土壤中彻底去除，消除了重金属重新活化的风险隐患，且适用范围广，经济效益高，二次污染少，因此在污染场地原位修复方面将有广阔的应用前景。

生态环境调查的新利器

——精准高效绿色的环境有机分析技术

饶竹

环境中持久性有机污染物、药物、个人护理品、合成麝香及紫外吸收剂等新型污染物对生态环境和人体健康具有潜在威胁，其调查与评价是生态地球化学学科发展的新需求。一年来，国家地质实验测试中心先后建立了气相色谱—质谱、气相色谱—三重四极质谱法测定水、土壤中合成麝香及紫外线吸收剂，以及液相色谱三重四极质谱分析方法测定水、土壤中10种全氟化合物的新方法。这些方法高效、快速、准确，已应用于生态区地球化学样品分析，研究成果相继发表在国内外期刊上，达到国内外先进水平。

自动绿色有机污染物分析技术既是当前分析技术发展的方向，也是生态文明建设发展的需要。2019年，中心围绕自动绿色技术，开发了自动顶空—全二维气相色谱测定短链氯化石蜡分析新方法，样品用量由1升减为10 毫升，无需有机溶剂，避免了有机试剂造成的二次污染。该方法已成功应用于北京地区地下水、湖水、河水中的短链氯化石蜡测定，为生态环境调查提供了新的科学手段。

抗生素污染是生态地球环境研究的新课题。中心利用超高分辨率液相色谱—质谱联用仪建立了自动在线固相萃取—超高效液相色谱—高分辨质谱分析平台，实现了地下水中40种抗生素自动化识别、确证与定量分析，在无标准品情况下，对批量地下水样品中近200种目标物进行自动化识别，样品用量仅需10毫升，全部检测时间仅1小时，大幅减少了样品前处理时间、有机试剂用量和野外采样工作量，有助于提高地下水资源质量调查与监控的效率。

此外，该实验室还完成了“DZ/T0064.72-201x 地下水质检验方法”中敌敌畏、甲拌磷、乐果、甲基对硫磷测定 气相色谱法等4个地下水标准的报批；完成了“地下水43种极性农药测定 液相色谱—质谱”“地下水 38多环芳烃衍生物测定 气相色谱—质谱法”等6个标准方法研制工作，形成了地质行业有机污染检测标准新架构，将现行有效的“DZ/T 0064-93地下水质检验方法”中13项有机污染物检测指标扩展至265项，大幅提升有机污染检测标准化水平；有力支撑了“DZ /T 0290-2015地下水水质标准”“GB/T14848-2017地下水质量标准” “DZ/T 0307-2017地下水监测网运行维护规范”标准的实施。

这些新技术新方法已成功应用于雄安新区水土有机污染现状调查、贵州南明河抗生素赋存水平调查、污水回灌影响下的北京市地表水中药物与个人护理品分布特征与评价，以及河南洛阳、山西晋中等污染场地地下水有机污染筛查，有利支撑了生态文明建设，促进了生态地球化学学科的发展。

发掘瑞金特色土地资源

——土地质量调查助力精准脱贫攻坚

刘斯文

2017年以来，国家地质实验测试中心承担了自然资源部中国地质调查局“支撑服务赣州六县精准脱贫攻坚地质调查”工作，瑞金市1∶5万土地质量地球化学调查是其中的一部分。为高质量完成该项任务，中心调集能兵强将、充分发挥测试分析专业优势，在标准要求基础上增加了特色农产品中钾、钙、磷、铁、锗等8种有益人体健康元素的测试分析，为最大程度地发掘瑞金市特色土地资源和名特优产品提供测试分析数据支撑。

瑞金市1∶5万土地质量调查涉及7个乡镇，面积400平方公里，基本覆盖了瑞金盆地的农耕区。此次土地质量调查是自20世纪80年代瑞金市第二次土壤普查以来最为全面的一次体检，也是对“藏在深闺人未识”的特色土地资源、特色农产品的一次全面发现。

调查发现，瑞金市土壤环境质量优越，清洁土壤面积约占98%。富硒土壤面积达31平方公里，呈北东—南西向，分布于瑞金盆地、河谷边缘的黄柏乡、沙洲坝镇、云石山乡等地区。富锌土壤面积达70平方公里，连片分布于瑞金盆地内的壬田镇、叶坪乡等地区。调查还发现富硒、富锌特色农产品，比如：富硒、锌、铜、钙、钾的莲子、花生，富硒杨梅、水稻，富硒、富锰茶叶。其中，瑞金莲子中的硒、钙平均含量是普通莲子含量的4倍。项目查明，瑞金市无公害土壤和绿色食品产地面积占比高达95%。其中，AA级绿色产地占48%、A级绿色产地47%，共圈定绿色富硒、富锌农业产业基地16个。

