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    为进一步提升服务生态文明建设的有机分析测试能力,中国地质调查局武汉地调中心实验测试室(同位素地球化学研究中心)近日联合湖北省地质实验测试中心环境与油气室,组织召开了生态环境地质有机分析技术交流会。

    会上,4名青年技术骨干分别围绕超高效液相色谱仪、气相色谱仪、气相色谱-质谱联用仪在水质、土壤和沉积物中多环芳烃、挥发性有机物、半挥发性有机物及石油烃的分析测试应用进行报告交流,详细介绍了有关仪器的工作原理、分析过程中的关键技术、典型问题的解决方案和质量控制的关键要点等内容,并与参会人员就采样要求、测试难点与注意事项等进行了深入讨论交流。

    会议促进了双方青年科技人才成长及有机分析技术能力提升,从事相关实验技术研发和地质调查研究的40余名科技人员通过现场+视频的方式参会。

    生态环境地质有机分析技术交流会现场

     
    聚焦生态文明建设需求 着力有机分析能力提升

    近日,雄安新区首批3个3500米深度地热勘探钻孔顺利开钻,标志着雄安新区深部地热勘查工作正式启动。

    为打造“采灌均衡、深浅联用、清洁高效、永续开发”的地热资源利用全球样板提供技术支撑,是雄安新区第二阶段地质调查工作主要任务之一。在第一阶段工作结束后,按照雄安新区地质调查总体方案要求,将在第二阶段进一步勘查评价地热资源开发潜力。

    首批施工的地热勘探孔位于容城地热田,主要目的是勘查容城地热田的热储结构,评价浅部岩溶热储采灌均衡条件下可持续开发利用潜力,探测深部地热资源第二空间。

     

    雄安新区深部地热勘查工作正式启动

    一、河北沧州平原区地下水与地面沉降国家野外科学观测研究站

    河北沧州平原区地下水与地面沉降国家野外科学观测研究站(简称沧州国家站)依托单位为中国地质环境监测院和中国地质科学院水文地质环境地质研究所,属于“一站多点”形式,包括沧州主站、正定副站和通州、大兴、滨海新区、雄安新区、衡水、正定等5个观测点,总占地约10万平方米。

    以获取长期连续稳定的高精度、高质量地下水与地面沉降科学观测数据为核心,分别考虑了影响地下水降落漏斗与地面沉降的活动断裂、软土、重大工程建设、地下空间开发利用等因素,重点开展地下水与地面沉降观测技术方法研究、地下水降落漏斗与水平衡响应关系研究、地面沉降演化机制及防控对策研究、重点区域地面沉降风险评价等4方面研究。

    沧州国家站主要观测地下水动态、水分通量、沉降量、孔隙水压力等4大类指标7项具体观测内容,最早自2008年开始数据观测,累计接收数据154万条。目标是建成世界一流的科学观测研究设施和具有重要国际影响的人才培养与交流合作平台,大幅提升我国地下水保护利用与地面沉降防控科学研究水平,为京津冀地区水安全、粮食安全、生态安全、城镇安全和重大工程安全提供可靠的科技基础支撑。

    二、自然资源部地下水科学与工程重点实验室

    自然资源部地下水科学与工程重点实验室,始建于1990年3月,依托单位为中国地质科学院水文地质环境地质研究所,是自然资源部系统首个以地下水环境同位素示踪与测年技术为核心的权威实验室,是国际原子能机构的长期合作单位。

    重点实验室聚焦国家重大战略需求和地下水科学与工程前沿基础,依托拥有的加速器质谱仪、多接收电感耦合等离子体质谱仪、大型MAT 253稳定同位素比质谱仪、液相色谱—质谱联用仪、超低本底闪烁谱仪、惰性体质质谱计等大型设备,以地下水循环演化基础研究、地下水可持续性应用基础研究和重大关键技术研发为主要研究方向,构建完整的(年龄从数百万年至今)地下水测年技术方法体系与应用示范。

