化學元素的作用精品(七篇)

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篇(1)

關鍵詞 水的組成 化學元素觀 觀念建構教學

“化學元素觀”是中學化學的核心觀念之一，通過初中化學的學習，學生首先應當建立起“化學元素觀”。然而，學生對“化學元素觀”的認識是伴隨相關具體知識的學習而逐漸發展的。要在相關具體知識的教學中發展學生對“化學元素觀”的認識，需要立足學科整體的高度，以“化學元素觀”為統領來組織教學，思考具體知識的教學對物質及其化學變化等學科基本問題的滲透、落實和具體化。為此，筆者以初中化學“水的組成”教學為例展開討論。

1 對初中階段“化學元素觀”的理解

化學是研究物質及其變化的科學，“化學元素觀”是從元素視角對物質及其化學變化本質的深層次理解。作為化學核心觀念之一的“化學元素觀”具有統攝性和持久的遷移價值，不僅能促進學生把握最有價值的化學知識，而且能為學生形成相應的認識思路提供思考框架，為學生形成化學認識指明思維方向。具體來說，物質的元素組成是化學觀念的基礎，依據物質的元素組成對純凈物進行分類，以元素為核心認識物質及其變化，能夠為研究物質的性質和化學反應建立認識框架。因此，化學元素觀包括3方面的含義：一是對元素本身的認識，包括什么是元素、元素的種類、元素的性質等；二是從元素角度看物質，即元素與物質有什么關系，具體包括元素組成與物質的分類、性質有什么關系等；三是從元素角度看化學反應，即元素與化學反應有什么關系，在化學反應中元素種類是否發生變化等。借鑒梁永平先生關于“化學元素觀的基本內涵”的闡述，筆者認為，初中階段“化學元素觀”的基本理解如下，見表1。

學生“化學元素觀”的形成和發展是一個循序漸進過程，在不同階段，基于不同學習內容，學生需要發展的化學元素觀不同，其認識層次也不同。如以電解水實驗及生成物的檢驗等事實為支撐，“水的組成”的教學可以發展學生從元素的角度認識物質及其化學變化。從物質的元素組成來認識純凈物并將其分類、歸納，是“化學元素觀”的主要內容之一，為此在“水的組成”教學中，可結合水電解前后各物質的元素組成特點，學習純凈物的分類，認識單質和化合物的概念、從水的元素組成特點認識氧化物概念，由此從物質分類的角度依次實現對水是純凈物、化合物、氧化物的認識。不僅如此，從物質的元素組成來認識物質的性質，也是初中階段“化學元素觀”的主要內容，在“水的組成”教學中還可以結合水電解前后各物質的元素組成與性質的差異，引導學生認識純凈物的性質要受到組成元素的影響，對于簡單的化合物或單質，元素組成甚至起著決定性的作用。當然，物質的元素組成相同，其性質未必相同，這與物質的結構有關。因此，化學上還要依據物質的性質、結構對純凈物進行進一步的研究，這將是學生后續要學習的內容。

2 從化學元素觀看“水的組成”及其教學價值

“水的組成”屬于人教版教科書（2012版）第四單元課題3的內容。從“化學元素觀”的角度看“水的組成”，就是把該部分內容放在物質及其化學變化等學科基本問題中去考量，思考“水的組成”與“化學元素觀”的關系、“水的組成”處于什么位置，能起到什么作用，這樣可以從對具體知識的理解上升到對學科基本問題的理解。

“水的組成”涉及較為豐富的事實性知識和概念性知識，這些知識與“化學元素觀”之間存在的實質性聯系可以用“水的組成”知識層級圖來體現（見圖1）。

“水的組成”這部分內容，借助電解水的實驗及生成物的檢驗等知識，重在認識電解水實驗的實質和水的組成，感悟通過化學實驗研究物質元素組成的科學過程與方法，并從物質元素組成角度認識純凈物的分類。顯然，這部分內容不僅能發展學生從化學的視角來認識水及其變化，而且能為學生“化學元素觀”的認識發展提供有力的支撐：第一，根據電解水實驗以及對生成的2種氣體進行檢驗，證明水在通電后生成了氫氣和氧氣，可以揭示水在通電條件下發生了化學變化；第二，根據水在通電條件下生成氫氣和氧氣、氫氣燃燒生成水的實驗事實，依據化學反應中元素不變，認識水是由氫、氧2種元素組成的；第三，根據電解水實驗，比較反應物（水）和生成物（氫氣、氧氣）的元素組成特點，認識純凈物可依據元素組成分為單質和化合物，依據水的元素組成特點認識氧化物，發展學生對物質分類的認識；第四，比較反應物（水）和生成物（氫氣、氧氣）的性質差異，認識物質的性質與其元素組成有關，組成元素不同，物質性質不同。第五，結合之前學生學習的分子和原子的知識，啟發學生初步從微觀角度認識化學反應的實質，即水在通電情況下發生化學反應，組成水的氫、氧元素的原子重新組合生成了新物質，加深對化學反應中原子種類不變、元素不變的認識；第六，利用電解水實驗來研究水的組成，可以啟發學生認識不斷分解物質直至不能分解為更簡單的成分為止，于是就得到了元素的游離態，即“單質”，這是人類研究和認識物質組成的經驗方法，通過此實驗人們進一步認識了水：水還可再分，即水不是元素；第七，通過對電解水實驗中生成氫氣和氧氣的體積比為2：1的分析，為水的化學式——H2O提供了事實依據，這為學生后續學習本單元課題4化學式與化合價打下了鋪墊?？梢?，“水的組成”是發展學生“化學元素觀”認識的重要載體。

