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    本报乌鲁木齐7月1日电  (记者蒋云龙)近日,新疆维吾尔自治区自然资源厅、中国地质调查局西安地调中心历时9年,完成南疆近21万平方公里土壤地球化学调查,首次全面摸清了南疆土壤的54种元素和指标数据,发现一条沿天山南麓横跨千公里的“硒腰带”,划定优质耕地90.81万亩,为推进南疆耕地保护和高标准农田建设,发展特色农业、健康食品产业奠定了坚实基础。

    此次土壤地球化学调查以绿洲区为重点,获取了2.4万条涵盖养分元素、重金属元素及生命健康元素等54种元素和指标的数据,形成了南疆迄今为止最为系统、空间精度最高、指标最全的土壤地球化学填图国情实测数据。尤其是发现了一条东起焉耆盆地、经阿克苏地区,西至克孜勒苏柯尔克孜自治州,长度近千公里的土壤硒富集区——“硒腰带”,富硒土地近4900万亩,其中富硒耕地1130万亩,占南疆耕地面积的27%。

    目前,焉耆回族自治县、博湖县、和硕县、温宿县等5处富硒地块(合计近30万亩)已通过国家天然富硒土地认证,占全国已认证面积的10%。不只是硒,富钙、富镁土地分别占到南疆绿洲区面积的99.3%和91.8%,富钼土地占比20.2%,集中分布在阿克苏—库尔勒一带;富钾土地占比2.1%,主要分布在阿克苏地区。

    基于2000余件动植物样本数据,调查发现了22种富硒产品,涵盖3种粮食作物(小麦、水稻、玉米)、7种果蔬产品(鲜食辣椒、鲜食番茄等)、3种畜禽产品(鸡蛋、鸡肉、牛肉)以及2种调味品(大蒜、孜然)。

    调查数据覆盖南疆97%的耕地。评价显示,南疆耕地均为碱性土壤,其中强碱性土壤占比33.4%;99.8%的耕地土壤属于优先保护类的清洁土壤。土壤全磷、全钾含量以中等—较丰富为主。基于土壤养分丰缺程度,划定优质耕地90.81万亩、绿色食品产地土壤适宜区210.27万亩,主要分布在焉耆盆地、库拜盆地、阿克苏河沿线和喀什西部等地区。

    人民日报:沿天山南麓,有条千公里“硒腰带”

    在广东省茂名市电白区马踏镇石古湾村小学,有个“乡村振兴海洋地质科普室暨科普教学点”。这是广州海洋地质调查局发挥专业优势助力乡村振兴的一个小小窗口。

    对于这所乡村小学的孩子们来说,在这间陈列着各式地质科普展板、实物样品及船模的教室里,不但有他们听不够的地质科普故事,更藏着他们对地质科学世界的憧憬与向往。因为,他们和他们的家人正深切感受着地质科学技术给生活带来的巨大变化。

    据了解,为贯彻落实党中央、国务院关于实现巩固拓展脱贫攻坚成果同乡村振兴有效衔接的重大决策部署,根据中国地质调查局党组部署安排,广州海洋地质调查局将地质调查应用到农业领域,在马踏镇重点村正持续开展马踏镇生态农业地质调查项目,以专业技术优势赋能乡村振兴。

    为土地做“体检”,摸清资源“家底”

    马踏镇位于广东省茂名市电白区东部,是广州海洋地质调查局等单位乡村振兴定点帮扶单位。这里耕地多,土地肥沃,水资源丰沛,素有“电白粮仓”美称。已完成的“广东阳江-茂名地区1∶25万多目标地球化学调查”成果表明,马踏镇富硒土地资源较为丰富,具有发展天然富硒产业的潜力。

    如何科学利用富硒土地资源,激发天然富硒产业潜力,通过发展特色产业,以产业振兴促进乡村振兴?解决问题的“钥匙”非生态农业地质调查莫属。

    开展土壤剖面取样

    生态农业地质调查主要是以地球化学技术开展土地质量现状调查,了解土地中营养元素(氮、磷、钾等)、生命健康元素(硒、锗、钼、锌、锶等)以及重金属元素(镉、铬、铅、砷、汞等)含量分布及其生态效应。

    通俗地讲,就是对土地进行抽“血”体检,这里的“血”主要是土壤。通过分析土壤中多种元素,对土地的健康状况进行评价,让农户了解土地贫瘠,农作物长势差、产量低的原因,以便对症下“药”;哪些土地的粮食和果蔬品质好,更利于人类健康;哪些土地可能对人体健康和环境造成安全隐患等。

    生态农业地质调查通过科学手段查明耕地的质量,服务于粮食生产,为保障国家粮食安全贡献力量,也是支撑乡村振兴重大战略的有力抓手。

    无人机航测图

    据介绍,马踏镇生态农业地质调查项目已纳入中国地质调查局编制的《地质调查支撑服务乡村振兴总体方案(2021-2025年)》。通过该项目实施,2022年度,项目组在茂名市电白区马踏镇石古湾村完成1∶10000土地质量地球化学面上调查和1∶2000土地质量地球化学加密调查,共采集341件土壤样、10件水样和30件农作物样,并完成样品的测试分析,对马踏镇石古湾村全域开展了春秋两季无人机高分辨率影像航测。为持续支撑茂名市电白区马踏镇乡村振兴工作,2023年度,项目组在茂名市电白区马踏镇黄羌村和下山村开展生态农业地质调查工作,设计采集样品286件,截至目前,已采集样品206件。

    项目成果表明,石古湾村富硒富锗富钼土地资源较为丰富,圈定了天然富硒土地2247亩、富锗土地2750亩、富钼土地4835亩,区内采集的16件稻谷硒元素含量范围为0.033~0.085mg/kg,平均含量为0.052mg/kg,大于标准值0.04mg/kg,稻谷富硒比例高达81.25%,为当地富硒富锗富钼特色农业发展奠定了资源基础。

    通过调查,项目组还摸清了村域内地貌特征、农作物种植结构和特色农业分布区等现状,编制了《广东省茂名市电白区马踏镇石古湾村生态农业地质调查图集》,为乡村规划、种植结构调整、富硒富锗富钼特色产业规划和发展提供了科学依据。

    是“辛苦活”,更是“精细活”

    生态农业地质调查最辛苦的莫过于采集园地或长期积水的水田中的土壤样品。

    时至夏日,粤西地区已经进入“蒸烤箱模式”,地面温度超过40℃。为保证及时推进“马踏镇生态农业地质调查”项目土壤取样工作,技术人员在马踏的田园里开展采样、编录、拍照等各项流程工作不但要克服高温“烤”验,还要时刻防范粤西地区红蚂蚁和蛇的“亲密接触”。

    前往采样点

    此外,这里的园地大多数不是普遍认为的菜园地,而是果园或橡胶园等,其植物群落结构与林地类似,灌木荆棘蕨类等丛生,往往无路到达采样站位,需要技术人员扛上设备负重当场开辟一条新路到达目的地。技术人员在前往目的地的过程中被树枝、荆棘弄伤,被山蚊叮咬便成为日常。而且,长期积水的水田淤泥较深,技术人员扛着设备更容易下陷,可谓举步维艰。

    在这样的环境工作一天,技术人员身上的工作服都会因为大量出汗而凝结几层盐霜。此外,由于腐殖质含量比较高,在水田里采样后整个人都散发着臭烘烘的气味。

    生态农业地质调查是个“辛苦活”,也是个“精细活”。

    为了安全保障和野外工作顺利执行,项目组会请一位熟悉当地地理环境的村民当向导。有一次,向导好奇地说:“在地里取土样不就是简单的事儿嘛,土到处都是,随便取便是了,为何流程如此繁琐,而且你们取样为什么不直接用铁铲,而非要用木铲?”

