地球化学的基本内容

趣味地球化学主要有哪些内容？~

《趣味地球化学》内容简介：《趣味地球化学》是费尔斯曼1945年5月20日逝世后，由他的同事和学生赫洛平院士、维诺格拉多夫院士、谢尔巴科夫院士等根据他的手稿整理并补充，于1948年出版的。前苏联的一些学者不断地充实、完善这本科普读物，相继于1950年、1954年和1959年三次修订再版。随着各种译本的出现，《趣味地球化学》在全世界的影响日益扩大。
本书由原子、自然界里的化学元素、自然界里的原子史、地球化学的过去与未来这四部分内容构成。每一部分独立成章，取材精练新颖，又有若干小条目，条目之间的内容既有特殊性又有一定联系，科学性很强。四个部分之间勾画出如何认识构成自然界的原子及历史，以及地球化学的过去和未来的知识体系，作者科学的认识论和方法论启迪着读者，深入浅出地引导读者，并以很强的逻辑性层层展开，带领读者探索、思考着这个奇妙的物质世界，极富趣味性。
费尔斯曼首先以科学而生动的语言向读者讲述原子的结构与特性，描绘奇妙的原子世界，这是地球化学的理论基础。关于自然界里的化学元素，根据元素的性质、在自然界和人类社会中的作用，他选择了一部分具有典型意义的元素，引人入胜地介绍它们的“生活”和“一生的命运”。如“硅——地壳的基础”、“碳——一切生命的基础”、“磷——生命和思想的元素”、“氟——腐蚀一切的元素”等，读者会从阿·费尔斯曼对大自然热情的歌颂中获取有关地球化学的基本知识和许多趣事逸闻，深深地被作者渊博的知识、飞扬的文采和对大自然的热爱所打动。
费尔斯曼还从一个新的角度，即从不同的空间场所和不同的时间尺度讲述了宇宙空间、大气层、气候带、水体、地球表面与地下深处，以及人类史与地球史中元素的历史。他系统论述了地球化学思想发展史，坦诚地告诫青年一代，“这门科学是经过无数次精确的观察、实验和测量才产生的”。地球化学这门科学的诞生和建立，经历了众多杰出学者的艰苦探索与积累，通过全世界的科学先驱们各自独立的工作与相互协作，是建立在严格的观察、实验和严密的科学综合与推理基础上发展起来的。他对地球化学的发展前景充满憧憬与美好的期望，“所有原子都在经历着漫长的历史道路，我们不知道这条道路从什么地方开始，到什么地方完结。原子产生的过程怎样，它们怎样才开始在地球上旅行，我们还不十分清楚。在地球复杂的未来世界里原子的命运怎样，我们也不敢说”。他提出了地球化学学科未来探索的方向和关键问题，如：元素的起源与形成过程、地球中元素的演化历史、地球未来的演化前景和元素的命运与作用等。这些思想至今还放射着科学的光芒。
《趣味地球化学》不仅传播了系统而丰富的科学知识，还传播给我们正确的科学思维与科学方法，这是费尔斯曼用他的心血浇灌和培育的《趣味地球化学》永具魅力、成为世界科普名著的原因。
17世纪之前，落后的封建主义制度阻碍着生产力的发展，新的科学思想被深深地禁锢在自然经济的牢笼之中。17世纪中叶，英国资产阶级革命首先冲破封建庄园经济的桎梏，蒸汽机的应用促进了经济大发展，也对矿产资源的开采利用提出了新的要求，从而推动了地质勘探和地质学的发展。生产关系的转变，也改变了科学技术的命运，一批批学者走出书斋，下矿井、赴野外、风餐露宿、栉风沐雨，寻找工业必需的矿产，也使地质科学水平大为提高。费尔斯曼在本书中提到许多前苏联与欧美的地球化学家，并详细论述了俄罗斯科学家对发展地球化学学科所做的重大贡献。
《趣味地球化学》的附录是编者独具匠心的安排，反映了费尔斯曼院士渊博的自然科学、哲学、历史知识的高度融合和智慧的光华，以及独具特色的观点。他毫不保留地将自己丰富的实践经验传授给后人，教读者如何从野外工作入手，去观察大自然，去研究地球，成为一名优秀的地球化学家，引领读者认识一个个元素的来龙去脉，深入浅出地讲解一种种矿物、岩石和地质现象，领着你继续在门捷列夫元素周期表上展开幻想的翅膀飞翔、遨游。