    重点实验室自主研发了地下水同位素测试及其他测试前处理装置的技术开发和改造工作15项,其中痕量惰性气体核素激光冷却技术、水中低水平氚测试技术、地下水14C年代测定真空脱气鼓气法采样技术达到国际同类实验室水平,并研制了一系列地下水同位素国家一级标准物质,通过技术研发促进了水文地质环境地质相关学科发展。

    三、自然资源部岩溶动力学重点实验室

    自然资源部岩溶动力学重点实验室依托单位为中国地质科学院岩溶地质研究所,成立于1997年,是自然资源部成立最早的实验室之一,建有丫吉试验场、毛村地下河观测站、官村地下河观测站等野外研究场地。

    重点实验室坚持以地球系统科学为指导,以岩溶动力学与资源环境为研究核心方向,具体包括:岩溶动力学与水文水资源、岩溶沉积记录与全球变化、岩溶作用与碳循环规律及源汇效应评价、岩溶生态系统演变与可持续利用,实现岩溶探测方法、岩溶水野外观测技术、岩溶水数值模拟等研究方向的创新。

    重点实验室围绕我国南方具有代表性的峰丛山区岩溶泉系统,进行岩溶含水介质结构和水动力场研究,建立岩溶含水系统物理模式及其相应的数学模型。自1986年持续开展表层岩溶带、岩溶泉、地下水水位的数据积累,评价了石漠化恢复的水文效应。建立了反映南方岩溶水运动规律和调蓄机制的空间分布式数学模型。今后将继续促进岩溶含水层的研究与水资源可持续管理的结合,为实现岩溶地区“绿水青山”和“低碳发展”提供更多具有推广应用前景的科技成果。

    四、自然资源部陕西榆林地下水与生态野外科学观测研究站

    自然资源部陕西榆林地下水与生态野外科学观测研究站,始建于2010年,依托单位为中国地质调查局西安地质调查中心,属于“一站多点”形式,包括红石峡主站、红石桥副站和植物园观测点、林场观测点、小壕兔观测点等。

    观测研究站以解决水与生态的关键科学问题为目标,开发植被生态与水的动态监测技术,研究大尺度的植被生态和地下水关系,提出流域尺度植被指标与地下水位变化的耦合方法,揭示场地尺度植被利用地下水规律,建立识别优势植被对地下水依赖程度的方法体系,为基于生态环境保护的地下水开发利用提供科学依据。

    采用分析根系耗水来源的氢氧同位素技术,揭示了旱柳、杨树等乔木生长受水分胁迫机理以及水分恢复期植被根系吸收水分来源与分配机制,计算出毛乌素沙地与黄土高原过渡地带旱柳、杨树等乔木人工栽植间距应大于6.4米,为毛乌素沙地等干旱区植被生态环境防治提供了科学依据。

    (作者系中国地质调查局科技外事部科研处四级调研员)

     
    地下水相关科技创新平台简介

    近期,自然资源部中国地质调查局武汉地质调查中心同位素实验室,依托RESOlution LR 193nm激光剥蚀系统LA和多接收电感耦合等离子体质谱仪MC-ICP-MS,成功建立了锆石Hf同位素组成LA-MC-ICP-MS微区原位分析方法。

    应用该方法对锆石标准Plesovice91500进行了Hf同位素组成分析。其中Plesovice134176Hf/177Hf比值测定平均值为0.282479±0.00000191500126176Hf/177Hf比值测定平均值为0.282297±0.000002,分别与其推荐值在误差范围内一致。表明该分析方法的正确度、精密度等技术指标达到同类实验室的先进水平。与锆石U-Pb LA-ICP-MS测试流程类似,测试人员仅需选好锆石测试点位即可进行全自动分析,操作过程简单。值得指出的是,将LA同时与ICP-MSMC-ICP-MS联用,可开展锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成的同时测定,但该分流同测技术的精度与稳定性还需进一步验证。

    上述方法的建立拓宽了同位素实验室的测试服务范围,将为广大地质科技人员提供更快更好的同位素测试服务,为地调科研提供更强有力的技术支撑和保障,助推武汉地调中心同位素地球化学学科的不断发展。

    同位素比值统计图(测试次数为锆石标准次,单点测试值的误差为两倍标准误差,图中实线代表多次测试的平均值,虚线代表推荐值的范围)

    武汉地调中心成功建立锆石Hf同位素组成激光微区原位...