    对于村民的疑问,技术人员耐心地解释道:“取土壤样必须依照规范操作,比如,耕地的土壤样取的是表层0~20cm土壤,由1个主样和3~6个副样混合而成;取样的位置已经设计好,不是随便在哪个地方取就可以的;取样时需要用木铲将铁铲接触过的土壤先剔除,再取样装入样袋,如果直接用铁铲,可能会导致铁铲的金属元素污染样品,导致样品测试数据不准确。”

    向导听后连连点头说:“原来挖个土也有这么多规矩,真是长见识了。”

    为农业转型带来新“硒”望

    在调查成果的基础上,广州海洋地质调查局积极支撑石古湾村申报天然富硒土地认证,取得由广东省科协天然富硒土地资源科技成果转化联合体、广东省地质学会联合颁发的天然富硒土地认定证书。首批认证的天然富硒地块面积691亩,土壤硒含量范围为0.44~1.38mg/kg,平均含量为0.79mg/kg,高于富硒土壤标准。这是茂名地区首个获得省级认证的天然富硒地块,天然富硒土地的成功认定为马踏镇发展富硒产业打下了品牌基础。

    据石古湾村驻村第一书记介绍,石古湾村立足“富硒”资源禀赋,已引导成立了8家合作社,流转土地近2000亩,初步建成电白区丝苗米产业园“富硒水稻种植基地”、“退桉改香”种植示范基地、“富硒”特色农产品种植示范基地,带动约150位村民实现家门口就业,发放劳务工资近300万元。

    显然,生态农业地质调查使茂名市电白区看到了农业转型升级的新“硒”望。2023年5月11日,电白区委书记谭剑锋主持召开专题会议,研究马踏镇富硒产业发展相关工作,强调要立足资源优势,推动资源优势转化为产业优势和经济优势,全面推进富硒特色农业产业发展,实现强镇富民,全力打造粤西首个富硒特色产业,建设美丽健康电白。

    据介绍,目前,马踏镇正依托富硒资源调查和富硒认证基础,大力推动丝苗米、千禧果、沉香、杨梅等特色农产品市场化、产业化、品牌化和标准化。加快马踏镇农业产业的转型升级,助力打造富硒特色品牌农业,将富硒土地资源优势向富硒产业优势、经济优势转化,促使其成为农民增收致富的“金篮子”。

    “保护生态环境,深挖土地绿色资源潜能,用绿水青山孕育好产业,助力乡村振兴,是我们开展生态农业地质调查的愿景和最终目标。”项目组人员说。

    道阻且长,行则将至,行而不辍,未来可期。开展生态农业地质调查推进乡村振兴是一件久久为功的工程,是一项服务于土地资源管理、地方经济发展和乡村振兴的基础地质调查工作,也是自然资源系统践行绿色发展理念的重要举措。

    接下来,广州海洋地质调查局将持续开展茂名市电白区马踏镇重点村生态农业地质调查,查明富硒土地资源禀赋,推动马踏镇天然富硒土地开发与利用,持续为当地绿色特色农业发展“造血”,服务地方经济发展和“百县千镇万村高质量发展工程”。

    乡村振兴 | 广州海洋地质调查局:以生态农业地质调查...

    2019年4月29日,为纪念五四运动100周年,深入学习贯彻习近平生态文明思想,自然资源部中国地质调查局地球物理地球化学勘查研究所团委组织青年赴“土壤碳呼吸监测”科普基地,开展主题为“青春心向党,建功新时代”的主题团日活动。

    重点调研四项内容:一是学习土壤碳呼吸长期监测工作的原理、方法及现实意义;二是了解全国土地质量地球化学调查评价工作取得的进展,尤其是在脱贫攻坚中取得的突出成果;三是认识土地质量、土壤重金属元素与人体健康的关系,特别对硒元素有了新的更深刻的认识;四是参观生态农业示范区,了解生态农作物的培育生长等情况。

    通过此次调研学习,物化探所广大青年团员清醒的认识到查明我国土壤环境质量、开展土壤碳呼吸监测工作的重要性,深入地了解了我国土壤环境质量况状,对土壤重金属污染有了更清晰的认识,对土地资源有一个全新的了解,提升了保护生态环境的责任感。大家纷纷表示,作为新时代的地质青年,我们更要发扬五四运动精神,把个人的理想奋斗融入党和人民的共同奋斗中,树牢“四个意识”,坚定“四个自信”,坚决做到“两个维护”,用习近平生态文明思想指导地调科研方向,用自己的专业技能,服务好自然资源事业发展,让自然生态美景永驻人间。

     

     

     
     
    物化探所团委赴生态文明科普基地开展主题团日活动
    土壤是人类的衣食之源和生存之本,是最基本的生产要素。土壤的健康质量直接影响动植物和人类健康。为了更好地保护我们的生存之本,今天我们就来认识了解土壤环境问题中较突出的重金属污染。

    土壤重金属污染指的是什么 

    重金属通常是指密度大于5克/立方厘米的所有金属元素,包括汞、镉、砷、铅、铬、镍、铜、锌、钒、锰、锑等,其中前5种元素因其毒性大被称为“五毒元素”。

    顾名思义,土壤重金属污染就是重金属或其化合物通过各种途径进入土壤造成的污染。土壤遭受重金属污染的典型事例最早可追溯到19世纪发生在日本足尾铜矿山的公害事件,由于铜矿山废水排入农田,使土壤中铜含量高达200毫克/千克,不仅造成水稻严重减产,而且使矿山周围农田变为不毛之地。进入20世纪五六十年代,相继发生了举世瞩目的“八大公害事件”,其中发生在日本的“痛痛病”和“水俣病”公害事件就是土壤受到重金属镉和汞污染的两个典型。

    土壤重金属污染的危害 

    重金属可以污染水体、大气、土壤、作物等,但重金属不会像有机污染物那样被降解,因此通过食物链被生物体吸收后,会在体内积累,对人类健康造成巨大的威胁。有毒有害的重金属元素,例如砷、镉、铬、汞和铅,会对人体造成严重的危害,可能导致高血压、语言障碍、疲劳、睡眠障碍、提高攻击性倾向、注意力不集中、易怒、过敏反应、自身免疫疾病、血管闭塞以及记忆力下降等疾病和症状。重金属元素还会对人体细胞酶产生毒害作用。

    土壤重金属污染来源 

    土壤中重金属的来源可分为地质过程内源和人为活动外源两部分。地质过程内源又可分为继承型和次生富集型两类。继承型是指母岩中镉、汞、铅等有害重金属含量本底高,在后期的风化成土过程中,这些有害重金属继续保留在土壤中。资料显示,我国土壤大面积的重金属高异常主要是由成土母岩引起的,这些成土母岩多是富含铜、铅、锌、砷、镉等有害元素的硫化物矿床、黑色岩系、煤系地层等地质体,以及含锰、铬、镍的基性岩等。

    次生富集型是指成土母质中重金属元素含量并不高,但是在母岩风化成土过程中,化学性质活跃的元素,如钾、钠、钙、镁等易进入水体流失。而化学性质不活跃的元素,如汞、铅、砷等有害元素在原地的风化残留物中反而富集了。

    人为活动外源主要是指大量重金属通过人为活动进入到土壤环境中,其中主要是现代化工业,例如电镀、电池、化肥、矿业、造纸、杀虫剂、制革、塑料制品、冶金、采矿、化石燃料等制造、使用、活动过程中产生的含重金属的废水、废渣和废气。

    土壤中重金属的活性 

    土壤中重金属的含量和存在形态,很大程度上决定了其对环境、人体的风险高低。目前,土壤重金属的形态分级可分为离子态(水溶态)、可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态。不同形态的重金属,其毒性、迁移性和生物有效性均有不同差异。

    一般来说,离子态的重金属移动性强,易被植物吸收,多存在于土壤溶液中或土壤黏粒表面,有着较高的生物有效性;而某些重金属离子会与土壤中的盐类(如磷酸盐、碳酸盐、硫化物、铁锰氧化物等)、有机质形成沉淀物、复合物或螯合物,移动性有所降低,生物有效性也随之下降;最为稳定的则是残渣态,一般存在于硅酸盐、原生和次生矿物等晶格中。

    影响土壤重金属形态分布的因素有很多,归纳起来可分为两大类:一类是土壤内因,即土壤理化性质,如pH值、土壤有机质、土壤质地、胶体含量、离子含量、Eh值、营养元素等;另一类是人类活动,如输入到城市土壤中的重金属的数量、种类的影响。

    土壤重金属污染修复的方法 

    根据修复方式以及处理后土壤位置是否改变,土壤重金属污染治理方法分为原位治理和异位治理。异位治理环境风险低,见效快,成本高,环境扰动大,如客土法、换土法、土壤淋洗法等。原位治理中主要包括物理修复、化学修复、生物修复以及农业生态修复。