3 如何圍繞“化學元素觀”展開深入學習

“化學元素觀”是學生需要形成的體現學科本質的深層次理解，圍繞“化學元素觀”來展開“水的組成”的學習，需要對學生知識學習與化學觀念認識發展等有整體考慮，讓具體知識的學習為學生化學觀念的認識發展提供支撐，使學生化學觀念的認識伴隨具體知識的學習而逐漸發展。

3.1以“化學元素觀”為統領構建教學內容主線

化學觀念是指居于化學學科的核心，體現化學學科本質，對學科的性質、研究對象、研究方法和學科的價值等學科基本問題的深層次理解。要從知識教學轉向化學觀念教學，就需要站在學科整體的高度，思考具體知識的教學對學科基本問題的滲透與落實，將化學觀念的教學具體化，與此同時，需要兼顧課程的要求和學生的實際發展需要。為此，在“水的組成”課堂教學內容主線的設計方面，根據學生的實際和發展需要，以“化學元素觀”為統領來搭建學生知識學習和觀念認識發展的整體框架，把指向主要教學目標和教學重點的、能體現“化學元素觀”的關鍵性內容具體化為教學任務，以此構建課堂教學內容的主線索，明確教學的核心所在。

基于上述考慮，“水的組成”一課的教學整體思路設計見表2。

3.2圍繞“化學元素觀”的關鍵性內容設計引導性問題

教學的目的在于促進學生對知識的深層理解，發展對化學觀念的認識。把教學任務轉化為問題，用問題驅動學生思維，是通向理解、發展化學觀念認識的重要途徑之一。為此，有必要思考應該提出怎樣的引導性問題。筆者認為，在化學觀念教學中，引導性問題是能激發學生思維，對達成教學目標起決定作用的、能體現化學觀念的關鍵性問題，是統領課堂、推進教學的主線索。為此，在“水的組成”教學中，針對學生學習的實際，把指向主要教學目標和教學重點、能體現“化學元素觀”關鍵內容的教學任務轉化為統領課堂教學的引導性問題（見表2），為學生的思維過程指引方向。在“水的組成”教學中，要利用引導性問題調動學生參與學習過程，激發學生通過問題的思考去理解所學知識，在問題分析和解決的過程中去反復認識、體驗和感悟“元素與物質的分類”、“元素與物質的性質”、“元素與化學反應”等學科基本問題，從而為從元素視角認識物質及其化學變化奠定知識和方法基礎。

3.3將學習任務和引導性問題轉化為“手腦并重”的學習活動

學生的學習需要通過活動體驗來完成?；顒釉O計需要注意活動的內容、方式要與教學目標、教學任務、以及引導性問題相一致，要針對教學任務和引導性問題，設計相應的手、腦并重的多樣化活動。圍繞“化學元素觀”展開深入學習的活動設計，有以下幾點考慮：

一是關注新舊知識的聯系，注意調用學生的已有知識經驗來學習新知識。如任務1中的問題1的設計，學生已經學過利用過氧化氫分解制取氧氣，利用學生已知的這個反應可以搭建學習新知識的橋梁，啟發學生思考水是由什么元素組成的，以及如何推測水的元素組成等問題。還可以借助這個反應，引導學生思考可以由水分解的產物來推測水是由什么元素組成，這樣把學生的思維引向深入。

二是充分發揮實驗的作用，為學生的學習和理解提供事實證據。電解水實驗是學生學習“水的組成”、理解“化學元素觀”的重要手段和方式。在活動設計方面，一方面通過電解水實驗、電解水生成的2種氣體的檢驗等，為學生提供豐富的感性認識，另一方面以實驗事實為證據，根據實驗的觀察，引導學生思考：你認為水電解發生了什么變化？根據水在通電條件下生成氫氣和氧氣、氫氣在空氣中燃燒生成水的實驗事實，由反應前后各物質的元素組成，說明水是由什么元素組成的？為什么？由此引導學生基于實驗事實進行分析、推理并獲得相應的結論，使學生的認識從感性走向理性。

三是注重在知識學習的同時，運用分析、比較、總結與概括等方法，提升學生的觀念性認識。如問題4和活動4的設計，你知道為什么要對物質進行分類嗎？根據電解水實驗及生成物的檢驗，水分解前后各物質的性質有什么不同？從中你能獲得哪些認識？這樣的設計，改變了以往關注具體事實的識記，重在引導學生思考物質的元素組成與物質性質關系的問題，能夠促進學生把握具體知識的本質所在，為學生今后進一步從元素角度認識物質的分類與物質性質的關系打下一定的基礎。

篇(2)

關鍵詞：52種元素；地球化學背景；地球化學基準；城市土壤；中國；

作者簡介：成杭新(1964—)，男，博士，研究員，主要從事勘查地球化學與生態地球化學研究。

地球化學背景(GeochemicalBackground)的概念最早源于勘查地球化學，經典的勘查地球化學教科書定義的地球化學背景是指無礦地質體中元素的正常豐度[1]或者一個地區元素含量的正常變化[2]。地球化學背景概念的引入是為了區分元素的正常含量和異常含量，超出正常豐度或正常變化范圍的數據。對勘查地球化學而言，通常是指所研究的元素具有異常(正或負)含量，可能是礦床存在的一種指示或蝕變過程導致的元素遷出；對環境地球化學而言，可能是污染存在的一種指示或生態系統中該元素的嚴重缺乏等。因此環境地球化學中的背景通常是指在未受污染影響的情況下，環境要素中化學元素的含量。反映了環境要素在自然界存在和發展過程中，本身原有的化學組成特征。

