(二)地球化学元素与其他学科的关系
1.地球化学元素与农业、环保的关系
地壳中所含的各种元素随着环境的改变而改变,并对农业方面的土壤、农作物、水资源等产生一定的影响。本次利用水系沉积物地球化学测量成果,从表生地球化学的角度来探索铜仁市的土壤环境情况,发现异常相对较明显的主要有汞、铅、锌、锰、银、锑、钒等元素,金等少数异常集中在梵净山地区,其他元素的异常不突出。在土壤方面,除汞、铅、锌等的含量在局部地段零星达到二级标准之外,大部地区为一级标准。总体表明铜仁市以自然背景形成的土壤环境为主,受到因岩(矿)石风化作用产生“污染”导致土壤性质改变的情况较少,总体有利于保障农业生产、维护人体健康,也有利于促进植物正常生长。但在铜仁市零星小范围内出现的汞、锌、氟异常地段,应加以重视。通过该项工作的开展,随着农业科学工作的加强和深入并与之相结合,必将在农业生产规划布局、农业生产产品(如无公害、绿色、有机农副食品等)基地布局方面发挥较大的作用。农作物的生长与地球化学元素有较密切的关系,现针对部分元素与农作物生产关系分析如下。
(1)硼(B)。硼是植物正常生长发育所不可缺少的微量营养元素之一,它具有使细胞分裂、组织分化的功能,故对植物根、茎等器官的生长和花粉的发育均有重要作用。缺乏硼能使植物脂肪、糖、蛋白质的代谢紊乱,致使植物细胞结构破坏,受精结实受阻,植物生长萎缩甚至死亡。如豆科、十字花科植物及棉花、向日葵、番茄等,均对硼敏感度高。
(2)铜(Cu)。植物叶绿体中含有铜蛋白,铜的主要功能是参与光合作用、植物的氮代谢和硝酸的还原作用,增强叶绿蛋白的稳定性,减少在黑暗中叶绿体的降解,还能调节生长素氧化酶的活性和增强植物的抗性。各种植物对缺铜的敏感性各有不同,其中水稻、小麦、燕麦、苜蓿、柑橘等对铜敏感性较高。
(3)钾(K)。钾是植物的主要营养元素,能够促进光合作用,提高植物对氮的吸收和利用,转化为蛋白质。在钾供应充足时,作物能有效地利用水分并保持在体内,减少蒸腾作用,增强植物对各种不良状况的忍受能力,如干旱、低温、病虫危害、倒伏等。缺钾植物生长缓慢,根系发育差,茎秆脆弱,常出现倒伏,种子和果实小且干皱。
(4)锰(Mn)。锰参与光合作用中的水的光解过程和氮代谢作用,是许多酶的活化剂,可促进磷的利用和提高组织的持水能力,降低蒸腾作用。植物缺锰时叶绿体解体,叶脉间叶肉失绿。对缺锰敏感性高的植物有小麦、燕麦、高粱、大豆、甜菜、苹果、桃、柑橘等。
(5)钼(Mo)。植物吸收的NO3-必须还原为NH4+才能与有机酸结合形成氨基酸,进而合成蛋白质,而钼是构成硝酸还原酶的要素,对氮代谢和果胶物质的代谢有重要影响,能提高植物对二氧化碳的吸收能力,促进碳的同化。缺钼时,植物不能同化硝酸盐。对钼敏感性高的植物有豆科、十字花科作物及番茄、柑橘等。
(6)锌(Zn)。锌是植物多种酶的组成部分,植物缺锌时,叶脉间叶肉失绿,且反差很强,并影响子实的形成。对锌敏感度高的植物主要有柑橘、苹果和其他落叶果树,以及玉米、大豆、亚麻等,其次为棉花、水稻、大麦和甜菜等。
(7)铁(Fe)。铁是植物光合作用和呼吸作用不可缺少的元素,也是很多酶的活化剂,又是光合作用中诸多电子转移物质的组成部分,如植物叶绿素的前身——叶啉的合成需要铁的参与,因此铁是合成叶绿素的必备条件。缺铁植物的叶片会失绿。对铁较为敏感的植物有大豆、花生、亚麻、蔬菜、柑橘、葡萄等。
人类的生存与自然环境息息相关,通过掌握铜仁市内地球化学元素异常的分布,结合各种元素的化学活动特征以及对环保的作用因素,在促进地方经济发展的同时,如何加强预防地球化学元素异常地段以及对环境(如水体、大气、土壤、固体废物、化学品)的污染提供方向,在合理开发资源、最大限度地保护环境方面,可提供有益的参考。
2.地球化学元素与卫生防疫的关系
地球化学元素与人体的健康关系十分密切,通过对有益、有害元素禀赋区的调查了解,其在地方病防治等方面具有更加现实的意义。以氟元素为例:1983~1985年间,铜仁市地方病防治领导小组办公室、卫生防疫站高度重视氟中毒的防治工作。1983年,对除玉屏自治县、万山区之外的其他县(区)进行全面调查后发现,在煤矿区、磷矿区、萤石矿区均不同程度地存在氟中毒现象,部分地区水样中发现氟异常情况。经研究发现,发生氟中毒等地方病,均与煤矿及其燃烧烟尘、烘烤食物、饮用含氟水有非常密切的关系。因此,以后对于煤矿、萤石矿的资源开发,尤其是煤的燃烧、萤石矿的加工工艺应引起高度重视,最大限度地避免对环境的污染和对人体健康的危害。
综上所述,根据本地区有益、有害元素的分布特征,在地球化学背景含量过高的地区,政府相关部门要经常关注在该地区长期生活的人民群众,要防止他们对有害元素的过量摄入,避免相关病症的发生。已有学者将贵州省水系沉积物测量成果用于一些生态地球化学环境研究,本次仅利用几种主要元素水系沉积物测量成果的异常分布探索进行一些生态地球化学环境的研究。此次展示的地球化学图及部分有益、有害元素含量图,主要是采用地表水系沉积物中元素的含量来编绘的。采用何种科学的、有效的方法防止这些元素(特别是有害元素)转化成有效态进入到水体、土壤中,最大限度地防止通过动植物吸收等方式将有害元素转移到人体内,并通过化学作用减少或改变有害元素的危害,从而达到改善人居环境质量、生态环境和人体健康的效果,这是一项十分复杂的地球化学及元素生态循环研究过程,还有待于广大地质工作者借助科学技术的进一步发展,获得新的研究成果,从根本上解决这个问题。