    2013年1月10-11日,中国地质科学院在北京召开了2012年度科技成果汇报交流暨十大科技进展评选会。来自国土资源部、教育部、中国科学院、国家自然科学基金委员会、中国地震局、中国石油化工集团公司等部门54位院士、专家组成的评选委员会,经过认真、严谨的评审和投票,评选出中国地质科学院2012年度十大科技进展和特别进展。

    特别进展:深部探测技术与实验研究专项(SinoProbe)与国际同步  

    中国地质科学院董树文研究员、李廷栋院士及深部探测专项团队在财政部、科技部支持,国土资源部组织实施下,成功实现了技术创新与重大科学发现的并举,完成了6000km深地震反射剖面,使我国进入国际深部探测大国的行列,建立了全国大地电磁参数网和地球化学基准网,实施的6口科学钻探获得重要发现,实现矿集区立体探测,关键地区地应力监测、岩石圈动力学模拟、大陆地壳结构与演化研究取得长足进展,探测仪器装备研制取得重要突破。专项被认为是我国由地质大国向地质强国转变的标志性重大地学计划,在世界地球科学领域具有很强的影响力,具有经济社会意义巨大创新价值,在大科学计划组织实施方面做了有益的探索,为实施“地壳探测工程”重大科技专项奠定了坚实基础。专项被两院院士评为 “2011年度中国科技十大进展新闻。

    大漠中的地震探测

    2012年度十大科技进展:  

    1、世界首幅数字化1:500万国际亚洲地质图编制完成  

    我国地质学家主导编制数字化1:500万国际亚洲地质图,获得高度评价。地质研究所任纪舜院士研究团队在地质调查项目资助下,按照世界地质图委员会相关决议,联合欧亚20个国家130余位科学家,历时7年,共同编制完成1:500万国际亚洲地质图,在ArcGIS平台建立地质图空间数据库。图幅范围西起阿尔卑斯,东到马里亚那海沟,北至北冰洋,南到爪哇海沟,包括亚洲大陆、欧洲大部、非洲东部、澳大利亚西北部、菲律宾海、印度洋北部及西太平洋部分地区。国际评审委员会认为,1:500万国际亚洲地质图是当代地质编图杰作,具有里程碑意义。

    1比500万国际亚洲地质图

    2Hf同位素填图揭示青藏高原南部地壳生长过程与成矿  

    应用锆石Hf同位素示踪新技术,揭示青藏高原南部岩石圈结构、地壳生长过程及控矿作用,取得重要创新研究成果。地质研究所侯增谦研究团队在国家重点基础研究发展计划(973)项目资助下,通过Hf同位素填图,发现拉萨地体中央为前寒武纪微陆块,两侧为幔源物质注入的新生地壳;特提斯俯冲造山和印度—亚洲大陆碰撞导致微陆块发生垂向增生和侧向增生,对成矿金属来源和矿床分布产生显著控制作用。斑岩铜矿床产于新生下地壳区,矽卡岩型铁铜矿床发育在陆块内部及再造边缘,铅锌矿床则发育在残存的微陆块内部及边缘,深化了对碰撞造山带区域成矿规律的认识。

    青藏高原南部Hf同位素填图及成矿系统分布

    3、柴达木盆地古环境重建与成矿作用研究卓有成效  

    柴达木盆地科学钻探工程揭示古环境变化与成矿过程。矿产资源研究所郑绵平院士研究团队在地质调查项目和国家自然科学基金联合资助下,在柴达木盆地东部获得1.17Ma以来高精度年代学数据和高分辨率古环境记录,揭示晚更新世晚期以前一百余万年处于凉温或偏暖湿的古气候环境;在柴达木盆地西部发现第四纪早期发育15期冬季风强盛的冷期沉积,在柴达木盆地中部发现冬/夏季风重要界线和柴中成盐突变带。合理厘定察尔汗含钾盐矿层,提出高山深盆多级盐盆地迁聚成钾模式,分析了三湖区第四纪生物气成因和控制因素,为柴达木盆地资源评价提供了重要依据。