工業化革命以來，人類活動釋放的污染物已在地球表層土壤中得到大量累積，污染物的持續累積不但顯著改變了地球表層土壤中化學元素的自然背景水平和分布模式，也導致一系列生態危害事件的頻現，美國Adirondack山脈中的BigMoose湖，因長期接受上游工業排放的SO2，使湖泊水體和沉積物pH值陡然下降，導致鱸魚、白魚、鯉魚等水生動物大量死亡[3]，而歐洲200余年的工業化歷史，使中歐地區土壤顯著酸化和土壤中的鋁大量活化，導致大片森林中毒死亡[4]。為科學認識土壤環境質量現狀、并通過環境立法保護土壤環境質量不再進一步惡化及預測未來環境變化趨勢，最近20年文獻中對地球化學基準(GeochemicalBaseline)的概念和應用途徑進行了廣泛討論[5-6]。雖然不同作者對地球化學基準科學含義的表述還不完全一致，但一般是指地球表層環境介質定時間點某個元素或化合物的實際含量。它既包括自然背景濃度，也包括人類活動成因導致的擴散濃度的貢獻[7-11]。

1978年至今，中國的工業化和城鎮化進程取得了未曾預料到的重大進展，城市數量已從1978年的122個增加到2011年的655個，城鎮人口數量也從1978年占中國總人口的17.9%增加到51.3%[12]。由于城市人口眾多、工業密集，是人類活動及化學元素污染釋放的主要場所，大規模城鎮化進程已使中國大氣、水及土壤環境質量全面惡化[13-19]。中國曾于20世紀80年代開展過中國土壤背景值研究[20]，但因受采樣密度及樣品布局的制約，未能頒布城市土壤化學元素的背景值數據，嚴重制約了對中國城市土壤環境質量現狀的認識和評價。

本文利用中國地質調查局組織實施的多目標區域地球化學調查與評價項目及中國土壤現狀調查及污染防治專項的數據資料，通過對中國31個省會城市土壤化學元素組成特征的統計分析及城市土壤化學元素背景值和基準值計算方法的討論，確定中國城市土壤化學元素的背景值及基準值，其主要目的是為科學認識城市土壤化學元素的環境質量現狀及政府部門制定有效監管措施提供依據。

1數據來源

1.1城市選擇

研究對象包括除香港、澳門和臺北以外的中國31個省會城市，也即北京、成都、福州、廣州、貴陽、哈爾濱、?？?、杭州、合肥、呼和浩特、濟南、昆明、拉薩、蘭州、南昌、南京、南寧、銀川、上海、沈陽、石家莊、太原、天津、烏魯木齊、武漢、西安、西寧、長春、長沙、鄭州、重慶。

各城市的邊界以建成區范圍為主，同時兼顧各城市未來的城區擴展態勢，一般以各城市的繞(環)城高速范圍作為各城市的研究區，31個省會城市累計城區面積達15196km2。

1.2樣品采集和分析測試方法

中國從1999年至今實施的多目標區域地球化學調查與評價項目是一項以土壤地球化學測量為主，兼顧湖積物與近岸海域沉積物測量的國家地球化學填圖項目。該項目采用1樣/km2、1個組合樣/4km2的密度采集0~20cm的地表土壤樣品，1樣/4km2、1個組合樣/16km2的密度采集150~180cm的深部土壤樣品[21]。城市地區采樣密度一般為1~2點/km2，樣品采集一般選擇在公園、寺廟、綠化帶及其他較為穩定的、相對擾動較小的部位，采樣時盡量避開新近堆積土。采用統一的分析測試技術要求和相同的質量監控措施分析測試每個樣品中的52種元素(Ag、As、Au、B、Ba、Be、Bi、Br、C、Cd、Ce、Cl、Co、Cr、Cu、F、Ga、Ge、Hg、I、La、Li、Mn、Mo、N、Nb、Ni、P、Pb、Rb、S、Sb、Sc、Se、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、U、V、W、Y、Zn、Zr、SiO2、Al2O3、TFe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O)及pH和有機碳(Corg)[22-23]。截止到2012年底，該項目調查面積達170萬km2，覆蓋中國31個省會城市[24]。

1.3數據來源

根據各城市的選定范圍，從中國多目標區域地球化學調查與評價數據庫中提取相應范圍內表層和深層土壤樣品中的52種元素及pH和Corg數據。分別涉及表層和深層土壤樣品3799件和1011件，累計數據259740個。

2數據處理方法

2.1不同深度土壤樣品的科學含義

中國多目標區域地球化學調查在每個采樣點上分別采集了0~20cm和150~180cm兩個深度的土壤樣品，也即表層和深層土壤樣品。前者不但包括了成土母質中化學元素的自然地質背景含量，同時還疊加有人類活動帶來的外源化學物質；后者因受到較少的人類活動影響，其化學元素組成更接近成土母質。因此表層土壤中化學元素的含量水平代表的是土壤地球化學基準，深層土壤化學元素的含量水平則反映的是土壤地球化學背景。

2.2中國城市土壤地球化學背景和基準的計算方法

自從Ahrens(1953)在花崗巖中發現元素的分布服從對數正態分布以來[25-26]，勘查地球化學家通過對地球化學數據分布形式(正態或對數正態)的檢驗，來計算地球化學背景值。當數據既不服從正態也不服從對數正態分布時，通常通過剔除算術平均值加減2或3倍標準離差的離群值后，再次進行分布形式的檢驗，以使數據服從正態或對數正態分布[27]。但剔除出的數據在找礦地球化學研究中往往是包含重要找礦信息的異常值，而在環境地球化學評價中則是包含污染信息的數據。因此采用剔除異常數據的方法不能客觀刻畫實際數據所隱含的真實狀況。