    物理修复主要包括电动修复、电热修复等。电动修复主要通过电流的作用,土壤中重金属离子和无机离子以电渗透和电迁移方式向电极运输,然后进行集中收集处理。

    化学修复就是向土壤中投入改良剂,通过对重金属的吸附、氧化还原等作用,降低重金属的生物有效性,常用的土壤改良剂有石灰、沸石、碳酸钙、磷酸盐、有机质等。

    生物修复利用生物削减、净化土壤中重金属或降低重金属毒性。1983年美国科学家Chaney提出了利用超富集植物清除土壤中重金属污染的思想,即利用植物对土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力,将植物收获并进行妥善处理后可将该重金属移出土壤,达到污染治理与生态修复的目的。

    农业生态修复主要包括两个方面:一是农艺修复措施,包括改变耕作制度,调整作物品种,种植不进入食物链的植物,选择能降低土壤重金属污染的化肥,或增施能够固定重金属的有机肥等措施,来降低土壤重金属污染;二是生态修复,通过调节诸如土壤水分、土壤养分、土壤pH值和土壤氧化还原状况及气温、湿度等生态因子,实现对污染物所处环境介质的调控。

    钨尾矿资源,待挖掘的宝藏 

    □郝小非

    钨矿是重要的矿产资源,已发现钨矿物和含钨矿物20余种,最具有开采价值的是白钨矿和黑钨矿,主要分布于江西和湖南。钨矿品位一般在0.1%~0.5%,对钨矿选别后,91%以上的固体废弃物被作为尾矿丢弃。我国每年约有1000多万吨钨尾矿被排放到尾矿库中,未被有效开发利用,不仅占用大量土地,还存在安全隐患。但尾矿不是没有任何利用价值的废物,在技术经济条件达到的情况下也是待挖掘的宝藏。

    随着人们对尾矿资源综合利用认识的提高,人们也越来越注意到尾矿也是一种资源,可以被开发利用。钨尾矿中一般含铜、钼、铋等重要金属矿物及石英、萤石、绿柱石和石榴子石等非金属矿物,随着选矿技术的提高,我们不但可以再次回收利用钨,也可以回收铜、钼、铋、铷、锂和钾等有价元素,还可以回收萤石、石英、石榴子石等非金属矿物。另外,我们还可以利用钨尾矿制备地聚物、微晶玻璃、陶瓷原料、免烧砖、透水砖等环保建筑材料。

    总之,只要我们结合钨尾矿资源特点,因地制宜地寻求钨尾矿资源化利用途径,一定可使钨尾矿变废为宝,实现经济效益、生态效益、社会效益的有效统一。

    “锆”诉 

    □雷晴宇

    对普通大众来说,单纯提到化学元素锆,可能相对比较陌生,但它却与我们的生活密切相关。比如,我们最常用到的卫生洁具、瓷砖等陶瓷产品,就是因为其中含有一定量的锆才让它的外表变得那么艳丽和富于光泽,也让它具有了极强的抗腐蚀和耐磨等性能。

    在工业实践中,由于提炼和加工困难、产量不多,锆被列为稀有金属。

    锆的应用领域非常广泛。其中,63%以上的锆以硅酸锆、氧化锆的形式应用于陶瓷、耐火材料领域,约有13%用在锆化学品领域,仅有3%~4%的锆矿石被加工成金属锆。因其具有惊人的抗腐蚀性能、极高的熔点、超高的硬度和强度等特性,锆还被广泛应用在航空航天等领域。

    锆的元素符号为Zr,锆元素在地壳中的含量仅约为0.025%。

    地壳中大部分锆呈分散状态存在于许多矿物中,已知含锆的独立矿物有38种,锆英石(ZrSiO4)和斜锆石(ZrO2)是主要的具有工业价值的含锆矿物。锆英石主要赋存于海滨砂矿中,是世界冶炼金属锆的主要来源。斜锆石主要产于碱性火成岩中,与霞石、霓石、磷灰石、萤石、钙钛矿、锆石、烧绿石等共生。

    含锆的天然硅酸盐ZrSiO4被称为锆石或风信子石,广泛分布于自然界中,具有从橙到红的各种美丽的颜色,自古以来被认为是宝石,印度洋中的岛国斯里兰卡盛产锆石。

    1789年,德国人M.H.Klaproth对锆石进行研究时发现,将它与氢氧化钠共熔,用盐酸溶解冷却物,在溶液中添加碳酸钾,沉淀、过滤并清洗沉淀物,再将沉淀物与硫酸共煮,然后滤去硅的氧化物,在滤液中检查钙、镁、铝的氧化物均未发现,在溶液中添加碳酸钾后出现沉淀,这个沉淀物不像氧化铝那样溶于碱液,也不像镁的氧化物那样和酸作用,Klaproth认为这个沉淀物和以前所知的氧化物都不一样,是由Zirkonerde(锆土,德文)构成的。不久,法国化学家de Morueau和Vauquelin两人都证实M.H.Klaproth的分析是正确的,该元素拉丁名为Zirconium,符号认为Zr,中国译成锆。

    1808年,英国的H.Davy利用电流分解锆的化合物,没有成功;1824年,瑞典的J.J.Berzelius用钾还原K2ZrF6时制得金属锆,但不够纯。直到1914年,荷兰一家金属白热电灯制造厂的两位研究人员Lely和Hambruger用无水四氯化锆和过量金属钠同盛入一空球中,利用电流加热500℃,取得了纯金属锆。

    锆矿资源是稀有金属矿产资源之一。世界各大洲均发现有锆资源,主要分布在大洋洲和非洲,美洲、亚洲、欧洲也有发现。锆矿床按其成因可分为脉型岩矿和砂矿两种类型,但由于岩矿结构形态复杂,分离共生矿物成本高及开采难度较大等原因,导致目前全球工业开采多以砂矿型为主 。砂矿主要包括滨海砂矿、冲积砂矿以及残积砂矿,其中滨海砂矿最具工业开采价值,规模和产量远大于冲积砂矿及残积砂矿。

    据美国地质调查局数据显示,2012年~2018年,全球锆资源储量维持在7500万吨左右,澳大利亚、南非、肯尼亚及莫桑比克4个国家锆矿储量合计6140 万吨,占全球的84.11%,矿床类型多以滨海砂矿为主; 印度、马达加斯加、巴西、中国、美国、乌克兰、印度尼西亚及俄罗斯等国家锆矿储量1160万吨,占全球的15.89%。

    我国的锆储量和美国基本一致,约有50万吨,仅占全球储量的0.68%。相较于其他国家,我国锆资源非常缺乏,所以,我国的锆资源主要靠进口获得。随着需求量不断增大,近年来进口以每年6%的速度增长,国内每年锆进口需求量达到90%以上。

    锆英砂主要用于生产化学锆、电熔锆、硅酸锆、金属锆等。2019年,我国锆英砂市场需求量为62.02万吨,而我国自有资源产量不足1万吨,近3年的进口量均超过100万吨。

    中国和欧洲是锆的主要消费市场,中国对锆的需求在全球占比高达52%。

    锆矿按照主要用途分为金属锆和工业锆两类。金属核级锆处于锆产业链最顶端,工业锆主要用在化工耐酸碱设备、电子行业等领域。中国是世界陶瓷工业生产和出口大国,硅酸锆则是陶瓷行业的直接和主要原料,陶瓷制品离不开装饰,好的装饰使制品身价百倍,装饰材料是装饰的物质基础,陶瓷色料是最重要的陶瓷装饰材料。由此可见,陶瓷色料在陶瓷装饰中的地位,也可知氧化锆在陶瓷装饰中的地位。同时,随着中国陶瓷产业的迅速发展,锆需求也随之猛增。

    矿山废水变废为宝的秘诀 

    □胡四春

    在矿山开采、矿物富集分离过程中,会产生大量的矿山废水,其中包括矿坑水、露采厂废水、选厂废水、尾矿库和废石场的淋滤水,这些废水不仅被白白浪费掉,而且还污染了地表水和地下水,危害环境。

    根据产生的途径不同,矿山废水性质相差很大。例如,矿坑废水pH值要么是强酸性,要么是碱性;选厂废水可能含有大量的重金属离子和有机药剂,这些都给废水处理及回用造成了巨大的麻烦。因此,根据废水产生的途径和废水处理后的性质进行分类处理和分质利用就成了把矿山废水变废为宝的关键。

    矿山采选废水常见处理方法 

    一般来说,矿山采选废水常见处理方法主要包括七方面:

    自然净化法。自然净化法作为最廉价、最简单的废水治理方法,被我国的选矿厂普遍采用。自然净化法常以尾矿库为构筑物,废水通过管道运输至尾矿库,在库内发生沉淀、水解、氧化、挥发、光照降解甚至生物分解等作用,使悬浮颗粒和残余药剂浓度降低,甚至基本去除。

    自然净化的效果与曝晒时间、光照强度、水体温度、初始pH值、溶解氧等因素有关。通常曝晒时间越长、光照强度越强、温度越高,自然净化效果越好。

    特点:自然净化法具有成本低、管理方便、无二次污染等特点,但存在净化不彻底、耗时长、气候等自然因素干扰大等问题,特别在高寒地区,往往会因为净化效率低下而影响废水的回用。因此,自然净化法通常可作为选矿废水的预处理方法,或用于成分相对简单的重、磁选废水的处理。

    酸碱中和法。酸碱中和法是一种传统的废水治理方法,因简单实用而被广泛采用。这其中既包括酸性废水中的H+(或碱性废水的OH-)与中和剂中的OH-(或H+)发生反应,生成中性水分子,同时矿浆的合适碱度也有利于重金属离子与氢氧根离子反应生成难溶的氢氧化物沉淀,从而消除重金属污染。

    生产实践中,常用的中和剂有石灰、消石灰、硫酸、碱性废水废渣(电石渣等)、酸性废水废气等。在选择中和剂时,应优先考虑厂区周边的废料,以达到“以废治废”的目的。理论上各重金属在一定pH范围内均能沉淀,因此控制好pH值是中和法的关键。

    特点:酸碱中和法具有管理方便、费用较低、操作简便、处理量大、适应性强和运行稳定等优点,但也存在一些问题,如在用石灰中和时,设备及管壁结垢严重、污泥增量较大、易产生二次污染等。

    混凝沉淀法。混凝沉淀法是目前治理选矿废水较成熟的一种方法,常与活性炭吸附或氧化法组成混凝沉淀——活性炭吸附法和混凝沉淀——氧化法。

    混凝沉淀法使用的药剂主要包括凝聚剂和絮凝剂两大类。凝聚剂主要有氯化铁、硫酸铁、硫酸铝、氯化铝、聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铁(PFC)、聚合硫酸铁(PFS)等,使用最普遍的絮凝剂是聚丙烯酰胺(PAM)。混凝剂的选择至关重要,它直接关系到净化效果的好坏。

    特点:混凝沉淀法可以有效去除废水中的悬浮颗粒和一些重金属离子,是一种成熟、稳定、高效的废水治理方法,但也存在对有机化学药剂净化不彻底,因药剂用量过大易产生二次污染等问题。

    化学氧化法。化学氧化法是深度治理废水中残留浮选药剂的有效方法,特别是近年发展起来的高级氧化技术(AOP)能彻底去除废水中持久性难降解有机污染物。

    化学氧化法的实质是,氧化剂通过夺取废水中有机污染物中的H原子等途径,将有机污染物氧化成无毒或低毒的小分子物质,或转化为容易从水中分离的物质,从而降低废水的COD、BOD。常见的氧化剂有臭氧、Fenton试剂、双氧水、次氯酸钠等。

    特点:化学氧化法治理废水具有操作稳定、反应彻底、处理效率高并能提高废水的可生化性等特点,特别对于处理高COD的有机废水具有显著优势,但也存在运行费用较高等问题。

    人工湿地法。人工湿地是仿照自然湿地人工修建并参与监督控制的具有流动或静止水体的浅水水域,是以基质-植物-微生物为核心的综合生态系统,可通过基质截留、过滤、吸附,植物吸收、拦截,微生物摄食、分解等途径去除废水中的污染物,充分发挥了物理、化学和生物的协同作用。

    特点:人工湿地法为治理废水提供了一条绿色化、生态化的技术路线,但也存在基质易堵塞、占地面积大、受气候等因素干扰大等局限性。

    微生物处理法。微生物处理法对于矿山酸性废水具有显著的优势。其净化原理是利用微生物的新陈代谢作用降解水体中的污染物,从而达到净化废水的目的。

    特点:微生物法治理废水拥有巨大的发展潜力,具有环境友好、选择性好、二次污染少等特点,甚至还可以回收某些重金属原料,但如何筛选出适应性强的菌种是个难题。

    矿山废水的分步处理和分质利用 

    一般来说,铅锌矿矿山废水的分步处理和分质利用分4步来进行:

    一是将铅精矿和锌精矿的浓密溢流水直接回用到各自的选别流程。

    二是向尾矿水加入一定量的钾明矾和阴离子PAM进行混凝反应和絮凝沉降,将尾矿废水中影响选矿指标的铜、铅、锌、镉、铬等重金属离子去除掉。然后,再加入一定量的椰壳型粉末活性炭,并通过纤维球过滤塔来去除掉影响选矿指标的部分有机残留药剂,适度处理后的废水大部分回用到选矿流程。

    三是采场废水一部分用于厂区绿化用水和尾矿干堆库区降尘喷淋用水。

    四是加入一定量的纯碱来降低水的硬度,通过砂滤和膜滤工艺来降低水的浊度等,然后将深度处理后的水分别用于陶瓷过滤机的槽洗水、酸洗水及浮选药剂的配制溶解用水。

    根据其性质及成分存在差异,选用合适的废水处理技术及回用方法,可提高选矿废水循环利用率,实现废水的清洁排放,真正做到变废为宝。

    生态画卷 资源综合利用有新突破

     

    赵信文,男,38岁,硕士,专业技术九级,专业方向:环境地质

    解决资源环境问题或基础地质问题情况:

    系统梳理了粤港澳大湾区地下水、优质耕地、地热、地质遗迹等资源和软土地面沉降、岩溶塌陷等环境地质问题,初步查明大湾区资源环境禀赋条件,基本解决大湾区规划发展地质资源供给和地质安全保障。基本查明了不同重金属及硒元素在水土植物中迁移转化富集机理,为特色农产品种植提供重要技术支撑。

    实现转化应用和有效服务情况:

    负责广州城市地质调查示范,编制了《支撑服务广州市规划建设与绿色发展资源环境图集及建议》,有效服务了广州国土空间规划与海面城市建设,初步构建了珠江三角洲地区城市地质调查技术标准体系,推动了广东省城市地质工作全面启动,创新了“中央引领,地方跟进”的城市地质调查合作新模式,带动了地方投入4.6亿。

    促进科学理论创新和技术方法进步情况:

    建立了手动压片-便携式XRF土壤重金属元素野外快速检测方法,本方法能够迅速采集到调查点、区的地球化学数据,实现现场快速追踪异常,有效地寻找“热点”地带,更快、更经济地实现野外现场监测。创新引领,与广州市规划设计院合作开发“地质随身行”手机APP,实现共建共享、跨界融合,有效拓展了地质成果应用领域。

    促进人才成长和团队建设情况:

    在主持项目过程中,注重人才培养和团队建设,培养二级项目负责人1人,子项目负责人4人,晋升高级工程师5人,研究生10余人,本人借调水环部锻炼;初步形成环境地质调查研究团队,发表文章10篇,申请专利2项,科技能力显著提高;初步建成珠江口重点地区环境地质监测基地,为大湾区地质环境监测研究提供了重要基础。

    赵信文

    9月8日,新疆巴音郭楞蒙古自治州人民政府和自然资源部中国地质调查局西安地质调查中心主办,中共焉耆回族自治县委员会、焉耆回族自治县人民政府、巴州富硒产业协会承办,新疆维吾尔自治区地质勘查基金项目管理中心、新疆维吾尔自治区地质调查院协办的“新疆焉耆县富硒土地资源开发暨富硒产业发展经验交流会”在焉耆县顺利召开。

    会上,西安地调中心相关负责人代表单位向焉耆县人民政府移交了土地质量地球化学调查成果,其中包括“新疆焉耆回族自治县土地质量地球化学调查成果报告”、“新疆焉耆回族自治县土地质量地球化学调查图集”、“新疆焉耆回族自治县富硒等特色资源分布图”。

    由自然资源部中国地质调查局部署,西安地调中心组织实施的“西北五省耕地区1:25万土地质量地球化学调查”二级项目,在新疆区取得重要进展(由新疆维吾尔自治区地质调查院具体完成)。首次在新疆巴州焉耆盆地以0.3mg/kg圈定绿色富硒土地资源2490.4平方千米,其中焉耆县540.6平方千米,这是中国地质调查局部署实施“土地地球化学调查工程”以来在西北地区取得的又一重大成果。

