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“自然资源智阅读平台”-《探识地球》

作者:吴海成

当你听说某地区人群健康长寿，是与水土含有适量的化学元素有关，你会感到新奇吗？当你看到某些地区由于开采大金矿而迅速致富的消息时，你会觉得可喜吗？当广播中报道根据头发可以判断出一个人的出生地、国籍、血型、健康状况时，你会认为很有趣吗？当电视台播报重金属“五毒”危害生命的悲惨事件时，你会被震惊吗？……为探索这类与地球化学元素紧密相关的新奇的事、可喜的事、有趣的事、震惊的事，就需要通过化验发现它的来龙去脉，找寻出物质要素千变万化的本源。宇宙万物，大千世界，变幻无穷，但万变不离其宗，皆由百种化学元素所合成。地球给我们搭建了生存基地——大陆，迄今已化验出的元素有90余种。它们要么是突变的，要么是缓慢地迁移和富集，并且不断地进行化合与混合，这样地存留于岩土或溶于水体之中，同时也会被生物吸收。于是出现了地壳、海水、生物所含的元素以及变化的规律性竟有惊人的类似或相同。请看，地壳含量较多可称“常量元素”的，只有12种，即：氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、钛、磷、氢、碳。而其余含量较少的（小于0.1%）即称为“微量元素”。组成地壳的90余种元素在人体内几乎均可找到，人体的常量元素（亦称宏量元素）有11种，即：氧、氢、碳、氮、钠、镁、磷、硫、氯、钾、钙，这是生命必需的常量元素。另外还有生命必需的微量元素14种，即：氟、硅、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、硒、钼、锡、碘，而其余的微量元素则是人体生长非必需的微量元素，有的可能有益于人体，也有的可能无益于甚至有害于人体，这是有待人们和科学家继续观察、探索、研究的问题了。总之，地球化学通过对90余种化学元素的分析化验，了解地壳的组成与变化规律，了解各种丰富的资源（金属矿、非金属矿、能源矿产、各类水资源）的分布状况，以便合理地开发和利用。土壤，地球的肌肤

影视故事里，常常描写有人回到久别的家乡，捧起一把土，深情地说：“这就是生我养我的土地啊！”也有的人告别故乡时，将一把泥土放入小瓶中带到他要去的远方，以慰藉自己心灵的思念。你可知道这把土的份量或其中元素的含量吗？土壤是地表层最适宜植物生长的地方。植物生长过程中选择性地吸收土壤中的一些元素，有的元素促进了植物的成长，但有的元素或无益或有害，但也或多或少地吸入到体内积存。动物吃了这些植物之后，自然也就在体内保留了相关的元素。人呢，食用五谷杂粮和鸡猪牛羊等，当然体内也含有了这些元素。这就是人们常说的“食物链”。那么，什么样的土壤能使你有一个健康与长寿的基础呢？一般地讲，土壤中硒、碘、钼、钒、铜、锌等含量较高，而硼、氟、镍、铬、铁、锰、钾、汞、镉、砷含量偏低的地区健康与长寿的人群居多；相反缺乏硒、碘、钼的地区慢性病、地方病与恶性肿瘤等患病率就高。需要提醒的是任何生命必需元素对于生物的作用，都有一个适当的量，低于某个临界值，不利于生物的正常生长，而高于某个临界值时，则引起中毒致病，绝不是多多益善，越多越好。如：众所熟知的碘，因为缺碘，盐中放入碘，专家讲含碘盐瓶子应尽量盖严，炒菜熟了之后再放盐，都可以减少碘的挥发。人体缺碘时，会患甲状腺肿大，重症者会引起儿童智力低下，以至痴呆、瘫痪与聋哑（医学上称“克疔病”）。可是人体内碘过多时，就会患甲状腺机能亢进，重者将引起碘中毒，不治将危害生命。世界各地、中国各地，都有土壤优劣问题，突出的表现是所谓地方病，如氟元素偏高地区引发氟骨病，汞元素偏高地区引发心脏病，钙元素偏高地区引发结石病，钙元素偏低地区引发软骨病，锰元素偏低地区引发骨畸形病，锰元素偏高地区引发神经病，锌元素偏低地区引发弱智病，锌元素偏高地区引发淋巴病，铁元素偏少地区多发贫血病，铁元素偏多地区多发糖尿病，铜元素偏少地区多发冠心病，铜元素偏多地区多发肝炎病，铬元素偏低地区多发心肌病，铬元素偏高地区多发肿瘤病……实际上常常是一种病变与多种元素有关，而一种元素又可引发多种病变。以上简单的表述，你是否觉得：“不看不知道，一看吓一跳”？是的，有人说几年来，看到一些因元素致病的信息，真有“第二非典”袭来而且威胁人类的感觉。其实人们大可不必为土壤元素问题担忧。就以我国来说吧，现在有关人员已经注意在各地针对所缺乏的元素施用富含此类元素的物质。如河北、河南等地酸性土壤中施用所缺少的钙、镁的岩石粉末，不仅补充了钙和镁，而且还提高了当地玉米、谷物、胡萝卜等农作物的产量；不必担忧的第二个理由是，可以通过其他多种“食补”与“药补”及时补充有关元素，如缺硒地区的人们喝硒茶、吃硒酸钠片，缺钙地区的人们选择服用钙片、钙粉、维生素D制剂等。岩石，地球的骨架