成土母質是地球化學基準和背景濃度的重要控制因素，不同的成土母質或地質背景應具有不同的地球化學基準和背景濃度。中國地域遼闊，不同城市所處的氣候條件不同，所在的地質背景也差異極大，如橫臥在北京城西邊和北邊的太行山和燕山山脈的巖石風化產物是北京市土壤的成土母質，古都西安的土壤主要以風成黃土為主，而西江水系河流沖擊物的長期堆積則是廣州市土壤成土母質的主要來源。因此中國城市土壤化學元素數據集即使以正態或對數正態分布，但也不具有同一成土母質或同一自然成土過程的含義，對表層土壤樣本(n=3799)和深層土壤樣品(n=1010)的正態和對數正態分布檢驗也證實除深層樣本中的SiO2服從正態分布外(圖1)，其他元素均不服從正態或對數正態分布。因此不能采用剔除平均值±2或3倍標準離差的方法來獲取中國城市土壤的地球化學背景和地球化學基準值。

針對城市土壤地球化學數據的上述特點，文獻中提出用中位值(XMe)與絕對中位值差(medianab-solutedeviation，MAD)的穩健統計方法來描述地球化學背景值和基準值的變化范圍，以消除一些與均值相差較遠的離群數據在求均值和方差時，尤其是求方差時對結果產生較大的影響[28-29]。其中XMe和MAD可分別用下列公式計算：

對中國城市土壤而言，城市表、深土壤數據集的中位值(XMe)分別代表中國城市土壤的地球化學基準值和背景值，以Me±2MAD表示基準值和背景值的變化范圍。

2.3單個城市土壤地球化學背景和基準的計算方法

單個城市由于它的地理位置和氣候條件明確，城市空間范圍內的土壤基本為同一成土母質，其形成過程也是同一氣候條件作用下的產物，因此在估算單個城市的化學元素背景或基準值時，先對原始數據進行正態檢驗，并用算術平均值()代表背景值或基準值，用(±2S)代表變化范圍，其中S為標準離差。對不服從正態分布的化學元素進行對數正態檢驗，當數據服從對數正態分布時，將幾何平均值(g)和幾何標準離差(S)還原為實數后，用(÷2S)和(×2S)代表背景值或基準值的變化范圍。對既不服從正態也不服從對數正態分布的元素，則采用中位值和絕對中位值差的穩健統計方法來估算該元素的背景或基準值。

2.4化學元素背景的變化率

城市土壤化學元素的背景值受成土母質控制，反映的是一種自然地質背景。隨著人類活動的廣度和深度的不斷加強，人類活動可顯著改變土壤化學元素的自然背景。為了客觀評價自然背景的變化程度，這里用化學元素自然背景的變化率(ΔRCi)來度量元素自然背景的變化狀況，其計算公式為

式中：ΔRCi是指元素i自然背景的變化率；GBLi是指i元素的地球化學基準值；GBGi是指i元素的地球化學背景值。當ΔRCi>0是指i元素的地球化學背景增加，ΔRCi<0是指i元素的地球化學背景下降，ΔRCi=0則指i元素的地球化學背景未發生變化。

當ΔRCi>0是指i元素的地球化學背景增加，ΔRCi<0是指i元素的地球化學背景下降，ΔRCi=0則指i元素的地球化學背景未發生變化。當|ΔRCi|≥100時，表示i元素為極顯著增加或減少狀態；當50≤|ΔRCi|<100時，表示i元素處于顯著增加或較少狀態；當0<|ΔRCi|<50時，表示i元素處于增加或減少狀態。

3結果與討論

3.1中國城市土壤地球化學基準值/背景值特征

中國城市土壤52種化學元素及pH和Corg統計顯示(表1)，Al2O3、Ba、CaO、Cd、Ce、Co、Cr、Cu、F、Hg、K2O、MgO、Mn、Ni、pH、Sc、Sn、Sr、Ti、V、Y和Zr等23種元素或化合物的背景值高于中國土壤背景值，而Ag、As、B、Be、Bi、Br、Fe2O3、Ge、La、Li、Mo、Na2O、Corg、Pb、Rb、Sb、Se、Th、Tl、U、W和Zn等22種元素或化合物的背景值低于中國土壤背景值。Au、Cl、Ga、N、Nb、P、S、SiO2和TC等9種元素或化合物因缺中國土壤背景值數據情況不明。

城市土壤Ag、Au、Ba、Bi、Br、CaO、Cd、Ce、Cl、Cu、Ge、Hg、Mo、N、Nb、Corg、P、Pb、S、Sb、Se、Sn、Sr、TC、U、W、Zn、Zr等28種元素的基準值明顯高于背景值。其中Corg、Hg、Se、S、TC、N的基準值分別較它們的背景值增加了331%、220%、146%、142%、130%、125%，表明上述6個元素的地球化學背景發生了極顯著的增加，致使地表地球化學基準值顯著高于各自的地球化學背景值；而Br、Cd、P的地球化學背景的變化率ΔRCi為50%~100%，呈現顯著增加的特征；Ag、Au、Bi、CaO、Cl、Cu、Mo、Pb、Sb、Sn、W和Zn的ΔRCi為10%~50%，指示這些元素的地球化學背景呈增加的變化趨勢；其他31個元素的地球化學背景基本未發生變化。