    2016-2017年,中国地质调查局以服务“丝绸之路经济带”战略为总体目标,立足于西北五省耕地区土地资源保护与粮食安全以及民生建设,围绕西北国家重要经济区带粮食主产区和国家重点扶贫区,在新疆巴州焉耆盆地累计完成绿洲农业区1:25万土地质量地球化学调查4500平方千米(其中焉耆县925平方千米),系统采集和分析了土壤中54项元素指标、同时对大宗农作物进行了测试分析,获得了高精度地球化学数据,摸清了焉耆县绿洲农业区土壤元素含量和分布的“家底”,查明了土壤元素的分布特征。2018年优选焉耆县北大渠乡部署完成了1:5万土地质量地球化学调查120平方千米(18万亩),同时配套开展系统的农作物样品调查。未来三年(2019-2021年)将协同部署水土气生综合地质调查工作,进一步为焉耆县生态文明建设、乡村振兴及富硒产业发展提供科学依据。

    焉耆盆地发现的富硒土地资源在巴州北四县(焉耆、和硕、和静、博湖)均有大面积分布,以焉耆县最为集中,分布最广泛。焉耆县绿色富硒土地540.6平方千米,包括绿色富硒耕地335.6平方千米(50.34万亩),占全县耕地面积(59.4万亩)的84.75%,富硒耕地资源主要分布在北大渠乡、四十里城子镇、五号渠乡、包尔海乡,部分耕地还富含硼、锌等有益元素。其中,北大渠乡圈定AA级绿色富硒食品Ⅰ级产地7.50万亩,占全乡域面积的39.96%,集中分布在的中部和南部,具有极大的开发利用价值,同时为后期绿色、富硒、有机、无公害农产品认定奠定了科学基础。

    焉耆县富硒土壤硒含量0.30-0.99mg/kg,平均含量0.42mg/kg。富硒土壤中重金属元素均不超标,为绿色土壤,且具有集中连片、有效硒含量高及利于开发的突出优势。新发现了红枣、番茄、辣椒、水稻等4种绿色富硒作物,属于天然富硒作物。初步调查表明焉耆盆地富硒土壤以潮土为主,成土母质为湖相、河流相沉积物。

    焉耆县素有“中国小茴香之乡”、“中国工业番茄之乡”、“全国有机农业(酿酒葡萄)示范基地”之称,是发展番茄、小茴香、葡萄酒等特色农业产业的一张“金名片”。所拥有的富硒资源具有广阔的开发利用前景,对整个特色农业产业的发展影响重大,并将产生巨大的社会、经济、生态效益,为此在进一步摸清富硒土壤资源分布的基础上,焉耆县政府将与西安地调中心、新疆地质矿产勘查开发局共同筹建现代农业产业合作示范基地(绿色富硒产业科技创新研发基地),把最有开发价值、开发潜力、开发条件的,并适宜产业化经营的特色生物产业作为开发重点,做好面积规划与品种布局,充分发挥富硒资源优势,引进富硒开发企业,大力发展特色农畜产品精深加工,打造“硒域焉耆”富硒产业品牌,将资源优势转化为产业优势和经济优势,有效推动农业发展,助力乡村振兴和地方经济社会发展。

    国内富硒产业领域知名专家、学者、地质勘查单位、行业协会负责人、富硒地区领导,疆内从事商贸流通和富硒产业的企业家,巴州相关部门和北四县人民政府领导,巴州各大商会、商超、批发市场负责人,以及焉耆县全体在家县领导、各乡镇场、各部门负责人、农副产品加工企业负责人,共计240余人参加了会议。

      

     

     
     
    新疆焉耆县富硒土地资源开发暨富硒产业发展经验交流...

    8月10日,自然资源部中国地质调查局天津地质调查中心将饶阳县土地质量地球化学调查成果正式移交给河北省饶阳县政府,受到饶阳县相关部门的高度肯定和与会专家的好评,项目成果的进一步转化应用,将为地方农业与经济发展起到积极推动作用。

    饶阳县1:5万土地质量地球化学调查工作于2017年启动,经过历时一年半的野外调查、实验测试和室内综合研究工作,取得了系列丰硕成果:一是调查获得了饶阳县高精度的1:5万土地质量地球化学基础数据,全面摸清了饶阳县的土地环境质量状况。建议将13.07万亩绿色优质耕地划入基本农田实行永久保护,优先开展高标准基本农田建设,科学编制实施优质绿色耕地开发利用规划,坚持生态优先、绿色发展,促进优质绿色耕地可持续利用。二是发现饶阳县分布有富锌钼的特色土地资源,为饶阳县现代特色农业产业发展提供了新的着力点,建议科学编制富锌钼土地开发利用规划,加快富锌富钼土地的开发利用。三是调查显示饶阳县耕地土壤环境质量总体优良,99.84%耕地为无重金属污染耕地,局部地区存在养分缺乏和少量重金属超标现象,是饶阳县耕地质量保护和提升的关键制约因素。四是针对饶阳县大棚种植集中区,查明了不同棚龄大棚土壤重金属元素、养分元素和土壤盐渍化的演变情况,为后续科学、可持续发展设施农业提供了科学依据。

    在上述研究成果的基础上对饶阳县富锌钼特色土地农作物的生态效应和开发利用、葡萄品质立地条件、农产品产地溯源、平衡施肥、农业植区划调整及土地利用规划等多方面提出科学合理的建议,对支撑饶阳县现代绿色农业发展和“三品一标”认定,优质、特色土地资源开发农业产业结构调整和土地资源利用规划,助力当地政府脱贫攻坚工作等提供技术支撑。

    交接仪式上,会议还特邀中国地质大学(北京)杨忠芳教授和南开大学阮维斌教授就饶阳县如何打造高端特色农产品产业化发展方面进行了精彩发言。

     

     

    “锌钼”标--饶阳县土地地球化学调查成果助力地方现...

    2018年4月22日是第49个世界地球日,由江苏省国土资源厅主办的科普活动在中国地质调查局南京地质调查中心举行。4月24号上午,江苏联合职业技术学院南京工程分院地质系的40余名师生来南京地调中心实验室参加第49个地球日科普活动。

    同学们依次参观了无机分析实验室、环境多介质成分分析实验室、同位素示踪及年轻沉积物测年实验室、物质结构/岩石矿物物相分析实验室、古地磁实验室等多个实验室。工作人员围绕自然环境和资源,针对土壤有机污染、重金属元素形态和毒性等进行了详细的讲解,并结合南京地调中心实验室在实际科研及检测工作中的应用,向师生们宣传和普及地学、环境保护相关知识。

    通过世界地球日科普活动的开展,加深了同学们对资源与环境的理解,增强了学生们对资源及环境保护意识。

    江苏联合职业技术学院南京工程分院地质系师生参加南...

    地调局实验测试中心第49个世界地球日主题活动于4月22日正式拉开帷幕。实验测试中心精心制作的科普展板,内容涵盖“什么是可燃冰?”、“神秘的瑰丽世界—显微镜下的生油物质和石油”、“地质环境与人体健康”、“被滥用的抗生素”、“重金属污染与修复”、“超富集植物对重金属的吸收富集和解毒作用”、“极端环境中的微生物”。展板内容深入浅出,富有趣味性,向社会公众介绍实验测试中心在生态环境地球化学等领域研究成果的同时,也达到了普及、传播科学知识的目的。

    4月23日下午举办了主题宣传活动周报告会暨2018年第一期青年沙龙,6名青年科技人员围绕自然环境和资源,针对土壤有机污染、重金属元素形态和毒性、人体健康、常规及非常规油气资源等作了学术报告,现场交流气氛热烈。活动周期间,实验测试中心还对社会公众开放了包括部生态地球化学重点实验室、局微区与形态分析重点实验室、有机实验室、无机实验室、油气地球化学实验室在内的6个实验室,结合实验测试中心各类优势装备在实际科研及检测工作中的应用,向公众宣传和普及地学、环境科学相关知识。

