香薷的機理

研究了解偶聯劑、p-型ATP酶抑制劑、離子通道抑制劑、蛋白合成抑制劑和缺鐵缺鋅誘導對海州香薷(Elsholtzia splendens)和鴨跖草(Commelina communis)銅吸收的影響.結果表明,海州香薷對銅的富集能力高于鴨跖草,但鴨跖草對銅的運輸能力大于海州香薷.解偶聯劑2,4-二硝基苯酚(DNP)和p-型ATP酶抑制劑釩酸鈉(Na3VO4)對海州香薷和鴨跖草銅吸收均有一定的抑制作用,說明兩種植物對銅可能存在主動吸收.鈣離子通道抑制劑LaCl3對海州香薷銅吸收有抑制作用,而對鴨跖草銅吸收沒有抑制作用;蛋白合成抑制劑放線菌酮(CHD)對海州香薷銅吸收沒有抑制作用,而顯著抑制了鴨跖草對銅的吸收.說明海州香薷銅吸收與鈣離子通道密切相關.缺鐵誘導大大提高了海州香薷與鴨跖草對銅的吸收.低濃度銅處理下,缺鋅誘導對兩種植物銅吸收影響不大;但高濃度銅處理下,缺鋅誘導促進了銅吸收.

中國勘查地球化學年——從勘查地球化學到應用地球化學

趙侖山朱有光

[中國地質大學(北京)]

中國勘查地球化學63年的發(fā)展緊密配合新中國的建設，經歷了從初創(chuàng)、探索、發(fā)展、繁榮到走向輝煌的歷程。60多年來經前后幾代數萬計的中國化探人跋山涉水、風餐露宿，足跡踏遍了祖國的千山萬水，考察了全國的每一寸山川和國土，創(chuàng)造了豐功偉績?？辈榈厍蚧瘜W是一門緊密為社會發(fā)展與國民經濟服務的應用地質學分支學科，他的主要任務是通過按不同精度系統(tǒng)觀測巖石、水系沉積物、土壤、水域以及部分城市大氣和農作物的化學元素分布、組成和濃集狀況，給國家提供礦產資源及環(huán)境生態(tài)等情報。早期階段主要目標是礦產資源勘查，后來發(fā)展到涉及人群生活環(huán)境、區(qū)域生態(tài)、農業(yè)以及地方病等問題的調查研究需求。地球化學填圖既具有全域性國土基礎調查的性質，又可以及時發(fā)現異常提供礦產資源靶區(qū)，以及有關環(huán)境和生態(tài)狀況等多種異常信息的功能，直接為國民經濟建設服務。

勘查地球化學，簡稱化探，作為一種調查技術，于20世紀30年代起源于蘇聯和北歐國家，40年代化探技術被地質勘探部門列為先進的探礦方法。新中國成立之初，國家經濟建設中資源勘查需求十分迫切，中國化探界及時引入了地球化學探礦技術為新中國建設找礦。最早于1951年以謝學錦為首的化探小組赴安徽安慶月山進行中國勘查地球化學的首次實驗，發(fā)現了銅礦指示植物海州香薷。受到了礦產勘查部門的重視，從此在全國地質、冶金、有色，以及之后在核工業(yè)、黃金等系統(tǒng)廣泛建立化探隊伍，開展化探找礦。按調查目標、采樣介質和成果的應用范圍中國勘查地球化學的歷史可以劃分為兩大發(fā)展階段：第一階段1950～1998年，第二階段1999～2013年，即前50年和后13年，簡要回顧如下。

一、1950～1998年以礦產資源為主要目標的地球化學勘查階段

這50年是中國勘查地球化學從引進、探索、提高，到獲得成功的階段。經過50年的艱苦創(chuàng)業(yè)和緊扣世界先進化探理論與技術的步伐，終于找到了適合中國地質景觀條件特點的經濟高效的地球化學找礦方法，獲得了突出的成果。中國勘查地球化學前50年歷史，已有多位專家總結介紹，發(fā)表了論文和專著，在此僅就其中的幾件重要的大事概括如下。

1952年在地質部地礦司設立化探室，1956年在冶金部成立了冶金化探組。開始階段兩部門化探主要在一些金屬礦區(qū)進行原生暈和次生暈方法效果試驗，取得了初步成果。隨即開始全國性第一代區(qū)域化探普查。1957年地質部成立了物化探研究所(謝學錦、邵躍等)，與冶金和有色化探部門(歐陽宗圻等)幾乎同時開展了對我國典型鎢、錫、銅多金屬等礦床原生暈和次生暈找礦方法系統(tǒng)研究和開發(fā)，建立了涵蓋多種熱液礦床類型的原生暈分帶模式，取得了明顯找礦效果，統(tǒng)稱為礦區(qū)化探。1960～1977年先后在北京地質學院、長春地質學院和桂林冶金地質學院建立了地球化學探礦專業(yè)，培養(yǎng)擴大了化探技術隊伍。