    柴达木察尔汗盐湖第一个全取芯深孔QC-1岩芯略图

    4、青藏高原南部变质作用和构造演化取得创新性进展  

    地质研究所大陆构造与动力学国家重点实验室张泽明研究员、董昕助理研究员团队在地质调查项目资助下,对拉萨地体的变质作用和构造演化取得了多项重要进展:在该地块北部发现约650 Ma的高压麻粒岩;在中部鉴别出曾被认为是前寒武纪基底实为三叠纪变质岩;发现地体东南部发育有高温、高压、高氧化度的埃达克质晚白垩纪紫苏花岗岩;确定了南部与冈底斯岩基共生的中、新生代高级变质岩与侵入体共同构成该岩浆弧的中、下地壳;厘定了地体北部安多地块自新元古代至侏罗纪的变质演化历史;揭示出南迦巴瓦变质岩系的古元古代和早古生代两期新岩浆变质事件。上述成果为全方位厘定拉萨地体的变质演化历史和成矿地质背景做出重要贡献,成果已在国际主流地学期刊发表,获得较高引用。

    青藏高原拉萨地体变质地质图

    5、发现一种新的金刚石富集类型——蛇绿岩型金刚石  

    地质研究所大陆构造与动力学国家重点实验室杨经绥研究员为首的地幔岩研究团队在科技部、国家自然科学基金和地质调查项目联合资助下,在雅鲁藏布江的西段和缅甸的密支那地幔橄榄岩、丁青地幔橄榄岩和新疆萨尔托海铬铁矿中新发现金刚石等超高压矿物。项目组已在全球5条板块缝合带的10个蛇绿岩块中发现了金刚石等深部矿物,并在铬铁矿中发现原位产出的金刚石,其金刚石的C同位素值和矿物包裹体不同于金伯利岩型金刚石和超高压变质型金刚石。由此认为,确定了一种产在蛇绿岩地幔橄榄岩中新的金刚石产出类型,并命名为蛇绿岩型金刚石,从而开辟了金刚石勘查的新方向。

    蛇绿岩型金刚石的产地分布图

    6、井间跨度500米的电磁波探测与层析成像系统研制成功  

    自主研发大透距地下电磁波探测与层析成像系统达到国际先进水平。地球物理地球化学勘查研究所高文利研究员团队在国家高技术研究发展计划(863)项目资助下,相继突破低频—大功率发射、高灵敏度接收、井中天线技术等关键技术,成功研制适用于钻孔间和坑道间工作的地下数据采集系统,同时研发科研样机及配套数据处理解释系统,形成了具有自主知识产权的大透距地下电磁波层析成像系统。测试检验表明,系统稳定可靠,井间探测距离可达500多米,能够精细探测盲矿及溶洞,为地质勘查提供了高分辨率技术设备。

    地下电磁波数据采集系统

    7、多元素形态分析技术突破展示出生态环境地球化学应用新前景  

    发展溴、碘、砷、镉等有益有害元素形态分析技术,开创了元素分析地球化学新领域。国家地质实验测试中心李冰研究员团队在国家自然科学基金、公益性行业专项、地质调查项目联合资助下,采用高效液相色谱—电感耦合等离子体质谱联用技术,建立了元素价态、金属有机化合物、生物有效形态分析技术方法体系,包括高品矿泉水溴酸盐检测技术、碘地球化学调查方法、生物样品砷形态分析技术、植物样品镉形态分析方法,灵敏度高、检出限低,为生态地球化学调查和环境评价提供了重要的实验检测技术支撑,具有重要应用前景。