岩石是地球母亲的骨架，支撑着秀丽的山川，支撑着树林草地，支撑着高楼大厦，支撑着世界万物……这含有90多种化学元素的岩石，也是地球向我们提供金银铜铁等有用元素的百宝箱。

那么，这个百宝箱中，到底有哪些宝贝呢？宝贝真的不少，足有上百种，甚至更多呢！

让我们先来数一数这地球大骨架中能让人感到惊喜的宝贝吧！

“狗头金”你可能听说过吧？有人爬上连绵起伏的崇山峻岭，想找点什么奇珍异石玩玩，忽然在河旁的碎石块中发现一个闪光的东西，扒出来举到眼前一看，竟然像个小狗的模样，虽然不大，只有寸把长，却挺沉实，啊！金光闪闪，是块金子吧？对！这就是“狗头金”！报纸上曾经报道过：在青海、在四川、在某些省区都曾经发现过。

地质学家说，“狗头金”是纯度很高的金矿石。岩石中含金（Au）元素超过3克/吨时就算金矿石了；如果超过10克/吨就算是富矿了。这每吨中含有多少克Au叫做金矿石的品位。当然含的Au越多，品位就越高。而“狗头金”的品位已相当于n×克/吨，由此可见，这块“狗头金”，可真是一笔不小的财富啊！

“钻石”被人们称为宝石之王，这是妇孺皆知的。“钻石”就是金刚石，你也知道吧？钻石，放在哪里，都是高价物品，英国女王用它镶嵌在桂冠上来显示高贵，可是，这金刚石却是普通的非金属碳（C）元素构成的，最早发现的金刚石是产在一种叫金伯利岩的岩石中。

前些年报纸上曾经报道过：山东常林地区一个农村女孩，在田野里捡到一块不大的石头竟是金刚石，后来被称作“常林钻石”，她因此获得了一笔为数可观的奖金。

“赏他几吊银子。”“你真称（读音chen衬）银子！”……这是古代、现代人们常用的语言。银（Ag）是我国最早用来制作钱币的材料，也是古今人们做首饰以及工业应用的重要原料。

含Ag元素的岩石，只要达到30克/吨的时候，就可算作银矿石了；若能高达克/吨就可算是富矿了。“银”仍属于贵金属中的重要成员之一。

“蓝宝石”、“祖母绿”、“猫眼石”、“京白玉”、“孔雀石”、“翡翠”、“玛瑙”、“水晶”、“彩石”、“寿山石”……这些数不过来的宝石和玉石，五光十色、光彩照人、美丽无比，有的甚至价值连城、万分诱人。

岩石中相当多的元素，几乎是现代人的衣、食、住、行、用等每天都离不开的东西，有些是人们熟知的，有些是你接触过或利用过但是还不熟悉的，在此，为了让你了解一下，分成六大类摆出来浏览一下吧！