    通过地球日活动的开展,以期达到研究成果回馈社会的目的,引起社会公众对于资源及环境的重视。

    实验测试中心举办第49个世界地球日主题宣传活动

    8月末的哈尔滨凉爽怡人,清风将人们从南方烈日下带过来的酷热与狂躁都赶走了。由中国地质学会主办,岩矿测试技术专业委员会承办,地调局实验测试中心协办的第十届全国地质与地球化学分析学术报告会暨第四届全国地质与地球化学分析青年论坛于8月28日-8月30日在哈尔滨举行,本次会议的主题是“地质、环境与实验测试”。会议收到论文43篇,其中大会特邀报告13人,青年论坛报告30篇。

    中国地质调查局环境监测院张进德教授对我国矿山环境的宏观概况和矿区水土风险现状作了详细分析,介绍了矿区水土污染调查与防治的有效研究方法,并对水土污染防治对策和未来发展提出富有远见和中肯的建议。中国科学院地质与地球物理研究所李献华研究员阐述了离子探针对锆石/斜锆石定年技术,着重从技术方面介绍了怎么提高精度和准确度,以及怎么提高空间分辨率。地调局实验测试中心沈亚婷副研究员以南京栖霞山铅锌矿区为例,从土壤-植物重金属总量、元素的生物可利用性、食物链模型研究、人体内重金属元素含量等方面详尽分析了铅锌矿区重金属生物地球化学特征,评估了矿区污染给人带来的健康风险,并对污染物在生物链中的传递途径及其人体组织的代谢模式等进行了深入探索。

    加拿大地质分析技术专家邵友彬先生介绍了粉末进样ICP光谱分析技术的新设想、新装置及其在勘察地球化学样品分析中的运用和前景,为我们打开了一扇粉末进样ICP光谱分析的大门,为有效解决ICP需制备溶液的繁杂前处理问题和实现绿色分析提出了新的思路和值得探索的途径。中国地质科学院地球物理地球化学勘察研究所马生明研究员报告的题目是“勘察勘察地球化学与分析测试”,从地球化学家的角度对地质和地球化学样品的选择、样品收集、样品分析提出了要求,并阐述了元素含量、元素形态等多种元素信息在地球化学勘察中的重要作用。核工业北京地质研究院郭冬发研究员从国内、国际标准方法质量控制方案系统介绍了铀、钍、镭的分析方法。

    中国地质科学院地球物理地球化学勘察研究所的张勤研究员介绍了课题组研制的新型气体发生-原子荧光光谱仪和新型固体粉末压片机,前者在仪器耐受酸度、仪器光学系统、低温点火装置等方面实现了改善,后者实现了更大压力下的粉末压片。青岛海洋地质研究所林学辉高级工程师介绍了海洋地质实验测试的两大类实验测试对象:海底矿产资源和海洋沉积物,并介绍了相应的实验测试技术。贵州省地质矿产中心实验室郑松高级工程师介绍了贵州省铜仁市优质水资源的调查研究成果,发现了近270多处优质水资源,为贵州省大力发展水资源产业、确保优质水资源的可持续利用作出重大贡献。中国地质科学院水文地质环境地质研究所张琳研究员从同位素参考物质的建立、双标准同位素校准,以及同位素标准物质现存问题多方面介绍了稳定同位素标准物质的研制及其在地学研究中的重要作用。

    在此同时,本次会议成功举办了“第四届全国地质与地球化学分析青年论坛”。该论坛面向40岁以下对的年青科研人员,主要围绕地质与地球化学分析领域的基础和前沿领域展开研究热点、争论的论述,在选题新颖性、前瞻性,参赛者思维活跃性、洞见力和语言表述等方面展开竞赛,恪守公正、公平、公正的原则。通过现场报告和专家无记名评议,评选出一、二、三等奖和优秀奖。肖志斌获得一等奖;孙晓艳、徐国栋获得二等奖;张世涛、马海萍和汪双双获得三等奖;时磊、于亚辉、陈园园、郭潇潇、李增胜、韩梅、邓晓燕、张向阳、李艳广获得优秀奖。该论坛得到了全国地质与地球化学相关科研单位的广泛关注与积极参与,为我国青年科技人才提供了全面展示科技水平和能力及成就的平台,加速发展、培养、扶持了青年科技人才的成长,推动了我国地质与地球化学分析技术的发展。

    在全国地质分析工作者和中国地质学会岩矿测试技术专业委员会的努力下,全国地质与地球化学分析学术报告会已连续举办了十五年。十五年来,我国地质分析水平已显著提高,年轻地质分析工作者的科研思维和科研能力明显增强,本届青年论坛的科技水平和研究实力大幅度提升,整体科研水平已不逊于国际。他提倡地质科技工作者在日常科研和生产实践中,能发现、思考更多的科学问题,解决科研一线的技术难点,下大力寻找、探索科学与技术的突破口。

    会议期间,举行了中国地质学会第八届岩矿测试技术专业委员会第一次全体会议。到会的37名代表踊跃发言,对今后专业委员会的工作提出了许多有益和中肯的建议。第一次专委会对专业委员会的有关事项作出了相应决议,商定了专业委员会第二次全委会的举办时间和地点。

    第十届全国地质与地球化学分析学术报告会暨第四届全国地质与地球化学分析青年论坛的召开,加强了国内与国际学术交流,为推动全国地质与地球化学分析技术的发展、促进地质实验工作者与国家地质工作的紧密结合、发现并培养年轻地质分析家发挥了积极作用。

    来自全国各地的地质、冶金、建材、化工、环境保护等行业研究院所、分析测试中心及中国科学院和高等院校等相关单位、企业等约150名代表参加了大会。

     

     

    第十届全国地质与地球化学分析学术报告会暨第四届全...

    联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心成立前的记者见面会会场。预定时间未到,有人悄悄入场。

     

    “您是?”

     

    来人一笑:“我是王学求。”

     

    “腕儿”来了,却如此低调。对照已经温习数遍,长长的、写满几页纸的他的学术成就,这种低调,让敬畏更增几分。

     

    此次活动,他是主角儿。联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心成立后,后续的研究工作将由他来主持完成。

     

    绘制地球化学元素图谱

     

    按照规划,在未来6年,中心将建立全球地球化学基准网,开展全球资源评价和环境变化监测;开展“一带一路”地球化学填(编)图,服务国家“一带一路”建设;开展编制全球地球化学一张图与化学地球平台建设,向社会提供服务;积极准备“化学地球”国际大科学计划。

     

    尤其是实施“化学地球”国际大科学计划。“化学地球”更形象的解释,就是绘制地球化学元素图谱,将元素周期表上所有化学元素的含量和分布绘制在地球上,为全球资源可持续利用和全球环境变化研究提供基础数据,为政府决策提供科学依据,为社会提供公共服务。工程庞大,意义深远。

     

    “通过大计划的实施,最终我们将建立起‘化学地球’平台与地球化学大数据共享系统。就像人们运用‘谷歌地球’来定位、测量距离、查询路线和地形地貌一样,将来进入‘化学地球’,人们点击系统,就可查询了解和环境或健康有关的水、土地等有害和有益元素信息以及与资源有关的成矿元素分布信息。”王学求表示。

     

    “中国在地球化学领域取得的成就,使得集研究与调查、科学与工程、资源与环境一体化的大科学计划——‘化学地球’成为可能。”王学求强调,中国区域化探全国扫面计划、全国土地质量地球化学调查计划、全国地下水水质调查计划的实施,以及全国地球化学基准计划积累的协调多部门、多地区、组织成千上万人员参与实施大计划的运行经验,都为“化学地球”大科学计划的实施提供了可借鉴的模式。

     

    由王学求主持的全球地球化学基准网是迄今国际地球化学界最大规模的国际合作研究计划,共有69个国家及169位个体科学家参加。目前已建立了覆盖面积近3200万平方千米,约占全球陆地面积22%,分析元素达76种。

     

    全球地球化学基准网有着深远的国际意义,为了解全球地球化学背景、全球资源评价、衡量未来全球化学变化和了解过去地球化学演化提供了定量参照标尺;重新提供了过去地球化学填图所没有包含的化学元素,如三稀元素、铂族元素、铀等远景区50余处;开发了全球地球化学一张图平台“化学地球”;制订国际地球化学填图系列指南,对引领国际地球化学填图具有奠基性意义。

     

    通过全球地球化学基准网,对中、美、欧、澳数据对比发现,重金属元素超标的采样点位分别为欧洲10.9%,中国4.1%,美国2.6%,澳大利亚1.8%,欧洲重金属污染最为严重,这与工业化历程是一致的。

     