但這一階段由于經驗不足和技術不夠成熟，以土壤金屬量測量為主要方法的第一代區(qū)域化探未能取得應有的效果。因此、為了探索適應我國地質和景觀條件的區(qū)域化探找礦方法，以及新的技術和思路在為期10多年的實踐中摸索和孕育。

1978年謝學錦提出1：20萬區(qū)域化探全國掃面計劃。經過對前期區(qū)域化探經驗和問題的總結和兩年多的采樣與分析方法試驗，地質部于1981年正式發(fā)布組織實施第二代全國區(qū)域化探掃面，技術上針對我國中東部大面積山區(qū)地形，在全國除沙漠和沖積平原外，對水系沉積物進行1：20萬比例尺的系統(tǒng)采樣。樣品分析成礦和伴生元素、微量元素和造巖元素氧化物共39個指標，編制了全國統(tǒng)一的各元素地球化學圖。該計劃在內地和沿海地區(qū)于1990年基本完成。邊遠省區(qū)，如干旱荒漠草原、森林沼澤、黃土高原、巖溶，以及青藏高寒山區(qū)屬特殊的地球化學景觀，試驗研制了專門的采樣方法(任天祥等)，于2000年基本完成。

與此同時，冶金和有色系統(tǒng)化探實施了以成礦區(qū)帶為主要目標的區(qū)域性水系沉積物測量計劃(12個重點區(qū)帶，比例尺1：5萬～1：10萬)完成總面積近30萬km2，以及金礦化探項目等。找到了一大批大、中、小型金、錳、鐵、銅等礦床，研究了我國主要成礦帶和礦集區(qū)的礦化規(guī)律，增加了各地礦山的后備資源儲量。此外，核工業(yè)系統(tǒng)和黃金部隊也開展了成礦區(qū)帶、礦區(qū)外圍，以及遠景區(qū)的多種采樣介質和比例尺的化探找礦工作。在全國呈現出大規(guī)模高技術水平地球化學勘查的繁榮時期。

1980年5月成立了中國地質學會勘查地球化學專業(yè)委員會，自此大約每4年召開一次全國勘查地球化學學術討論會。出版了《物探與化探》等專業(yè)期刊。

經過近20年全國范圍的系統(tǒng)掃面測量，截至1997年底地礦部全國區(qū)域化探掃面覆蓋面積達到575萬km2，占全國可掃面積650萬km2的88%。在此期間配合進行的區(qū)域異常查證，即化探普查和詳查(1：5萬～1：1萬)工作完成了100多萬km2。據(牟緒贊)統(tǒng)計到1997年底1：20萬化探掃面發(fā)現各類元素綜合異常約4.3萬處，已進行異常檢查的達1/3。區(qū)域化探掃面取得了豐碩的找礦成果，1981～1995年三個五年計劃期間經異常優(yōu)選查證和工程驗證共發(fā)現具有工業(yè)價值的大、中、小型礦床569處，其中大型50多處；按礦種：金銀礦420處，有色金屬礦140處，其他9處。按年度統(tǒng)計，化探發(fā)現礦床數：1981～1985年：114處；1986～1990年：204處，1991～1995年：400處。其中僅金礦的潛在價值在2000億元以上?；秸业V效果突出的礦種是：Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Sn、W、Mo、Ni、Hg、Co、Sb、Nb、Ta和稀土，以及某些非金屬礦產，總計20余種。通過區(qū)域化探掃面各省都發(fā)現了新礦床和新的礦床類型，未進行查證的大量異常和遠景區(qū)，提供了今后若干年內各省地質勘查部門的找礦工作目標和潛力區(qū)。

區(qū)域化探掃面工程帶動了勘查地球化學一系列方法技術和理論的發(fā)展和提高，如測試技術、實驗室間分析質量監(jiān)控、地球化學標準樣制作等，保證了分析數據的高質量和和全國范圍數據對比。其中如Au及P t族元素分析檢出限的提高為找到大批金礦立了大功：當時我國測定Au的檢出限為0.3×10-9，而美國、加拿大20世紀90年代初才將檢出限從50×10-9提高到1×10-9。此外，建立了海量高質量分析數據的數據庫，研制了專用計算和繪圖軟件，繪制了39種元素多種比例尺的全國地球化學圖。在綜合分析區(qū)域地球化學圖并與已知礦集區(qū)對比的基礎上，謝學錦提出了地球化學塊體成礦理論。