    镉胁迫对印度芥菜细胞超微结构的影响

    8西藏阿里铜金矿科技找矿重大突破  

    发挥科技优势精心部署找矿勘探,在西藏阿里尕尔穷探获大型铜金矿。矿产资源研究所唐菊兴研究员团队在公益性行业科研专项和商业性勘查项目联合资助下,查明西藏阿里尕尔穷铜金矿床地质特征,研究成矿规律,新发现含锇自然铋、硫硒铋化物、碲硒铋化物、自然铁、锌铜互化物、铁铬镍互化物等特殊金属矿物,确定了矿床类型,建立了矿床模型。探获332+333类别铜资源量8.7万吨、共生金资源量27吨、伴生银资源量52吨,成为班公—怒江缝合带西段第一个达到详查程度的大型铜金矿床,实现科技找矿重大突破。

    尕尔穷矿区照片

    9、中国侏罗—白垩系界线及海陆相地层对比研究新进展  

    地质研究所季强、柳永淸研究员团队在地质调查项目资助下,通过对藏南地区9条海相侏罗—白垩系界线和辽西地区7条陆相界线地层剖面的研究,在藏南地区桑秀组底部获得了142Ma的年龄,表明国际侏罗—白垩系界线年龄值不会小于142Ma ,支持了国际地层委员会提出的145Ma的界线年龄;在冀北—辽西地区土城子组底部获得154Ma的年龄,在其顶部获得137Ma的年龄,表明侏罗—白垩系界线应置于土城子组内部。首次提出藏南地区海相侏罗—白垩系界线应置于柔扎组与桑秀组或甲不拉组之间,辽西地区陆相侏罗—白垩系界线应置于土城子组二段与三段之间,即置于真叶肢介—三尾拟蜉蝣间隔带之底,基本解决我国几十年来争论不休的侏罗—白垩系界线问题和海陆相界线地层对比问题。

    西藏浪卡子地区卡东桥侏罗—白垩系界线剖面

    10、深地震探测揭示长江中下游深部过程及构造岩浆成因系统  

    矿产资源研究所吕庆田研究员团队在国家深部探测专项(Sinoprobe-3)和国家自然科学基金重点项目联合资助下,使用主动源和被动源地震探测技术,捕获到长江中下游成矿带深部动力学过程的关键信息。发现上地幔存在异常速度和各向异性结构;成矿带边界断裂附近地壳出现“鳄鱼嘴”构造,即上地壳逆冲,下地壳俯冲并穿过Moho直到上地幔顶部;发现下地壳反射同相轴密度与火山活动强度成正比,且在庐枞火山岩盆地之下发现反射各向异性和多级岩浆活动留下的地震学痕迹;发现地壳变形的不均匀性和地壳变形与岩浆活动相互作用的新证据。提出了陆内巨型成矿带形成的深部过程与构造岩浆系统新模型,即陆内俯冲增厚、岩石圈拆沉、基性岩浆底侵、新生地壳熔融并发生MASH过程,诠释了陆内巨型成矿带的成因。

    穿过宁芜矿集区的反射地震偏移剖面

        中国地质科学院2012年十大科技进展是从1025项执行项目中,经过院属各单位筛选、推荐的22个优秀项目中评选产生,代表了院最新研究水平,受到院士专家的重视和好评。李廷栋院士认为,成果丰硕,创新良多,效益显著,贡献突出;具体表现包括:(1)涉及学科多,几乎覆盖院所有学科领域;(2)项目来源广,有国家科技专项、973和863项目、国家自然基金项目、公益性行业科研专项、地质调查项目及横向项目;(3)涉及地区广,包括国内不同地区、亚洲大陆及毗邻海域,立足国内,面向全球;(4)成果水平高,取得不少重要的新发现和新认识;(5)社会经济效益好,有助于建设美丽中国。

                               中国地质科学院

                                2013年1月11日

    中国地质科学院2012年度十大科技进展

    2016年8月19日-21日,来自国家认证认可监督管理委员会的三位专家对中国地质调查局水文地质环境地质调查中心地下水和土壤污染防治实验室的基本条件和技术能力进行了现场评审。