第一类：贵金属元素——包括金、银、铂、钯、铑、铱、钌、锇等。第二类：黑色金属元素——包括铁、锰、铬、钒、钛等。第三类：有色金属元素——包括铜、铝、铅、锌、镍、钴、钨、锡、钼、锑、铋、汞等。第四类：稀有稀土分散元素——包括铍、锂、铌、钽、铷、铯、锆、铪、锶、铱、钇、铽、铈、镧、镨、钕、钐、铕、锗、镓、铟、铊、铼、镉、钪、硒、碲等。第五类：非金属矿产——包括化工、化肥非金属矿产，如磷、硫、钾、硼、盐、芒硝、重晶石等；冶金辅助原料非金属矿产，如菱镁矿、萤石、耐火粘土等；建材非金属矿产，如水泥石灰岩、玻璃硅质原料、石膏、大理石、花岗石、石墨、滑石、石棉、高岭土、硅藻土、膨润土、硅灰石等；宝石和工艺美术非金属矿产，如金刚石、宝石、玉石、水晶等。第六类：能源矿产——包括煤、石油、天然气、铀、地热、天然气水合物等。

河流，地球的动脉

河流孕育了人类文明，黄河孕育了中国古代文明，恒河孕育了印度古代文明，尼罗河孕育了古埃及文明，西亚的幼发拉底河与底格里斯河孕育了古代巴比伦文明。遥远的古代，这些大河流无私地哺育着沿岸聚居的人群，良好、富裕、舒适的生存环境，造就了古代灿烂的文化，成为人类文明与文化的四大发祥地！

河流和湖泊等天然水域，含有多种丰富的物质成分，采取水样品做地球化学分析（采用光谱分析、电化学分析、色谱分析等），结果发现地壳中的化学元素都不同程度地以离子与分子或以化合物与混合物形式含于水中。其中最常见的有八大类：钙、镁、钾、钠、氯、碳酸根、硫酸根、硝酸根等离子。即：Ca2＋、Mg2＋、K＋、Na＋、C1－等八大离子，已占全部离子的95%以上。

有一个普遍的自然现象，就是烧开水的壶总会有些沉淀，甚至结成硬壳，这就是“硬水”惹出的祸。水的“硬度”是指水中所含金属离子（主要是钙、镁离子）总量。用“度”表示：1度相当于每升水中含10毫克的氧化钙（CaO）或17.9毫克的碳酸钙（CaCO3）。我国要求水的硬度在以下。

还有一个自然现象，就是有的水给人咸的感觉，这就是“矿化度”偏高了。“矿化度”是指水中所含溶解盐类的总量。用每升所含盐量的克数作单位，一般说的淡水，如城市供应的自来水，是规定矿化度小于1克/升的水。

水是一种良好的溶剂。除上述常量元素八大离子之外，水中还含主要微量元素，如碘（I）、溴（Br）、铜（Cu）、钴（Co）、镍（Ni）、氟（F）、铁（Fe）、镭（Ra）等8种（含量小于10毫克/升的元素以及化合物）；同时含氧（O2）、二氧化碳（CO2）、硫化氢（H2S）等可溶性气体；水中又含有氮、磷、硅（即N、P、Si）等生物成因化合物；另外水中也含有机物和腐殖质，甚至还有粘土质或其他固体悬浮物等。河流哺育人类脱离蛮荒走向智慧，脱离愚昧走向文明。古代，人们依靠河流水体“自净”能力，即“物理自净”（冲刷、沉淀、挥发等）、“化学自净”（中和、还原、吸附等）、“生物自净”（分解、吸收、排出等）将污染物去除，净化其水源。现代，人们无约束地制造过度的污染，河流已无法保障可持续发展用水，亟待人们科学地理智地善待河流，爱护水源。

泉水，地球的微血管

酷夏炎热，喝上一杯清澈透明、清凉可口的泉水或井水，那可真是清爽宜人、清心贻神啊！水，氢二氧一（H2O），小学课外书中就介绍水：无色、无味、无嗅的透明液体。这是指纯净的水。可是你如果多去一些原野山村，尝上几口泉水或井水，你就会碰上或许甜丝丝的水，或许咸滋滋的水，或许苦丝丝的水，或许涩巴巴的水……这是怎么回事呢？秘密在于水中还含有其他元素：甜味来自水中的有机质的元素，咸味来自水中的氯化钠，苦味来自水中的氯化镁或硫酸镁，涩味来自水中的硫酸钠等。还有，如果水中有亚铁离子可以嗅到腥味，水中若含有硫化氢可以嗅到臭鸡蛋味……

泉水与井水，这是正宗的地下水，特别是山中岩层间流出的矿泉水未受污染并含有某些微量元素，对人体健康确实很有益处。那么，到底有哪些益处呢？从“矿泉水分类、含量及作用表”便可一目了然。