元素地球化學背景變化率清晰地指示中國大規模工業化進程所帶來的重大生態環境問題。文獻資料顯示化石燃料燃燒是黑碳顆粒、Hg、Se釋放及酸雨形成的主要原因[30-34]。最近30年，中國化石燃料燃燒釋放的碳已從1980年的4億t增加到2010年的22億t[35]，Hg、Se釋放量也由1980年的73.59t、639.7t，增加到2007年的305.9t和2353t[33]，上述釋放物在大氣干濕沉降的作用下，最終沉降到地表，顯著改變了地表土壤有機碳及總碳、Hg和Se的分布模式，可能是城市地表土壤Corg、Hg、Se、S、TC、N背景值發生極顯著/顯著變化的主要原因。而大規模的有色金屬(Cu、Pb、Zn、Cd、Ag等)開采和冶煉活動及中國Sb、Sn、W等特有礦產的礦業活動使土壤中重金屬元素的地球化學背景發生了顯著變化。

3.2各城市土壤地球化學基準值/背景值特征

中國31個省會城市土壤化學元素的背景值示于表2~32，各個不同城市因其所處地理位置及地質背景的差異。各元素的具體含量特征在此不予描述。但Cl、CaO、Hg、Na2O和S的背景變化特征明顯區別于其他元素。

不同城市土壤的Cl元素背景值差異巨大，中國城市土壤Cl元素的背景值為70mg/kg，背景變化區間介于24~116mg/kg。幾個北方城市，如蘭州(613mg/kg)、烏魯木齊(469mg/kg)、西寧(432mg/kg)、天津(296mg/kg)、呼和浩特(236mg/kg)、拉薩(149mg/kg)、濟南(126mg/kg)的背景值均超出中國城市土壤Cl地球化學背景變化的上限，表明在長期的自然演化過程中，上述幾個城市的土壤具有較高的Cl地球化學背景。

中國城市土壤CaO的背景值為1.65%，華北和西北的城市土壤CaO背景值(3.23%~9.64%)普遍高于南方和東北近1個數量級，中國城市中CaO背景值最高的是西寧市(9.64%)，最低的為海口(0.16%)，顯示出成土母質及不同的氣候帶對CaO地球化學背景的控制作用。

中國城市土壤Na2O的背景值為1.41%，背景變化區間介于0.52~2.31%。雖然各城市的Na2O背景值均在背景變化區間之間，但不同城市的Na2O背景值存在數量級之間的差異，其中烏魯木齊Na2O背景值為2.22%，是南寧(0.10%)的22倍之多?？傮w規律表現為北方城市Na2O的背景值高于南方城市，也充分顯現出成土母質及不同氣候條件對Na2O地球化學背景的控制作用。

中國城市土壤Hg的背景值為0.042mg/kg，背景變化上限為0.088mg/kg。其中貴陽(0.202mg/kg)、廣州(0.147mg/kg)、昆明(0.132mg/kg)、南寧(0.112mg/kg)、福州(0.111mg/kg)和拉薩(0.092mg/kg)城市土壤的Hg背景值高于中國背景變化的上限，屬于高背景地區。沈陽、太原、北京、合肥、天津、南京、哈爾濱、西寧、烏魯木齊、鄭州、濟南、長春、石家莊、呼和浩特、蘭州、銀川16個城市土壤Hg的背景值介于0.017~0.040mg/kg，低于中國城市土壤Hg的背景值。

中國城市土壤S的背景值為146mg/kg，背景變化區間介于22~270mg/kg。中國有18個城市的土壤S背景值高于中國背景值，其中西寧(1886mg/kg)、烏魯木齊(1083mg/kg)、蘭州(950mg/kg)、福州(641mg/kg)、?？?428mg/kg)、廣州(356mg/kg)、上海(327mg/kg)、太原(317mg/kg)和天津(273mg/kg)的背景值大于中國城市土壤S背景變化的上限值。

由此可以看出，在開展城市土壤環境質量評價時，分別采用各個城市的背景值較采用中國土壤背景值，能更客觀地度量人類活動對自然背景的影響程度。

3.3地球化學背景變化特征

中國31個省會城市土壤化學元素ΔRCi的計算結果示于圖2~4，圖中顯示Corg和N的ΔRCi值均大于0，指示土壤有機碳和氮的自然背景均被顯著改變。對福州、廣州而言，因土壤有機碳含量呈顯著增加狀態，拉薩和呼和浩特則為增加狀態，其他21個城市因ΔRCSOC>100，指示土壤Corg屬極顯著增加狀態。除呼和浩特ΔRCTC<0外，其他所有城市土壤TC均呈增加趨勢。其中武漢、成都、長春、長沙、合肥、南昌、南寧、貴陽、哈爾濱、沈陽、石家莊、昆明、南京、?？?、北京、濟南、福州、鄭州、廣州和上海ΔRCTC>100，烏魯木齊、重慶、天津、太原、杭州50<ΔRCTC≤100，銀川、西安、蘭州、西寧和拉薩10≤ΔRCTC<50。

除呼和浩特外，中國30個城市土壤P的ΔRCP均大于0。中國有22個城市土壤N的自然背景呈極顯著增加；?？?、昆明、福州、重慶、沈陽、銀川和西寧7個城市表現為顯著增加，拉薩和呼和浩特則為增加狀態。已有的文獻資料已證實農田施肥是地表土壤N、P增加的主要原因，但過量的N、P肥可通過大氣循環沉降到地球表面，使城市地表土壤也出現N、P的顯著累積。