    该实验室拥有世界先进等离子体质谱仪、气质联用仪、总有机碳分析仪、离子色谱仪、红外分析仪、原子荧光光谱仪、原子吸收光谱仪、气相色谱仪、水稳定同位素测试仪、紫外可见分光光度计、生化耗氧量培养分析仪、化学需氧量消解分析仪、微波消解器、固相萃取、生物安全柜、生化培养箱为主的大型分析精密仪器和较完备的配套设备。

    评审专家组本着客观、公正的原则,依据国家《检验检测机构资质认定评审准则》和《检验检测机构资质认定管理办法》,通过现场检查提问、查阅实验室管理体系文件、盲样样品的检测分析、理论考式、座谈提问等方式,对实验室管理体系和技术能力进行了全面审查。

    专家组认为,实验室组织结构合理,内部职责明确,检测工作科学规范,设备设施配置合理,管理体系和技术能力满足认监委的要求,一致同意通过CMA现场评审,并决定向国家认监委报批地下水和生活饮用水2个产品、157个参数的检验检测资质。专家组充分肯定了实验室的工作并给予高度评价。

    此次CMA现场评审顺利通过,是在中心领导统筹规划与积极沟通,各相关职能部门协力配合,污染防治实验室全体人员努力拼搏的基础上取得的。

    据了解,该实验室现有技术和管理人员共7人,其中教授级高工1人,工程师6人,公开发表中文核心、SCI和EI检索论文30余篇。

     

    水环中心地下水和土壤污染防治实验室通过国家CMA现场...

    日前,中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所建立的铅试金分离富集与激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)联用测定地球化学样品中痕量、超痕量金(Au)、铂(Pt)、钯(Pd)的新方法获得国际认可,研究成果在SCI期刊《Microchemical Journal》(IF=4.821)发表,标志着研究所贵金属分析技术自主创新成果走向国际舞台。

    郑州综合利用所贵金属分析团队在学科带头人倪文山高级工程师的带领下,将Au、Pt和Pd的系列混合标准溶液和实际样品经过同样的铅试金富集,制成基体完全匹配的Ag片,采用退火和激光多点剥蚀技术减小Ag片中待测元素的不均匀性,同时利用Ag片自身的109Ag作为内标同位素,全方位提高测试结果的精密度和准确度。该方法实现了固体样品前处理和直接进样技术的有效联合,较传统铅试金分析方法节省了样品前处理时间,降低了Au、Pt和Pd的空白值,避免了溶液进样时大量O、H和Cl等带来的多原子分子离子质谱干扰以及稀释效应,且无需使用酸试剂,保护了环境与分析人员的健康。

    在除了已见诸报道的镍锍试金、铅试金、锑-铜试金、锡试金和铋试金等方法之外,郑州综合利用所贵金属分析方法体系此次又得到进一步拓展与完善。该方法体系减少了我国贵金属分析对进口捕集剂和同位素稀释剂的依赖,对岩石矿物中痕量、超痕量贵金属元素的准确分析,以及对战略性贵金属元素地质找矿及相关新材料技术研发具有重要意义。

    贵金属分析方法体系文章链接:

    https://doi.org/10.1016/j.sab.2019.105643

    https://doi.org/10.1080/00032719.2019.1566348

    https://doi.org/10.1016/j.microc.2020.105197

    https://doi.org/10.1016/j.microc.2019.104187

    http://doi.org/10.2174/1573411016999200715160650

    https://doi.org/10.1155/2021/9960673

    https://doi.org/10.1016/j.microc.2021.106724

    郑州综合利用所贵金属元素分析技术迈向国际

    “十三五”以来,中国地质调查局为服务国家节能减排和能源结构调整,支撑深部地热清洁能源高效开发利用,实施了“全国地热资源调查评价与勘查示范”工程以及“京津冀地热资源调查评价与综合开发示范”工程。