目前我国规定：含有适量的锂（Li）、锶（Sr）、锌（Zn）、溴（Br）、碘（I）、偏硅酸（H2SiO3）、硒（Se）、游离二氧化碳（CO2）等八种物质之一者即为矿泉水，而含两种以上上述物质就是天然优质矿泉水。而且，可以作为饮用的矿泉水，对酚类、氰化物、亚硝酸盐、放射性元素等都有严格限制，同时对采水、加工、装瓶过程中可能混入的细菌群落等微生物也有严格的要求。

泉水除了饮用之外，根据物理化学性质以及产地，还有其他多种用处：如医疗用泉水、农业用泉水、工业用泉水、观赏用泉水等。我国矿泉水资源十分丰富，全国已知产地多达多处。已经建厂生产加工矿泉水的企业有余家，年总产量超过万吨。

现在供应人们需要的瓶装水，主要有“天然水”、“纯净水”和“矿泉水”三大类。“天然水”是选用未受污染的河水、湖水、井水、泉水经过一般净化处理加工而成，城市用自来水亦属于此类；“纯净水”是将天然水经过蒸馏或薄膜渗滤等制造而成，我国曾引进美国上万套生产纯净水的设备，可以有效滤掉细菌、微生物和有害物质，但是也滤掉了对人体有益的常量与微量元素，所以许多专家认为这不是理想的饮用水；“矿泉水”应当是采自地层深部，并且未受地层浅部污染，且含微量元素有益组分的天然地下水。水，对于人类真是太重要、太必要了。血液中的水分达到90%，心脏器官含水占80%，肌肉组织含水占75%，看起来与水无关的骨头中水量也占22%。人体中，是水起到溶解、分解与运送人体所需要的一切营养物质。人，靠水孕育、靠水成长、靠水生存。所以，注意饮水、科学饮水，确实是不可轻视的事！当然，泉水诱人之处，不仅在于它们对人类生存和健康的上述作用，还在于它们具有不同的文化底蕴和千差万别的样式。“天下第一泉”在哪儿，你知道吗？在北京玉泉山，其水清澈如玉，故名玉泉，清乾隆皇帝御书写出“天下第一泉”，并指定为皇家专用饮水。“宫廷中的饮用水需要天天从西郊玉泉山运来，每天当东方呈现鱼肚白时，一辆辆插有小黄旗的马拉水车便驶出故宫神武门，待到下午酉时，装满泉水的车又缓缓地驶进了神武门”“每天用水车运入宫内80罐”。现在北京，经地质勘察已有85处矿泉水产地，并不断地进入开发阶段。“天下第二泉”是人们熟知的，那是世界名曲“二泉映月”诞生之地，美丽的无锡名城。中国的名泉相当多，如贵州三潮泉，每日大潮三次，泉水奔腾咆哮、轰轰烈烈，然而退潮后，则是流水潺潺了、细流涓涓；云南蝴蝶泉，每年农历4月，泉边古树开花如蝴蝶，与落在树上的真蝶浑然一体，加上泉池水面上的倒影，相映成趣，使人流连忘返；济南被称为泉城，趵突泉、珍珠泉、黑虎泉、五龙泉等泉市区就有个。清人王昶的《游珍珠泉记》中描绘：“泉从沙际出，忽聚忽散，忽断忽续，忽急忽缓，日映之，大者为珠，小者为玑，皆自底达于面，瑟瑟然，累累然”，奇妙无比；还有苏州的虎丘泉、杭州的虎跑泉等，数不胜数。而地质工作者在大山大川中，常常遇见各式各样的矿泉，还真引人一番欣赏呢！