除南寧、拉薩、呼和浩特外，其他城市土壤均表現為ΔRCHg>100，并按北京(819)、成都(602)、天津(597)、石家莊(440)、沈陽(413)、濟南(400)、長春(340)、西安(312)、南京(293)、杭州(264)、蘭州(244)、哈爾濱(237)、合肥(223)、上海(220)、烏魯木齊(183)、廣州(175)、太原(172)、長沙(165)、福州(161)、武漢(159)、銀川(135)、鄭州(130)、南昌(119)、西寧(104)、昆明(92)、重慶(63)、?？?53)和貴陽(29)順序遞減，指示中國城市土壤Hg的自然背景普遍發生改變，地表土壤Hg已顯著累積。Ag、Au、Bi、Cd、Cu、Mo、Pb、S、Sb、Se、Sn、Zn等元素表現出與Hg類似的變化特點。

各元素ΔRCi最大值分布的城市也不盡相同，Ag(150)、Au(400)、Bi(147)、Cd(538)、Cu(77)、Hg(819)、Mo(100)、Pb(156)、S(418)、Sb(200)、Se(650)、Sn(263)和Zn(80)的ΔRCi最大值分別分布在天津、上海、沈陽、長沙、廣州、北京、上海、沈陽、成都、上海、石家莊、杭州和廣州。Au、Mo和Sb的最大值同時出現在上海，Bi和Pb的最大值同時出現沈陽，Cu和Zn同時出現在廣州，充分顯示大型綜合性城市工業結構或悠久的工業發展歷史與重金屬累積復雜組合之間的因果關聯。

城市土壤CaO自然背景含量也呈顯著增加的特點，這可能與中國城市發展過程中的大規模建設活動有關。

出乎意料的是，除金屬元素及N、P、TC和Corg外，城市土壤中Cl和Br的自然背景也普遍發生變化，需引起關注。

4結論

通過對中國31個省會城市表層土壤和深層土壤中52種化學元素及pH和Corg實測數據的計算獲得中國城市土壤及各個省會城市土壤化學元素的背景值和基準值，為定量研究中國城市土壤的環境質量狀況及演變趨勢提供了參考標準。

中國及各個城市土壤中Corg、Hg、Se、S、TC、N的基準值顯著高于其對應的背景值，與文獻中報道的中國大規模工業進程中煤燃燒及礦業活動釋放的主要污染物相互佐證，表明了本文所獲得的背景值和基準值的可靠性。

篇(3)

約翰·埃姆斯利（John Emsley）博士，曾在倫敦大學從事20年化學研究和教學工作。現為英國劍橋大學化學系駐?？茖W作家。其著作被翻譯成多種文字暢銷世界各國。

[橋段]

人們常說毒藥是相對劑量而言的。的確，人體在攝入過量的任何物質之后都會發生不良反應，最終導致其自身的毀滅。我們甚至會因為攝入過多的氧氣或水而中毒。太多的氧氣會損傷大腦。我們知道吸氧氣過量曾導致早產兒和深海潛水員死亡；一個極度口渴的人如果突然喝下大量的水，就會導致體內鹽類失衡，從而使心肌停止工作。

1869年，俄國化學家門捷列夫編制出第一張元素周期表。按照相對原子質量由小到大排列，將化學性質相似的元素放在同一縱行，揭示了化學元素之間的內在聯系，成為化學發展史上的重要里程碑之一。隨著科學的發展，元素周期表中未知元素留下的空位先后被填滿。

在過去的那些年代中，化學元素曾經使數以百萬計的人中毒，并被一些人用作謀殺的工具。如今我們能夠揭開前輩們費盡心機想要破解的秘密，并且了解到人類為了使自己的生活免受那些有毒元素的危害而作出的巨大努力，這本《致命元素：毒藥的歷史》即將帶你進入這個曾經神秘莫測的世界。

自人類有史以來，毒藥就用途廣泛。毒藥知識的線索可追溯至古代煉金術。這些煉金術士，在實驗過程中最常用到的就是水銀，也就是液態的汞。在有關煉金術的理論中，許多人都相信水銀可以轉變為黃金，所以汞被認為是將賤金屬轉化為黃金的關鍵。而當時人們還沒有認識到加熱汞產生蒸氣的毒性。這種巨毒的汞蒸氣對許多煉金術士，甚至業余煉金愛好者都產生了有害影響，其中就包括人類歷史上最偉大的科學家牛頓。

從煉金術談起，約翰·埃姆斯利引出了第一個要談論的有毒化學元素汞。汞無處不在，令我們防不勝防。人類平均每天汞攝入量為成人3微克，嬰幼兒約1微克。它們主要來自我們所呼吸的空氣以及飲用的水。汞中毒有兩種類型：慢性和急性。慢性中毒者會出現疲憊、全身無力以及雙手震顫等生理癥狀。這些癥狀是由汞對中樞神經系統產生作用而引起的。更為嚴重的是心理癥狀，包括易怒、抑郁以及總是認為別人在迫害自己。根據牛頓在煉金筆記上的記載，他曾長期暴露在含汞的環境中，其一生都表現出明顯的精神病傾向，后人推測汞中毒可能是導致其精神不穩定的一個因素。

除了汞這一元素外，約翰·埃姆斯利對在煉金術中出現的其他主要危險元素也進行了思考。砷、銻、鉛、鉈，這些元素周期表上呆板的符號，在他細致的講述中矛盾而奇特地牽系著古往今來的歷史：科學的進步和環境的污染、奢華的享受和帝國的毀滅、壯體的良藥和謀殺的工具，以及離奇死亡的偉人和狡猾邪惡的投毒者……有我們熟知的人和事，而更多的是第一次才聽說，令人警醒和深思。

篇(4)