2018年12月，国家地质实验测试中心向瑞金市人民政府移交了《赣州市瑞金市1∶5万土地质量地球化学调查成果报告》和《瑞金市绿色富硒、富锌特色农业基地档案集》。瑞金市人民政府表示，地球化学调查成果对于瑞金市脱贫攻坚，发展地方经济、脱贫致富、生态文明建设等诸多方面具有非常重要的应用价值。部分富硒、富锌农业基地已经实现成果转化应用，带动了近万人口脱贫，取得了显著的社会和经济效益。

助力仙桃打造富硒农都

——土地质量调查服务地方经济发展

刘久臣

国家地质实验测试中心承担的《湖北典型地区1∶5万土地质量地球化学调查》项目， 2016～2018年在湖北省江汉平原仙桃市开展1∶5万土地质量地球化学调查示范。调查结果显示，仙桃市土地环境质量优良，营养元素丰富，在完成的605平方千米调查面积中，发现富硒土地资源250平方千米。依靠调查成果，项目组积极与地方政府对接，服务社会效果显著。

土地质量地球化学调查成果应用于仙桃市自然资源局于2017年开展的永久基本农田划定工作，在国土管理与资源利用中发挥了重要作用。结合仙桃农业发展方向，国家地质实验测试中心协助仙桃市政府编制了《仙桃市富硒产业发展规划》，规划至2021年将着力打造40万亩富硒水稻、30万亩富硒油菜、20万亩富硒蔬菜、10万亩富硒瓜果和莲藕的“四三二一”工程，建成六大富硒板块、百万亩富硒产业基地，一个富硒产业园、富硒产品物流中心和交易中心。

围绕硒元素的科普与开发，国家地质实验测试中心协助仙桃市建设了中国首家以“硒元素”为主题的科普性展览馆“中国硒馆”。该场馆将于2019年6月开馆，届时将成为仙桃市“荆楚富硒粮仓，中国富硒农都”建设上的一张新名片。此外，还协助地方进行富硒产业的宣传推介工作，为地方进行科普讲解，在地方电视台、报纸等宣传媒介推介项目成果，吸引更多富硒产业落户仙桃。截至2018年底，仙桃市已建成富硒农产品基地45万亩，富硒产业规模达14.6亿元，从事富硒产业企业总数15家，富硒产品商标数5个。

国家地质实验测试中心还协助仙桃市组建了湖北省食用富硒农产品监督检验检测中心，为富硒产业发展技术攻关及产品质量安全提供保障。目前，该检测中心已完成100多个大宗农产品的富硒检测，开展了8个富硒农产品标准化生产科研试验示范。

仙桃市自然资源局、仙桃市农村工作领导小组办公室、仙桃市富硒农产品开发领导小组办公室、仙桃市西流河镇人民政府对项目成果给予了高度认可，并期待与国家地质实验测试中心在富硒农产品开发与测试上继续保持合作，让富硒产业在乡村振兴事业中发挥更大的作用。

揭开雾霾产生的自然条件之谜

——东亚季风区大气颗粒物7Be纬度分布规律探索

杨永亮 盖楠

宇宙射线成因核素7Be（半衰期53.3天 ）来源于平流层底部和对流层顶部，是宇宙射线同大气中的氮和氧原子相互作用的产物， 7Be 在大气中的浓度不受人类活动影响、无地表污染源、可经大气运移，是一种有效的大气气溶胶示踪剂。

在中国地质调查局地质调查项目及国家自然科学基金项目的支持下，国家地质实验测试中心较为系统地开展了对处于中国东亚季风区内的纬度范围为19°N～53°N的7Be的大气沉降通量、土壤中累积量、大气气溶胶中含量在不同季风条件下的纬度分布规律以及7Be对典型大气中持久性有机污染物的示踪研究。

通过在中国五个不同纬度城市（低纬度的广州、中纬度的苏州、北京、青岛以及高纬度的黑河市）大气气溶胶中7Be和典型持久性有机污染物（有机氯农药和多氯联苯）的同步观测，发现我国东亚季风区不同纬度城市近地表大气气溶胶中7Be浓度的年平均值与纬度之间的关系服从正态分布规律。