    2016~2018年,“全国地热资源调查评价与示范”工程部署并完成了京津石地热资源调查、东南沿海厦门-琼北地区地热资源调查、青海西宁-贵南地区地热资源调查3个二级项目,累计完成1∶5万地热地质调查面积16610平方千米、1∶25万地热地质调查面积6650平方千米,实施地热钻探20709米、工程地质钻探22484米。

    2018~2020年,“京津冀地热资源调查评价与综合开发示范”工程部署了雄安新区地热清洁能源调查评价、天津东丽区-河北牛驼镇地热资源调查与试验、全国大地热流值测量与靶区优选、张家口地区地热资源调查评价、冀中坳陷深部碳酸盐岩热储调查评价5个二级项目,截至2020年底累计完成1∶5万地热地质调查面积7720平方千米、1∶25万地热地质调查面积22000平方千米、地球物理勘查点3200点。

    成果与进展

    一是提出了我国水热型与干热岩型地热资源“同源共生-壳幔生热-构造控热”的成因机制,完善了我国地热资源成因理论。

    二是开展了东南沿海结晶岩区、京津冀沉积盆地坳陷区、隆起区和燕山造山带对流型地热区四种类型区深部地热探测技术方法经验总结,为优化地热钻探选址提供服务支撑。

    三是针对碳酸盐岩地层和高温花岗岩地层,改进钻探工艺并建立钻探技术体系。

    四是提出了“采灌均衡、深浅联用、经济高效、永续开发”的水热型地热资源评价理念,编制并发布《地热资源评价方法及估算规程》,在容东片区和雄安新区地热资源评价中得到应用。

    五是编制了《干热岩地质勘查技术要求》,基本查明了我国典型地区干热岩型地热资源潜力。

    六是基于我国地热系统成因理论,多处探获高产能地热井,提高了地热资源储量。

    应用与转化

    雄安新区清洁能源调查评价及相关报告编制有效支撑雄安新区规划建设。建立京津冀地热资源梯级综合开发利用(献县)科研基地,提出京津冀地热开发经济模式。加强技术与装备研发,获批自然资源部地热与干热岩勘查开发技术创新中心,为地热资源开发、人才培养提供了有效的室内模拟、试验平台。

     

     
     
    地质调查“十三五”成果回顾之五:地热资源勘查评价...

    近年来,自然资源部中国地质调查局充分发挥专业优势,围绕美丽中国、健康中国建设,组织推进了多项生态修复技术研发工作。针对矿山、农田、化工场地等生态破坏和污染问题,近期成功研发了系列基于地球化学方法的修复关键技术,在江西、湖南等地取得了良好的修复示范效果。

    针对酸性矿山废水排放造成的重金属污染问题,探索形成以生物修复技术为主、矿物吸附为辅的治理工艺,研发地球化学材料与微生物复合治理装置,可实现酸性矿山废水达标排放,从源头上阻止矿山废水排放造成土壤污染。该技术在江西德兴铜矿取得良好实验效果,该矿区废水经过处理后,酸碱度由强酸性修复至中偏碱性,铁、铜、锰、铝、镍的平均去除率均大于99%,锌的平均去除率大于95%,水质指标满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级排放标准,部分水质指标达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006),每处理一吨废水的成本一般不高于6.4元,具有廉价、高效、管理简单、无二次污染等特点,是一种经济实用的酸性矿山废水治理方法。目前正在与德兴铜矿进一步开展联合技术攻关,拟将该技术植入矿山现有水处理系统。

    针对稻田镉污染问题,提出“根系微地球化学障”概念。在水稻育秧过程中,将土壤修复材料施加到育秧土中,在水稻根系周围形成“微型障”。抛秧后,“微型障”随根系土带入水稻田,可有效阻滞土壤中的镉通过作物根系迁移至籽实,从而降低稻米中的镉含量。采用该技术,成功建立450亩镉污染修复试验田,取得“双80”修复效果:一是稻米中镉去除率超过80%,二是修复成本比传统大田播撒修复材料方式降低80%。“根系微地球化学障”技术可显著降低修复材料用量和人工成本,基本解决了该类污染农田修复的成本瓶颈问题,具有较高推广价值。目前正在与企业开展产业化应用实践。