    全球地球化学基准网还系统测定了不同地质时代岩石和土壤中的全碳、有机碳和二氧化碳含量,为自然界碳循环和全球变化提供了基础数据。

     

    美国著名地球化学家David Smith评价中国地球化学基准图是将全球地球化学填图推向了极致。著名地球化学家Clemens Reimann认为,全球地球化学基准网的分析指标是世界最好的,一些元素地球化学图是以前从未有过的。

     

    谢学锦院士评价全球地球化学基准网所有指标均达国际领先水平。而李廷栋院士则认为,全球地球化学基准网填补了多项空白,为实现将元素周期表绘制在地球上的宏伟工程迈出了重要一步。

     

    发现超微细金

     

    王学求也是谢学锦院士的学生。正是在谢学锦院士的指导下,他通过无数次实验发现,地球化学样品中大量存在粒径小于5μm的亚微米、纳米金,含量占总金量的30-90%,据此提出了超微细金的概念。

     

    他的实验证实,超微细金具有极强的活动性,不仅可以以机械形式被各种营力作长距离搬运,而且具有很强的化学活动性,可以被水所溶解迁移。

     

    这一发现圆满地解释了“自然界中大规模金的地球化学异常是如何形成的”这一亘久未破之谜,被国外同行称作“超微细金勘查概念模型”。实验结论也推进了金矿区域化探由一门经验或技术成为一门真正的科学。

     

    国际勘查地球化学家协会主席将这一发现列入了勘查地球化学90年代的最重要进展之中。

     

    王学求与谢学锦院士发展此研究成果写成的《金的勘查地球化学》一书也被美国著名地球化学家T.T.Chao称做“一本划时代的巨著”。

     

    这一研究成果的广泛应用为金矿化探取得突出找矿成就做出了重要贡献。据不完全统计,自1999年以来,运用谢学锦院士和王学求科研团队所发展的地球化学方法,在所圈定的靶区中发现大型以上金矿已达16处。

     

    探究深穿透地球化学领域

     

    在勘查地球化学领域,科学家一直在努力研究能探测更大深度的穿透性地球化学找矿方法,却迟迟无人破题。

     

    王学求当然明白,攻破这个难题对隐伏区矿产勘查将具有极大的推进作用。于是,他开始潜心关注。

     

    在一个国家项目支持下,他在矿体及其上方土壤和气体中同时发现六边形的纳米铜和金晶体。

     

    按照常规判断,纳米金属晶体只有在一定的温度和压力条件下才能形成。那么,此次在矿体及其上方土壤和气体中同时发现纳米金属晶体,足以充分证明,隐伏内生矿体纳米金属微粒可以通过岩石微裂隙和纳米孔喉垂直迁移到达地表。

     

    “通过实验模拟证实纳米金属微粒具有极强的穿透能力和快速迁移能力。”王学求表示,这就为元素从内生矿床向地表的垂向迁移提供了直接微观证据。实现了覆盖区勘查地球化学迁移机理研究从“描述性模型”到“实证性科学”质的飞跃。

     

    他带领研究团队据此发明了具有自主知识产权的系列深穿透地球化学技术——穿透性勘查地球化学新方法技术,即用纳米探测、金属活动态提取、地球气纳微金属测量、独立供电偶极子地电化学等技术直接获取深部异常信息的隐伏矿探测法,显著提高对隐伏矿的探测能力,探测深度可达1000米。

     

    这项技术投入应用后,填补了我国盆地地球化学调查方法的空白,先后分析样品5万余件。该项成果也获得了国家科技进步二等奖1项、国土资源科技成果一等奖1项、国家专利3项。

     

    国际地球化学领域的权威科学家对此给予极高赞誉,认为纳米金属微粒发现是一项创新性研究成果,对覆盖区矿产勘查具有深刻影响,也为全世界应用提供了实证。

     

    学术应服务社会

     

    事实上,这一成果也恰恰完全印合了王学求一贯的学术应用思路。

     

    “作为一名地质科学研究人员,更多的时候,我的调研对象是岩石、土壤和水。正是这些‘不会说话的朋友’透露的信息,常能最真实地回应群众关切的环境问题。”在2013年的全国两会期间,在讨论地下水和土壤保护时,王学求更明确陈述作为一名科研人员的职责。“我认为,首先应将学术成果和科学数据服务于决策,服务于人民。”他认为,论文不仅要对科学负责,更要对社会负责。要将科学研究成果与社会发展问题对接,为推进科学决策献计出力。

     

    细数他的科研、学术成就,每一项都紧贴民生大计,国之根本。

     

    自1989年6月从长春地质学院勘查地球化学专业硕士研究生毕业后,王学求即投身到艰苦的地质勘查行业。参加工作近30年来,他一直致力于勘查地球化学研究工作,先后主持国家“攀登计划”、国家“973计划”和国家“科技攻关计划”课题、省部级研究项目、地质调查项目及国际合作项目等20余项,在金矿勘查地球化学、深穿透地球化学、纳米地球化学和全球尺度地球化学研究等领域取得了获得国内外同行高度评价的理论创新成果与实用性成果,为中国勘查地球化学在国际上处于领先地位作出了重要贡献。

     

    “从1994年开始,我们就对全国土壤51个化学元素进行监测,2008年开始又建立了覆盖全国的地球化学基准网,对土壤81个化学指标进行监测。监测数据显示,重金属等污染物指标在局部地区上升较快。”王学求说。

     

    其成果应用也不仅限于土壤化学元素调查。王学求带领团队研发的深穿透地球化学等新方法新技术,结合传统地球化学找矿方法和现代分析测试技术,形成了一套有效的地球化学矿产勘查方法技术组合。为更好地落实研究工作与国家需求密切结合的要求,王学求曾一直坚持和团队人员一起用大量时间到最艰苦的西部无人区从事野外调查,为国家紧缺矿产资源,如大型金矿、铀矿和铅锌矿的发现提供了重要找矿线索。

     

    据不完全统计,1999年以来,运用该团队研究的地球化学方法,在所圈定的靶区中已发现大型以上金矿16处、银矿3处、铜矿21处、铅锌矿7处、锡矿7处。这些矿产资源的发现和探明,大大提高了国家的资源保障能力。

     

    湖北、甘肃、贵州、陕西、新疆、四川等省区地矿局和核工业地质队的实践经验也表明,王学求研究团队所发展的金矿勘查地球化学、深穿透地球化学、盆地铀矿地球化学理论和方法技术在当地金矿、铀矿勘查中发挥了重要作用。

     

    此外,在中蒙合作1:100万地球化学填图工作中,通过项目实施所圈定的异常靶区中,有3处已经由内蒙古有色地质矿业(集团)有限公司跟进登记探矿权,另有2处正在审批。此外还实施了“一带一路”主要资源大国地球化学填图国际合作,其中,中蒙和中哈地球化学填图已纳入国家发改委“一带一路”规划目录,为相关决策提供了依据。

     

    与国际水平的团队一起成长

     

    从事勘查地球化学和国际地球化学填图研究,离不开研究团队的共同成长和合作。而这种精神的传承,在谢学锦院士团队超过60年的发展中,始终如一。他们为中国应用地球化学在国际上处于持续领先地位作出了重要贡献。

     

    目前,在这个团队中,有院士1人、国家百千万人才工程国家级人选1人、国土资源部科技领军人才1人、国土资源部科技创新人才工程青年科技骨干1人,团队近5年培养了博士后3人、博士16人、硕士5人。

     

    截至目前,团队还与60余个国家建立了合作研究关系,举办了20余次国际地球化学填图培训班,培训的学员达500余人,不仅将中国的先进地球化学技术输出国外,而且建立了良好的人脉关系和人才储备,创造了中国与发展中国家开展互利共赢的地球化学填图合作模式。例如,蒙古国给予中蒙地球化学合作填图项目以高度评价,研究团队中的2人也因此被授予蒙古国最高国家荣誉勋章、2人被授予蒙古国部级荣誉勋章。

     

    并且,以该团队为基础建立的“联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心”本身就已经代表了各自领域的研究前沿。

     

    王学求(左一)在野外开展全球地球化学基准网河漫滩沉积物采样培训

    把元素周期表绘制在地球上

    如果在当下,准确地定位马生明的研究领域,应归为勘查地球化学学科范围。但翻看他的履历,他从1984年12月毕业于长春地质学校,分配到物化探所工作至今。在工作过程中,他从未间断学习,从中专读到博士,跨越了找矿、地球化学、水资源等多个专业学科。这一路走来,从更多方向打开了他思考和解决问题的思路,让他获得了更多的成长机会和空间。