持久性有机污染物会吸附在大气颗粒物上随大气环流远程迁移。为此，项目组开展了我国东亚季风区不同季节大气颗粒态和蒸汽态有机氯农药六六六和多氯联苯的纬度分布研究。研究证明，以宇宙射线成因核素7Be作为大气环流的参照系，可以解释东亚季风区大气环流对持久性有机污染物纬度分布现象。7Be可作为大气污染物远程迁移研究的一个有效的地球化学示踪剂。

此外，为了有效鉴别京津冀地区自然条件因素和人类活动因素对雾霾发生的影响，正在开展的大气气溶胶中7Be的纬度分布研究，根据风向在京津冀地区布置多个采样点，在观测7Be的同时也对一些重要污染物进行观测。该研究对大气环境地球化学研究以及对雾霾的预测、预报具有一定的科学意义和应用价值。

项目组通过对不同地区大气沉降通量的同步研究，对7Be的地球化学行为有了更深入的了解，并对大气污染物远程输送、沉降的中、长期变化及跨境迁移规律的探明提供了重要数据；同时，对雾霾的成因、发生过程及机理进行深入分析，研究成果将对我国中纬度地区大气污染及雾霾的防控具有重要意义。

2018年7月3日，《自然通讯》(Nature Communications)在线发表了中国地质调查局地质研究所朱祥坤研究员课题组、南京大学凌洪飞教授课题组与国内外其他单位的合作研究论文“埃迪卡拉纪—寒武纪转折期海洋氧化-还原状态与动物演化的耦合关系（Coupling of ocean redox and animal evolution during the Ediacaran-Cambrian transition）”。该成果以氮同位素为主要研究手段，发现距今约5.51-5.15亿年前的埃迪卡拉纪—寒武纪转折期海洋氧化-还原状态呈现阶段性波动变化，时间上与早期后生动物的阶段性辐射和灭绝事件高度吻合。这一新的研究成果不仅有助于解决该时期古海洋氧化程度的争议，还为解答地球动物的“寒武纪大爆发”之谜提供了新的视角，是地球生命与环境协同演化领域的一项重大研究进展。

埃迪卡拉纪晚期-寒武纪早期是后生动物起源和早期演化的关键时期，几乎现代所有的动物门类在一个较短的时期内快速出现，海洋生态系统也接近现代水平，被称为“寒武纪大爆发”。这一快速生物演化事件是自达尔文1859年《物种起源》发表以来一直未解的生物进化论之谜。目前，这一时期生物的快速演化是否与地球环境变化密切相关是破解进化论谜题的焦点之一，其中大气和海洋的氧化状态成为学界备受关注但存在争议的热点。氮（N）作为生物有机大分子（如蛋白质与核酸）的重要组成，是生命活动的重要营养元素之一，同时氮的地球化学循环与海洋的氧化还原状态密切相关。因此，氮的地球化学循环是连接古海洋氧化还原状态与生物演化的桥梁，可为解决上述问题提供重要证据。

基于不同氧化-还原环境中氮循环和氮同位素组成（δ15N）的差异性原理，论文作者分析、整理了华南扬子地区和哈萨克斯坦Malyi Karatau地区多个剖面上的埃迪卡拉系-寒武系地层中的碳、氮同位素数据，发现氮同位素和碳同位素组成演化曲线存在很好的耦合关系，并且碳、氮同位素的正、负漂移分别与生物的阶段性辐射和灭绝事件在时间上也高度吻合（图1）。结合前人研究结果，论文作者提出埃迪卡拉纪以来海洋氮储库的增加，为浮游真核藻类的繁盛提供物质条件，生物链与生态系统的变革最终导致海洋环境的进一步氧化，为后生动物的起源和快速演化奠定了基础。同时，受氮等营养元素供给过剩的影响，该时期大陆架边缘盆地发生多次大规模海水缺氧事件，导致该时期生物发生多次灭绝事件。这一最新研究成果详细地刻画了氮等营养元素控制、影响海洋的初级生产力和氧化-还原状态的新机制，肯定了氧气对于后生动物演化的重要意义，进而为科学家揭秘生物与环境协同演化提供一个新的视角。

该项研究得到国家自然科学基金、中国地质科学院科研基金、中国科学院战略性先导科技专项（B类）、国家留学基金、中德和中英合作项目等的联合资助，论文的第一作者为王丹博士，2015年毕业于南京大学地球科学与工程学院，现为中国地质科学院地质研究所在站博士后。

埃迪卡拉纪-寒武纪过渡时期（5.51-5.15亿年）海洋碳、氮同位素综合曲线与重大生物事件关系图