    针对化工场地多重金属或重金属-有机污染物的复合污染问题,运用电动力学原理,将土壤中的重金属及有机污染物聚集到一定范围,再联用稳定化技术或渗透反应格栅技术,将重金属固化于活性炭等介质中,或降解为毒性较低的低价重金属和有机物,从而实现对复合污染物的有效去除。该技术在复合污染土壤修复中已成功应用,修复后土壤中铅、锌、镉、汞和砷等去除率约70%,修复成本比市场平均价格降低约80%。在有机-重金属复合污染场地,修复后土壤中镉元素活动态、铬元素活动态、总六六六和总滴滴涕去除率分别为57%、85%、99%和93%,修复成本对比市场平均价格降低约30%,为复合污染场地修复和复垦提供了一种经济高效的新型技术方法。

    针对花岗岩地质背景区稀土矿山开发造成的水土流失和氨氮污染问题,建立了“多功能型土壤—植被修复技术”。该技术以天然黏土矿物修复改良土壤为主,辅以稳定边坡、植被重建等工程,在江西省赣南足洞废弃稀土矿区取得良好修复效果和经济效益。矿区经过修复后,水土流失率从85%降至10%,氨氮污染程度平均下降10%,植被覆盖率提高到90%,生物多样性显著增加。与传统修复方法相比,该技术修复成本降低了30%至50%。修复后,矿区引进优质蓝莓种植,果实中稀土、铵等含量监测结果连续5年满足《食品安全国家标准 食品中污染物限量》(GB 2762-2017)要求,钾、铁、锌、硒等营养元素含量优于市售产品,蓝莓亩产约1500斤,每亩增收约3.5至5万元,改变了生态修复纯投入、零收益局面,实现了增值开发。

    据了解,中国地质调查局正在加快推进修复技术体系化、标准化建设,推动成熟技术实现市场化转化应用。

    “根系微地球化学障”治理技术大田应用现场
     
     
    地球化学生态修复技术取得良好示范成效

    2019年11月19日,科技部办公厅、财政部办公厅联合发布中央级高校和科研院所等单位重大科研基础设施和大型科研仪器开放共享评价考核结果。自然资源部中国地质调查局水文地质环境地质研究所再次被考核为优秀,连续两年获此殊荣。

    按照《国务院关于国家重大科研基础设施和大型科研仪器向社会开放的意见》(国发〔2014〕70号,以下简称《意见》)和中央改革办督察组的要求,2019年5月至9月,科技部、财政部会同有关部门,委托国家科技基础条件平台中心,组织开展了2019年中央级高等学校和科研院所等单位科研设施与仪器开放共享评价考核工作。此次共有25个部门344家单位参加评价考核,涉及原值50万元以上科研仪器共计4.2万台(套)。与2018年相比,参评单位对开放共享更加重视,科研设施与仪器利用率进一步提升,支撑科技创新的成效更加显著。参评的科研仪器年平均有效工作机时为1440小时,平均对外服务机时为240小时。纳入国家网络平台统一管理的仪器入网比例为95%。80%的参评单位建立了在线服务平台,并实现了与国家网络管理平台互联对接。52个单位考核结果为优秀,89个单位为良好,192个单位为合格,11个单位为较差。按照《意见》有关规定,对考核结果优秀和良好的单位将予以后补助经费奖励。

    近年来,水环所全面贯彻落实《意见》要求,制定《水环所大型仪器设备资源共享的管理暂行办法》,积极推进大型科研仪器开放共享工作,对在共享工作中表现突出的技术人员进行表彰,加大仪器设备共享管理系统的使用培训,全方位多途径加大对外开放力度,在提高仪器运行使用效率的同时,保证足够数量的对外共享机时,共享工作取得了显著的效果。

    3200 Q TRAP 型三重四级杆液相色谱质谱联用仪

    水环所在科技部大型科研仪器开放共享考核中再获优秀

    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 

     

     
     
    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...

    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。

    改善生态环境,我们在行动