环境地球化学主要研究人类环境的化学性质、研究污染物在环境中的迁移转化规律、研究环境中的化学物质对生物体和人体健康的影响三个方面 。从地球化学的角度看：人类环境可分为五个地球化学系统，即表面岩石圈系统、大气系统、水系统、土壤-生物系统和技术系统。为了改善人类环境质量，必须深入了解这些系统的地球化学性质。这些系统是在地质历史过程中逐步演化、依次产生的，它们的化学性质不断地发生变化。到了近代，人类运用强大的技术力量大规模地改变自然界的面貌，地壳深处大量的化学物质被采掘出来，种类越来越多、数量越来越大的自然界本来不存在的化合物被合成出来，它们中的一部分不可避免地被散布到环境中。在原来环境物质循环的基础上，叠加了这些新的物质的循环，对人类环境质量产生了严重影响。环境地球化学的重要任务之一就在于及时地研究现代环境化学变化的过程和趋势，在原来地球化学的基础上，更加深入地研究组成人类环境的各个系统的地球化学性质。人为散发的污染物在环境中不断发生空间位置的移动和存在形态的转化。这种迁移转化的结果，可以向着有利的方向发展，如污染物被稀释、扩散、分解，甚至消失；也可以向着不利的方向发展，如污染物在某些条件下积累起来，转变成为持久的次生污染物。污染物在环境中的存在形态可以通过各种化学作用不断发生变化，如溶解、沉淀、水解、络合与整合、氧化、还原、化学分解、光化学分解和生物化学分解等。污染物的存在形态不同，其毒性也往往不同，如六价铬的毒性大于三价铬，铜的络离子的毒性小于铜离子，且络离子愈稳定，其毒性愈小。污染物的存在形态不同，生物对它的吸收作用也不同，如水稻易于吸收金属汞、甲基汞，而不吸收硫化汞。在环境污染研究中，不但要研究污染物的总量，还必须研究污染物的形态。在一个特定的环境中，污染物的存在形态取决于环境的地球化学条件，如环境的酸碱条件、氧化-还原条件，环境中胶体的种类和数量、环境中有机质的数量和性质等。地球化学的研究表明，在地球表面上的每一特定地区都有它特有的地球化学性质，所以应用地球化学的原理和方法，能够较好地阐明污染物在环境中迁移转化规律。这方面的研究有助于评价环境质量，预测环境质量变化的趋势；有助于了解自然界对污染物的自然净化能力；有助于制定环境标准和制定改造已被污染的环境的措施。环境地球化学是在生物地球化学的基础上发展起来的。关于环境元素和生命元素的关系，早在40年代，生物地球化学的研究即指出：有机体中所含的化学元素与生物圈中所存在的化学元素成正比；组成有机体的主要元素在生物圈中都是容易形成气体和水溶性化合物的元素。人体的组成是人类在漫长的岁月中通过新陈代谢，与环境进行物质交换，并通过遗传、变异等过程建立了动态平衡的结果。显然，人类释放到环境中的各种各样的化学物质，必然会以不同的程度进入生物和人的机体。当机体组织不能忍受这些物质时，就会产生严重的后果。汞污染引起的水俣病和镉污染引起的痛痛病是这方面的突出的例子。环境地球化学在这方面的任务不仅研究现代环境化学组成的变化同生命体、人体化学组成和人类健康的关系，而且在更广阔的地质背景上研究宇宙元素、地壳元素、海洋元素同生命元素之间的关系，研究生命过程的地球化学演化等问题。

地球化学主要研究地球和地质体中元素及其同位素的组成，定量地测定元素及其同位素在地球各个部分(如水圈、气圈、生物圈、岩石圈)和地质体中的分布；研究地球表面和内部及某些天体中进行的化学作用，揭示元素及其同位素的迁移、富集和分散规律；研究地球乃至天体的化学演化，即研究地球各个部分，如大气圈、水圈、地壳、地幔、地核中和各种岩类以及各种地质体中化学元素的平衡、旋回，在时间和空间上的变化规律。
基于研究对象和手段不同，地球化学形成了一些分支学科。
元素地球化学是从岩石等天然样品中化学元素含量与组合出发，
比如已经测得太阳系各行星形成的年龄为45～46亿年，太阳系元素的年龄为50～58亿年等等。另外在矿产资源研究中，
有机地球化学是研究自然界产出的有机质的组成、结构、性质、空间分布、在地球历史中的演化规律以及它们参与地质作用对元素分散富集的影响。生命起源的研究就是有机地球化学的重要内容之一。
天体化学是研究元素和核素的起源，元素的宇宙丰度，宇宙物质的元素组成和同位素组成及其变异，天体形成的物理化学条件及在空间、时间的分布、变化规律。
环境地球化学是研究人类生存环境的化学组成化学作用、化学演化及其与人类的相互关系，目前是人们未来研究的热门方向。
矿床地球化学是研究矿床的化学组成、化学作用和化学演化。着重探讨成矿的时间、物理化学条件、矿质来源和机理等问题。它综合元素地球化学、同位素地球化学、勘查地球化学和实验地球化学等分支学科的研究方法和成果，为矿产的寻找、评价、开发利用服务。
区域地球化学是研究一定地区某些地质体和圈层的化学组成、化学作用和化学演化，为划分元素地球化学区和成矿远景区提供了依据。
勘查地球化学是通过对成矿元素和相关元素在不同地质体及区带的含量和分布研究，
导致发现地幔组成的不均一性(垂向的和区域的)，
在研究方法上，地球化学综合地质学、化学和物理学等的基本研究方法和技术，形成的一套较为完整和系统的地球化学研究方法。这些方法主要包括：
在思维方法上，对大量自然现象的观察资料和岩石、矿物中元素含量分析数据的综合整理，广泛采用归纳法，得出规律，建立各种模型，用文字或图表来表达，称为模式原则。
如量子力学、化学热力学、化学动力学核子物理学等，以及电子计算技术的应用使地球化学提高了推断能力和预测水平。
地球化学的分析测试手段也将更为精确快速，微量、超微量分析测试技术的发展，将可获得超微区范围内和超微量样品中元素、同位素分布和组成资料。

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