【關鍵詞】巖石礦物；巖礦鑒定；巖礦分析

巖礦分析鑒定是地質工作的一個重要內容,它對整個地質工作起著基礎性和指導性作用。我國幅員遼闊,擁有著極其豐富的礦產資源。這些礦產資源是實現我國國民經濟飛速發展的雄厚物質基礎,沒有它們就無法建立完整的工業體系。

1、巖石礦物的種類和特征

巖石礦物是由地殼中的一種或是多種化學元素組成的自然聚合體,是地殼中各種地質作用的產物。一般巖礦種類是多種多樣的,這主要是由于自然界中不同的化學元素以及它們多樣的組合方式,同時復雜多變的地質作用也促使了巖礦的多樣化。

1.1礦物的種類劃分

礦物分為有機礦物和無機礦物兩種:前者種類比較少,主要是碳氫氧化合物,如:琥珀等。后者在地球上數量眾多,由于每年都有幾十至幾百種新礦物被發現,據統計,目前已有三四千種。許多種礦物是我們日常生活離不開的,可以說人類時時刻刻都離不開礦物。

有機礦物的化學成分是碳氫氧化合物,無機礦物的化學成分比較復雜,門捷列夫元素周期表中的一百多個化學元素,都可以組成無機礦物。既可以是由一個元素獨立存在,也可以是多個元素的組合。一個元素獨立存在的礦物較普遍,如:Fe(鐵)元素可以形成自然鐵礦物,Ag(銀)元素可以形成自然銀礦物,Au(金)元素可以形成自然金礦物等。兩個以上的元素組合可以形成幾千種礦物,最簡單的如兩個元素Si(硅)和O,可以組成SiO2,由這兩個元素組成的礦物可以是石英、柯石英和鱗石英等。三個元素組成的礦物就更多了,例如:CusFeS4是斑銅礦、CuFeS2是黃銅礦、CoAsS是輝砷鈷礦等。

1.2礦物的形成

形成礦物的途徑,一條是通過巖漿的活動。在巖漿里有著地球上的各種元素。這些元素,在巖漿的高溫熔融的條件下,發生化學變化,形成了多種化合物和一些單質。由于地下各處巖漿的化學成分不一樣,巖漿在冷卻時,溫度、壓力等條件都在發生變化,而一定環境只適于一定的礦物生成,因此,由于巖漿冷卻形成的礦物,種類是很多的。

1.3礦物的物理性質與形狀特征

各種礦物都具有一定的外表特征和物理性質,它可以用來作為識別礦物的依據。 礦物的形狀是各種各樣的。有些礦物能形成整齊的晶體,如食鹽是立方體,水晶是六面體,云母是六邊形的片狀。有些礦物則呈不規則的葡萄狀、粒狀、纖維狀、放射狀等。

1.4巖石與礦物的區別

巖石是由一種或多種礦物組成的固體,但它并不具備礦物的基本特性。巖石與礦物之間的區別就好像飛機模型和制造這些模型的材料之間的區別。正如巖石的構成要素是礦物一樣,飛機模型的構成要素是輪胎、機翼、發動機和其他組成部分。巖石的基本特點是所有的巖石都是混合物。

2、巖礦分析鑒定的基本程序

2.1試樣的加工

通常送到實驗室進行鑒定的原始巖礦樣品重量,以及礦物種類的不同,從幾公斤到幾十公斤不等,但是實際上用于分析的試樣一般只是需要幾克。所以,在巖礦鑒定工作中首先遇到的問題就是試樣的加工獲取。加工試樣的目的,一方面是將巖礦粉碎到一定的細度,以便于分解;另一方面是用最有效、最經濟的方法獲得一定重量(一般為100g)的能代表原始樣品組成的均勻的試樣。

2.2進行定性和半定量分析

巖礦試樣加工好后,必須先進行定性和半定量分析,主要是為了了解試樣中含有哪些元素以及這些元素的大致含量和比率等。

2.3選擇測定方法

對巖石礦物中的各種元素的測定均有多種測定方法可供選擇。這就需要根據上面定性和半定量的分析結果,選擇最合適的分析方法。一般從兩個方面進行選擇：一是根據待測定元素的含量進行選擇;一般來說,對巖礦試樣中含量較高(一般為1%以上)的待測元素,應采用容量法、重量法等方法進行測定,而對于含量相對較低(一般為1%以下)的待測元素,則使用比色法或是其他儀器分析方法進行測定。二是根據共存元素的情況進行選擇。

2.4擬定鑒定分析方案

擬定鑒定分析方案是一個十分重要而又復雜的環節。它涉及到各個元素的測定方法和分離方法間的相互影響和配合的問題,需要較全面的巖礦鑒定理論知識和豐富的實踐經驗。因此,在擬定鑒定分析方案時,應同時考慮巖礦試樣的分解方法、干擾元素的消除方法和具體的測定方法三個方面。

2.5分析鑒定

在具體的鑒定分析方案確定之后,就應當嚴格遵守有關的操作規程進行分析鑒定。

2.6審查分析結果

審查分析結果是整個巖礦分析鑒定工作的重要一環,它是在于進一步發現問題,以確保鑒定結果的準確性和正確性。這一環節也應嚴格遵照質量檢查制度進行檢查,分析結果必須符合國家規定的要求。

3、地質工作中對巖礦分析鑒定的評價

地質工作就是為礦產勘查開發規劃和工程建設、以及相關的環境保護和地質災害的預報防治工作提供基礎的地質資料和信息。而巖礦分析鑒定被認為是地質工作中最基礎的一項工作,它對查明認識全國的基本地質狀況、獲取相關地質數據信息具有基礎性、超前性、公益性和指導性意義。