海洋，地球的宝库

许多人都喜欢读俄罗斯大诗人普希金的散文诗《渔夫和金鱼》的故事，淳朴而贫寒的老渔夫在大海中钓到一条小金鱼，金鱼说海里有许许多多宝藏，你可以任选三样，不过，请放我回到大海里去……是的，海洋里确实有极其丰富的各类资源，在当今世界人类面临资源危机、能源枯竭之时，地球母亲的大女儿——海洋，真的可以奉献给人类极为宝贵的物产，但是人们必须保护她、爱护她、认识她、了解她，与她友好和谐地相处，才能分享她的财富！她豢养有50万种海洋动物，培育着10万种海洋植物。年中央电视台科技频道介绍此数字更高。如果你是一个美食家，一天三餐每餐品尝一样海产品，可以品尝年不重样！海洋生物资源总量高达2.6万亿吨，而目前人类仅开发利用2%，比如：海洋生物中有丰富的人体必需的营养素，有丰富的人体必需的常量元素和微量元素，如钙、铁、锌、钾、碘、磷、镁……海水中的化学资源，被人们比喻为“液体矿山”，也惊人的丰富。那是几千代，几万代也开之不尽、用之不完的“水中矿山”。经分析化验，有各种元素90余种。前20余种巨型宝贵矿产已列入“海洋中的主要矿产资源表”中，供大家一饱眼福。现在世界各临海国家已大量开发利用的有盐、碘、钾、镁……随着社会发展和科技进步将会有更多的元素被提取供人类利用。海洋药物资源也很有特色，堪称人类的药品库与保健品库。中国古代就曾经开发了大量来自海洋的药物，如《本草纲目》里就记载有90多味来自海洋的中草药。当今我国药典上已汇总多味来自海洋的中草药。如海马、海龙、海藻、海蛤、海参、海龟……现在人们普遍熟知的海带因含碘率高成为人们制造碘类药品的首选，此外人们还用海藻制碘，用海藻来生产藻酸硫酯钠（PSS）。另外螺旋藻、金牡蛎胶囊等对于缺血性心脑血管疾病与高血黏度综合症均有一定疗效。海洋药物开发很快，如从鲨鱼软骨中提取抗癌药物。羊栖菜含钙、磷、钾、铁以及蛋白质、胡萝卜素等元素和有机物，对降低胆固醇和甲状腺肿大以及治疗胃癌与大肠癌均有较好的效果。目前我国开发的来自海洋的中成药就超过60种，而且来自海洋的各种保健品更是层出不穷、种类繁多、五花八门、不计其数。

海洋和陆地矿产同样丰富。如油气资源，我国领海就有石油资源量多亿吨、天然气10万亿立方米（我国陆地上石油资源量仅亿吨、天然气2万亿立方米，而且已经开发利用了几十年）；海底煤矿，我国海域已发现有蕴藏煤炭的地层，这是潜在的能源，当具备开采技术条件时就可以开发利用；海滨沙矿，我国已经探明钛铁矿、磷钇矿、铌钽矿、金红石、金刚石、砂金矿等处，其中大型的35处。空气，地球的面纱

几天不喝水，人也许能挺过去，几十天不见阳光，人也能挨得过去，可是若没有空气，人几分钟就会窒息死亡，所以空气是人最重要的生命要素。空气是地球46亿年前诞生后，经过漫长时期不断分解出的气体，并且用引力把它牢牢地吸在地面四周空间，供万物生长至今。空气，对于人类的生理代谢起桥梁作用，是物质代谢（饮食）、能量代谢（体温）和气体代谢（氧气）的载体。空气无色、无味、无嗅。其成分主要是：氮（占78.09%）、氧（占20.95%）、氩（占0.93%）、二氧化碳（占0.03%），还有微量的惰性气体、过氧化氢、氮氧化物、水蒸气、臭氧、氢等。空气中的氧含量低于12%时，就可能出现呼吸困难；低于10%时，就会智力模糊；低于7%时就将使心脏停跳危及生命。空气中二氧化碳浓度可不能过高，如果高至2%就会引起心脏血管扩张、呼吸加快；高至8%时就会引起机体发生障碍，呼吸抑制；超过8%时就会出现意识消失，呼吸麻痹而死亡。所以保持室内空气新鲜非常重要，尤其是在屋内生火炉子取暖、做饭时更需要特别当心。正常的空气中，气体分子一般呈现为中性状态。当受到外界理化因素（太阳辐射、化学元素等）强烈作用时，会使空气分子电离，产生正离子与负离子。正离子对身体有不利作用，但负离子在一定浓度时有调节中枢神经系统，改善大脑皮层的功能、降低高血压、恢复过速心跳、改善肺部换气、促进组织代谢、增强机体免疫力等良好作用。来自工业、农业、交通、生活四大方面的废弃物，如碳化物、氮化物、硫化物、氧化剂、荃、汞、放射性气体以及烟尘物等都会给空气造成污染。被污染的空气，通过呼吸道、消化道或皮肤进入人体，就会对人体造成不同程度的危害，所以，我们人人都要

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