     

    马生明,1963年6月生,辽宁本溪人,中国共产党党员,教授级高工(二级),博士,博士生导师。他先后主持科技部科技支撑计划项目、国土资源部行业科研专项、地质矿产调查项目等20项,发表论文80余篇,获国土资源科学技术二等奖1项。30余年来,他结合国家需求和发展需要,潜心钻研,孜孜不倦,在环境地球化学异常形成机理、勘查区成矿潜力评价、覆盖区地球化学勘查等方面取得了创新性成果。

     

    提出“元素相关关系法”

     

    区域地球化学调查结果显示,城镇及其周边土壤中存在着重金属元素异常,引起社会和公众的普遍关注,也给地球化学科学家提出一系列问题——这些异常是怎样形成的?生态效应如何?需要地球化学家围绕土壤重金属元素异常查证和评价方法技术研究这一主题,同时针对目前环境地球化学调查和评价工作中亟待解决的问题,拓展思路,开创性地开展试验研究工作。

     

    在土壤垂直剖面上,异常通常表现为两种主要形式:表层累积型和连续型。表层累积型异常的组分基本来自于人类活动释放产物,至少部分Hg异常与辰砂矿物有关,此类辰砂矿物是在表生条件下通过土壤微生物的参与形成的,部分Cu、Pb、Zn、As等重金属元素异常与煤燃烧或矿石冶炼过程中产生的“微球粒”及磁铁矿、黄铁矿等有关。而连续型异常多为自然成因,以区域性Cd异常为代表,Cd含量与土壤中细粒级物质组成相关。

     

    马生明通过系统的试验研究,提出了确定环境地球化学异常组分基准值的方法“元素相关关系法”,即利用重金属元素与土壤中常量元素含量间的相关性,判断异常成因类型。由此判断,城镇周边土壤Hg异常与表生条件下生物作用形成的辰砂矿物有关。

     

    辰砂和“微球粒”等的发现,为城镇及其周边环境地球化学异常成因及其形成机理研究提供了新的思路,建立起了人类活动-大气污染-土壤污染间的成因联系,促进了环境地球化学、环境矿物学等领域的进步和发展。异常生态效应评价研究结果显示,异常组分存在形态是控制异常生态效应的根本因素。在此基础上,他研究制定了区域土壤生态地球化学评价标准,为土壤重金属异常生态效应评价提供了参考基准。

     

    同时,他根据辰砂和“微球粒”的发现提出,“当污染的土壤的重金属元素呈‘微球粒’存在时,并不会产生过多的危害。”他尝试着通过一些途径来验证。这也恰好印证了谢学锦院士曾在他的一片论文中提出的观点:在勘查地球化学发展史上另一个重大的转折点,是勘查地球化学今后的目标不仅是解决矿产资源问题,更要在环境监控、治理上做文章,不仅着眼于局部的矿山环境,更要着眼于全国乃至全球的环境生态系统调查。

     

    创新性提出多维异常体系

     

    勘查地球化学是通过对各种自然介质(如岩石、土壤、水系沉积物、湖积物、水、气体和植物等)中化学元素及其同位素的含量分布进行系统测量,并研究其空间分布特征、演化规律和迁移、富集变化规律,及其与各种地质过程、地质特征和区域成矿作用之间的关系,主要为区域地质找矿、成矿预测、基础地质研究提供基础地球化学资料。

     

    上个世纪70~80年代,这个学科发展了一些较完善的地球化学勘查程序。它们的基本思路是:运用高效率的地球化学勘查方法,在广大面积内进行广泛的勘查,缩小找矿靶区,然后用效率较低、但能较精确圈定矿化范围的方法开展工作。这种做法可以用尽可能少的人力、物力和时间,找到有经济价值的矿床。

     

    从2006年开始,为了更好地服务深部找矿需求,马生明带领他的团队,以拓展地球化学勘查指标为主线,在40余个(实验区)矿床上系统开展了元素富集贫化特征、富集贫化规律、异常分布状况和控矿地球化学条件等研究。

     

    通过研究,马生明发现,在热液成因有色金属成矿系统中,存在着多属性地球化学异常,既有微量元素,也有常量元素,甚至还有同位素;既有成矿元素、成矿伴生元素,又有矿化剂元素;既有亲石分散元素、稀有元素,还有稀土元素;既有正异常,又有负异常,成矿信息极其丰富。由此拓展了地球化学勘查指标类型。通过系统梳理、集成、概括上述不同属性地球化学异常的成矿指示作用,他将此创新性地提升为深部矿预测地球化学勘查应用基础理论,即“多维异常体系”。

     

    “根据现有研究成果,多维异常体系包括元素负异常、矿化剂元素(S)异常、矿化剂元素(S)与Fe和成矿元素协同平衡、成矿与伴生元素异常、惰性组分等异常体系。”马生明介绍说。

     

    其实,要理解这个复杂的理论融合后的研究结果,或许可以通俗解释为,其中既包含了成矿的时间定位,也包含成矿的空间定位。其中每种属性的异常,都是由一系列具有内在联系的单元素异常构成。

     

    试验案例证实,在多维异常体系理论指导下,围绕勘查区或已知矿深部“是否具备成矿可能、如果具备成矿可能矿体赋存在哪、怎么找”等地质找矿中最关键的核心问题,从成矿前提、成矿强度、成矿物质、成矿机制和成矿环境等多个层面获取地球化学信息,递进地评价勘查区成矿潜力,预测找矿方向,达到提高预测可靠性和准确性的目的。

     

    多维异常体系理论,系统探讨了矿床中各属性异常体系的空间分布特点及其成矿指示作用,构建了试验矿床矿致异常结构模式。以异常结构模型为核心,提出了深部矿地球化学勘查方法技术;根据元素的带出、带入特征及其迁移量的空间变化规律,探讨元素迁移方向即热液流动的方向,进而指示找矿方向。

     

    多维异常体系理论与方法的提出,开启了地球化学勘查新模式。更直观地说,就是能够更快更好地指导找矿。

     

    目前,利用元素负异常界定热液成矿系统边界、利用S含量及其异常判断勘查区成矿强度和成矿前景等实用型技术正在经历实践检验。

     

    引进研发土壤热磁组分测量方法

     

    运积物覆盖区矿产勘查是世界矿产勘查界急需突破的瓶颈,在这种背景下,运积物覆盖区地球化学勘查理论方法创新成为研究的热点和前沿,土壤热磁组分测量方法应运而生。

     

    土壤热磁组分测量最初是由前苏联A.H.波戈留波夫等人在上世纪70年代提出的。

     

    在土壤物质组成成分中,普遍存在着一种非晶质铁锰(氢)氧化物,这种物质与成矿指示元素关系密切,而且这种物质有一个特性,就是经过热处理后可以转变为具有较强磁性的晶质铁锰氧化物,比磁化系数大为提高,利用磁选方法就可以将晶质化的铁锰氧化物从土壤中分离出来,成矿指示元素也同时被分离出来。对其进行分析测试,可明显提高地球化学异常衬度,达到强化矿化异常信息的目的。这也恰恰是土壤热磁组分测量方法的基本原理。

     

    2007年,该方法被马生明引进并开展系统试验研究。马生明在河北北部半干旱低山、内蒙古东部半干旱草原、新疆东部干旱戈壁荒漠、青海柴达木南缘干旱盆地等景观区进行示范研究。结果表明,土壤热磁组分测量将覆盖层中的Cu、Pb、Zn、Ag、Cd、As、Sb、W、Mo等元素的异常强度提高一倍以上,而且异常稳定重现,显示出该方法广泛的适用性和有效性。

     

    青海野马泉试验区冲洪积层厚度大于100米,土壤热磁组分测量在已知勘查区内异常明显,证明了方法的有效性,同时在勘查区外围发现了范围和强度更大的多元素组合异常,为进一步的勘查工作指明了方向。土壤热磁组分测量方法有效推进了覆盖区找矿难题的破解。

     

    历经十余年的发展和积淀,在马生明的带领下,物化探所已经构建起稳定的矿产勘查地球化学理论方法研究团队,培养博士4人,硕士17人,为后备地质人才培养做出了应有贡献。



    用勘查地球化学理念解决资源环境问题