這一時期我國勘查地球化學在理論、思路和技術上出現了全面繁榮的形勢：為應對露頭礦將找盡，找礦難度、深度加大的局面，勘查地球化學開展了以地氣法為主的稱為非傳統(tǒng)方法的深穿透地球化學找礦技術研究，開拓了覆蓋區(qū)找礦和深部找礦的新技術。區(qū)域地球化學和區(qū)域基巖地球化學測量方法研究(於崇文、張本仁等)受到重視，對成礦帶和礦集區(qū)異常結合地質構造條件進行區(qū)域成礦潛力預測和評價的方向多次立項得到發(fā)展，勘查地球化學與成礦地質環(huán)境緊密結合的研究方向得到推廣深化。地物化遙相結合的綜合信息找礦技術在各省廣泛應用?？傊?0世紀90年代我國勘查地球化學方法技術和理論水平全面提高，在應用效果方面取得了明顯的業(yè)績，使我國勘查地球化學學術水平在全世界達到領先地位。

1993年第16屆國際勘查地球化學大會在北京召開。從1996～2006年針對發(fā)展中國家我國承擔了開辦共8期國際化探技術培訓班的任務。2007年在西班牙舉行的第23屆國際化探大會期間國際應用地球化學家協(xié)會為謝學錦院士頒發(fā)了“應用地球化學家協(xié)會金獎”。中國勘查地球化學已走向世界，并得到國際本領域專家的普遍贊譽。

二、1999～2010年為資源、環(huán)境、生態(tài)、農業(yè)服務的應用地球化學階段

我國環(huán)境地球化學和農業(yè)地球化學研究和調查起始于20世紀70年代初。隨著國家改革開放和社會經濟迅速發(fā)展，環(huán)境問題和農業(yè)種植優(yōu)化等課題需要應用地球化學的理論和技術進行研究，自20世紀80年代起一部分化探隊伍和技術人員轉入環(huán)境或農業(yè)課題項目，并取得了有意義的成果。在我國作為勘查地球化學學科發(fā)展到應用地球化學階段的標志性事件是1999年開始的全國“多目標區(qū)域地球化學調查”計劃。從此勘查地球化學同時在礦產資源勘查和環(huán)境生態(tài)研究兩條戰(zhàn)線上為國家和社會服務。

1.礦產資源勘查地球化學的發(fā)展和深化

21世紀以來，我國礦產勘查地球化學繼續(xù)大踏步拓展。隨著新時期建設對礦產資源的需求和找礦難度加大，國家投入相應增加，地球化學勘查工作得到加強，總體趨勢是向深部找礦和覆蓋區(qū)找礦推進，在技術上不斷提高。以下兩個方面的成果比較突出：

(1)礦區(qū)和礦山深部原生暈找盲礦理論和方法的深化

熱液金屬礦床圍巖原生異常元素的綜合分帶模式及軸向與垂直分帶規(guī)律，被認為是20世紀一項科學重大發(fā)現，對深入認識熱液成礦過程和追蹤深部盲礦體有重要的指導作用。礦區(qū)原生暈方法為我國化探界優(yōu)勢領域，在熱液礦床深部找礦中成果卓著。例如，從20世紀70年代到21世紀以來，中國冶金地質勘查工程總局地球物理勘查院李惠在多年金礦找盲礦實踐的基礎上提出了“構造疊加暈模型”理論。他和他領導的集體在數十年化探找礦生涯中研究考察了20多處金及其他金屬熱液礦區(qū)，應用構造疊加暈模型預測金金屬量200多t，經對部分靶區(qū)工程驗證，已獲得金金屬儲量65.9t。使大批金礦山延長了開采年限，取得了顯著的經濟和社會效益。

(2)覆蓋區(qū)深穿透法找礦技術的探索

覆蓋區(qū)是未來資源勘查的主要目標，各種深穿透化探方法應運而生，其中地球氣法最具潛力。自20世紀末以來，謝學錦、王學求等圍繞該課題多次立項，從地氣的收集技術、高精度分析方法到野外采樣，進行了礦區(qū)和區(qū)域的多層次試驗，確認了“地球氣”的存在，研制出了“納微金屬測量”和“金屬活動態(tài)法”等技術方法。近年來地氣法繼續(xù)進行技術方法探索，如液體吸附劑等試驗，在Cu、Zn、Ni等幾處礦床覆蓋區(qū)取得了見礦效果，同時核工業(yè)系統(tǒng)在我國西部盆地邊緣覆蓋區(qū)，應用深穿透技術找層間氧化帶型砂巖鈾礦床探測中取得了多項成功。