3.1礦物普查中對巖礦分析鑒定的評價

每種巖礦都是在一定的地質作用和物理化學條件性形成的,它們包含有一種或多種礦物,探明其中的化學元素,礦物種類,以確定巖礦的使用價值、經濟價值,都需要基礎的巖石礦物鑒定工作。巖石礦物分析鑒定特別是對開采和普查找礦有著極其重要意義。它能夠確定巖礦的種類,分析礦床的開采量,以及開采的可能性與經濟性,并能有效的提高地質勘探工作的效率。具體來說,就是在普查找礦階段,需要進行大量的簡項分析,以確定巖礦的有無和礦產的種類;在勘探階段,更要求進行大量的簡項分析和全分析,以便了解其共生元素的情況及其賦存狀態,確定礦石品位以及開采的價值,從而為擬定相關的開采方案做準備。

3.2工程地質中對巖礦分析鑒定的評價

巖礦分析鑒定在工程地質勘查中也起著非常重要的作用,能夠為工程建設的設計和施工,以及合理利用自然地質資源、正確改造不良地質、最大限度的避免自然災害,提供基礎的地質學資料。在工程地質中的巖礦鑒定包括對巖體的特征、化學元素和性質等進行分析,同時,水分析也是找巖礦工作的重要標志之一,也屬于巖石礦物分析工作的一部分。

因此,巖石礦物分析鑒定工作在地質工作中占據十分重要的地位,對整個地質工作具有基礎性和指導性意義。

參考文獻

篇(5)

熱分解法適用于：鋅、鐵、錫、鉛、銅等金屬。熱分解法是金屬的冶煉方法之一。加熱金屬氧化物、碘化物、羰基化合物等使其分解制取純金屬。一般適用于銀、汞等不活潑的金屬單質提煉。

鋅是一種化學元素，它的化學符號是Zn，它的原子序數是30，在化學元素周期表中位于第4周期、第ⅡB族。鋅（Zinc）是一種淺灰色的過渡金屬，也是第四"常見"的金屬。在現代工業中，鋅是電池制造上有不可替代的，為一相當重要的金屬。此外，鋅也是人體必需的微量元素之一，起著極其重要的作用。

（來源：文章屋網 ）

篇(6)

1、養分是由單一種化學元素所構成或由若干種化學元素相互結合所組成，具有維持動物生命的營養作用，存在于任何飼料中。根據它們的性質和營養作用，可分為水分、碳水化合物、脂肪、蛋白質、維生素、礦物質。

2、營養全面、充足、平衡，能充分發揮特禽的生產潛力，首先，飼料配方中應含有特禽所需的全部營養物質，就是營養要全面。其次，飼料配方中每一種可利用養分的含量，應該能滿足特禽高效生產的需要。

（來源：文章屋網 ）

篇(7)

1.（1）觀測圖繪制。該圖的繪制主要針對城市環境中某些特定參數，例如化學元素種類，在該圖中應當有相關的標示，且每種元素的檢測值應當與分布地理位置進行對應。這繼承了傳統地球化學觀測圖的繪制方法。

（2）化學系統分布圖繪制。該圖需要針對區域進行，通過特定的觀測手段與數據統計，將區域內地球化學的相關參數以空間分布形式展現出來。

（3）化學系統關系圖繪制。有了化學系統的數據分布，要想獲得更多的信息，還需要將這些信息有條理的建立聯系。例如水文觀測與地球環境化學轉移，運用模擬遷移對地球化學的運動規律進行分析。景觀地球學則更有利于展示地球化學的系統概覽，對于化學轉移的過程有更加直觀的理解，相關化學控制因素也更加突出。這樣的關系圖能夠有效的模擬真實環境系統的各項化學行為，并且在加入評價體系后，人類主觀的參與可以將該圖作為環境規劃的主要參考內容。

（4）預測圖繪制。更接近實際的地理圖，通過分布圖和關系圖的分析，在預測圖上針對區域進行環境污染的分析，預測污染的過程和涉及范圍，在聯系實際情況規劃污染治理策略，是主要的環境治理參考圖。

2.城市環境地球化學中人為因素人類生產生活活動向自然環境中釋放了多種有害元素，這些元素一是生產活動釋放，例如化肥農藥的使用，向自然環境中釋放了打破原有平衡的元素，還改變了土壤的主要結構，破壞了土壤化學平衡，相應的土壤受到污染還會將這些有害元素通過循環作用釋放到更大的環境中；二是生活廢物的排放，這些有害廢物不經處理直接進入環境中，例如生活廢水和垃圾，因為食物變質產生的有害元素因此進入土壤或者水環境，城市垃圾的主要處理方法填埋等幾種處理方法又將這些有害元素富集起來，加重了城市水環境和土壤環境的污染。

二、城市環境地球化學治理工程學

城市環境出現了嚴重污染，就需要人為進行治理和幫助環境進行自我恢復，地球環境治理工程學的相關技術和原理就發揮著至關重要的作用。治理學是工程學新生分支學科，對環境發展有著至關重要的作用，從其根本目標和基本科學思想來看，有著巨大的環境經濟效益，應當受到國家相關部門和社會各界的關注。地球環境治理工程學也可以稱作是地球化學改造應用科學，利用地球自然資源和基礎化學特性，盡量降低人類對自然環境的干擾，按照原有化學環境進行人為的平衡。地球環境治理工程學與人類生存的環境有著至關重要的作用，從地球環境化學基本原理入手，研究地球上各大生態體系及生態體系之間的關系，更關注了交互關系的研究，將污染原理、規律和環境效應直觀的表達出來，所以地球環境治理工程學應當用做與環境發展，合理治理和修復以破壞的城市生態壞境。