此外，國家“十一五”以來開展的危機礦山后備資源勘查計劃，外圍和深部綜合找礦中地球化學方法發(fā)揮了重要作用；近30年來我國油氣化探找礦持續(xù)進行探索，在一些油田取得了實際效果?？傊V產勘查始終是應用地球化學的重點任務，地球化學探礦一直處在資源勘查的第一線，并隨著任務的需要不斷向技術的深度和目標的廣度開拓。

2.環(huán)境和生態(tài)地球化學調查與評價

(1)區(qū)域多目標調查的性質與規(guī)劃

生態(tài)地球化學20世紀80年代起源于俄羅斯，其基本思路是除地質調查之外還包括生態(tài)地質和環(huán)境地球化學信息填圖和采樣。90年代我國提出了全國“多目標區(qū)域地球化學調查”計劃，由中國地質調查局主持，1999～2001年在四川、廣東、湖北三省先期試驗，自2001年全國各省逐步鋪開(奚小環(huán))。主要任務是在平原、盆地、河谷等人口密集地區(qū)開展以土壤測量為主體，配合水介質采樣的地球化學調查，其目標除能探測新類型礦產資源信息，如油氣和熱水等以外，還包括環(huán)境、生態(tài)、農業(yè)，和與人類健康密切相關的地方病等內容。多目標區(qū)域地球化學調查反映了20世紀以來人類對環(huán)境和生態(tài)問題的關注：由于自然和人為土水環(huán)境中有害元素聚集導致污染、損害人體健康如地方病，及污染農牧果蔬產品。通過及時查明環(huán)境中的污染異常，提出治理對策；同時調查圈出富集硒等農作物有益元素地段，發(fā)展綠色無公害農業(yè)。直接為地方經濟發(fā)展和人民健康服務。

我國全國平原河谷地區(qū)總計可測面積：450萬km2，計劃于1999～2010年11年內完成。多目標區(qū)域調查和生態(tài)地球化學評價屬國家大型基礎性調查項目，調查范圍擴大到湖泊、濕地，以及廣大的淺海和灘涂區(qū)域，可為國家經濟發(fā)展和規(guī)劃提供包括湖-海水域和灘涂、濕地等生態(tài)系統(tǒng)多方面環(huán)境生態(tài)現狀信息，目前已按規(guī)劃大體完成。

(2)多目標地球化學調查技術方法

測量方法和采樣介質(土壤測量為主)，囊括土壤、第四紀沉積物、黃土采樣；水域底積物測量：海、湖底積物、灘涂沉積物、沼澤和濕地淤積物、江河底積物等采樣；水介質測量：地表水、孔隙水、地下水、降水、污水采樣；生物質測量：植物、作物、糧食、水產品、畜牧產品、人發(fā)等采樣；大氣測量：工業(yè)廢氣、降塵、降水、酸雨采樣。有害有機物檢測：21種持久性有機污染物、殘留農藥等采樣。

采樣網度：采用雙層網格化土壤測量：分深層和表層兩層土壤取樣，比例尺為1：25萬。A深層：原生土——未被人為污染，采樣深度1.5～2m，1個樣/4km2；B表層：被人類活動干擾、污染的土層，采表層土，深度20cm，1個樣/km2，。

(3)觀測指標和分析方法

在全國化探掃面39個指標的基礎上，增加了N、C、Se等生態(tài)敏感元素；深入層次的調查和評價中增測pH、Eh、C有機、COD，以及持久性有機污染物等項目，觀測指標54種。研制了統(tǒng)一分析方法，提高了測試精度、檢出限和報出率。

(4)區(qū)域異常查證和評價

劃分為區(qū)域評價和局部評價兩級進行：

區(qū)域生態(tài)地球化學評價：采樣網度和比例尺為1：5萬，網度為6～8個樣/km2。評價工作針對具體的異常生態(tài)環(huán)境特點，劃分為農田、盆地和流域、湖泊濕地、淺海灘涂、工礦區(qū)，以及城市人居區(qū)6大地球化學生態(tài)系統(tǒng)類型，按有害元素的國標環(huán)境和衛(wèi)生標準進行評價。局部生態(tài)地球化學評價(評估預警修復)：具有生態(tài)和環(huán)境問題的專題性，應用更大比例尺詳查或剖面研究，除按國家標準進行評價定級外，還需查明污染元素的自然或人為活動的物質來源，進行危害風險性評價，并提出管理對策和治理措施。

(5)已取得的成果

1)大量有害元素主要是重金屬元素和持久性有機污染物在表層土壤和水域中富集，人類活動和近代工業(yè)污染了土壤、水域、城市大氣和部分作物。

2)沿長江、珠江、湘江及其支流發(fā)現了長達數百千米的鎘、汞、鉛等重金屬異常帶，可能來源自云貴川等西南和湘、粵等低溫及有色金屬礦化帶。

3)我國南北方長江、黃河兩大流域帶因地理氣候差別，形成截然不同的元素表生遷移規(guī)律和生態(tài)特征。南方：酸性土淋失嚴重，但C、N、P等元素在水/土介質中局部富集或富營養(yǎng)化。北方：偏少雨或干旱帶土壤，水遷移能力弱，有害元素聚集F、As等地方病嚴重；各省都發(fā)現了大片的地方病區(qū)和有害元素的自然和人為物質來源，局部地區(qū)評價查明了區(qū)域地質背景條件和致病機理。

4)浙、粵、蘇、贛、閩、皖、川等省圈出了多處富Se、Mo、B、N、K2O等農業(yè)營養(yǎng)元素地區(qū)，為合理規(guī)劃農業(yè)種植和開發(fā)綠色無公害農業(yè)區(qū)提供依據。

預期最終成果：編制出全國省區(qū)大河流域等地球化學圖，建立全國土壤元素基礎地球化學數據庫和信息數據管理系統(tǒng)，為農業(yè)環(huán)境土地海洋水產城市的經濟開發(fā)和規(guī)劃等服務。在查明有益有害元素分布的基礎上，提出開發(fā)和治理對策，局部評價和專題研究為解決污染地方病等問題建立預警和監(jiān)測體系，以避免生態(tài)和環(huán)境污染事件。

總之，中國勘查地球化學后13年取得了新的開拓，擴大了觀測范圍，增加了測試項目，更貼近為社會經濟發(fā)展和人民健康服務的領域，地球化學學科也找到了新的生長點，應用地球化學方向正在蓬勃崛起。區(qū)域多目標地球化學調查補足了區(qū)域化探掃面在平原地區(qū)的空白，使地球化學基礎資料覆蓋了國土全域，我國勘查地球化學充分發(fā)揮了社會主義國家重視基礎調查工作的優(yōu)勢條件，如此全國土大規(guī)模、多觀測指標、高精度、全方位社會服務的地球化學調查在全世界是獨一無二的，因此在技術水平和應用效果上具國際領先水平。

三、21世紀我國應用地球化學展望

隨著我國現代化社會和經濟的推進，資源勘查和環(huán)境治理任務加重，覆蓋區(qū)找礦、危機礦山探深增儲等是勘查地球化學永久的課題，非傳統(tǒng)深穿透化探方法應發(fā)揮技術優(yōu)勢。在環(huán)境和生態(tài)地球化學中，近年來全球碳循環(huán)與創(chuàng)建低碳環(huán)境，以及持久性有機污染物問題突出，提出了新需求?，F代化工農業(yè)生產，如石化燃料、有機化合物原料的使用擴大，大量排出CO2等溫室氣體，影響全球變化。工礦業(yè)排放的多種重金屬元素及持久性有機污染物成為強危害型污染物，例如，多環(huán)芳烴、亞硝基胺等類有機污染物為公認的強致癌物質，構成職業(yè)接觸性癌癥和地方性癌癥的重要殺手。其他如超量化肥、農藥殘毒也是危害作物和人類健康的大害；過度施肥和某些自然因素共同作用導致土壤及水域的N、P 富營養(yǎng)化問題日趨嚴重。我國生態(tài)、環(huán)境、農業(yè)地球化學面臨嚴峻的形勢和任務。應用地球化學面對不斷出現的新課題，任重而道遠。要求中國化探人認清需求、抓住機遇，找準技術突破口、規(guī)劃本學科發(fā)展方向，加強隊伍建設，探索新的突破與創(chuàng)新。應用地球化學在21世紀我國全面建設小康社會和可持續(xù)發(fā)展的進程中，必將會展現出新的蓬勃活力，作出更大的貢獻。

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