應(yīng)用地球化學(xué)：9植物

勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量概念第一節(jié)生物地球化學(xué)異常形成第二節(jié)生物地球化學(xué)測(cè)量方法勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量賦存在生物（植物或動(dòng)物）體中的地球化學(xué)異常。目前，文獻(xiàn)中提到的生物地球化學(xué)異常一般指植物中異常。另外，還有地植物異常和微生物異常。概念勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量生物與其生存環(huán)境是一個(gè)統(tǒng)一體。一方面環(huán)境決定了生物的性狀，另一方面，生物的生長(zhǎng)及死亡后的解體也使壞境發(fā)生變化，但是環(huán)境的作用是決定性的。概念勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量概念當(dāng)土壤、巖石、水體及大氣中存在地球化學(xué)異常時(shí)，必然會(huì)對(duì)生長(zhǎng)在其中的生物發(fā)生影響:一、是引起生物體內(nèi)化學(xué)成分的變化，其中最敏銳的要算微量元素含量及其組合的改變,其形成的異常叫做生物地球化學(xué)異常;勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量二、生物的個(gè)體或群體的生態(tài)特征發(fā)生變異，甚至出現(xiàn)特殊的種屬以至植物區(qū)系。其形成的異常叫做地植物學(xué)異常。地植物學(xué)異常代表了強(qiáng)烈的生物地球化學(xué)異常，但它以生物的生態(tài)變化表現(xiàn)出來(lái)，因此不必取樣化驗(yàn)，憑肉眼觀察就能識(shí)別?？辈榈厍蚧瘜W(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量當(dāng)植物所在的環(huán)境只有微弱的異常時(shí)，不足以引起生態(tài)的變異，但其中所含的化學(xué)成分可能己經(jīng)變化，此時(shí)要通過(guò)取樣分析來(lái)發(fā)現(xiàn)，這就是生物地球化學(xué)找礦。這一想法早在三十年代初，V·M·戈?duì)柕率┟芴鼐吞岢鰜?lái)了。概念勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量

雖然生物地球化學(xué)找礦與地植物學(xué)找礦都是很早就提出來(lái)的方法，但在勘查地球化學(xué)中的作用卻是較低的。原因：1、異?？偸窃谄渌厍蚧瘜W(xué)異常的基礎(chǔ)上發(fā)育的，而地球化學(xué)異常的影響因素本來(lái)已很復(fù)雜，再加上一個(gè)生物作用的因素，所以使異常解釋更加困難。2、生物分布的不均勻性及加工分析植物樣品的冗長(zhǎng)手續(xù)，使其應(yīng)用比較困難。3、一般的工作人員缺乏植物學(xué)知識(shí)與訓(xùn)練概念勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量一、植物體的灰分新鮮的植物，一般物質(zhì)組成：水 75～90%干燥物質(zhì) 25%一10%在干燥物質(zhì)中，氧 42%碳 45%氫 6·5%這三者通過(guò)灰化，留下約6.5%的灰份。原理第一節(jié)植物中元素分布特征及異常形成勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量一、植物體的灰分植物灰分含量隨植物的品種、器官、年齡而變。下表為高等植物不同器官中灰份含量的一般值，由表可見(jiàn)，從木質(zhì)部到葉子，灰份不斷增加，所以人們通常取樹(shù)皮或葉子作為樣品。近來(lái)有人提出用樹(shù)汁作樣品，據(jù)報(bào)導(dǎo)在一些W、M。礦床上取樺樹(shù)分泌的樹(shù)汁反映很好。原理第一節(jié)植物中元素分布特征及異常形成勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量一、植物體的灰分器官灰分在干物質(zhì)中含量（％）木質(zhì)部1種子、果實(shí)3根、莖4－5皮7葉10－15原理第一節(jié)植物中元素分布特征及異常形成勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量一、植物體的灰分

由于植物灰份本身含量是改變著的，因此，植物中元素含量一律換算到干物質(zhì)的含量不是，以消除灰份含量變動(dòng)的影響。

植物干物質(zhì)的含灰量是生物地球化學(xué)取樣時(shí)原始重量的決定因素，為了取得足夠供分析之用的灰份，就要對(duì)低灰份的植物多取樣。原理第一節(jié)植物中元素分布特征及異常形成勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量一、植物體的灰分

植物灰份的基本化學(xué)成分是磷酸鹽及硝酸鹽，再加上少量硅酸鹽、碳酸鹽、氧化物及氯化物。這些化合物形式可能并不是在植物體內(nèi)的原始存在形式，而只是在灰化時(shí)形成的。原理第一節(jié)植物中元素分布特征及異常形成勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量二、植物灰分的化學(xué)成分

在植物灰份中，周期表上的所有元素都可能存在。不過(guò)，對(duì)找礦有用的元素是有限的，僅限于那些能反映土壤中含量變化的元素。土壤中的含量與植物灰份中的含量之間的存在一定關(guān)系。第一節(jié)植物中元素分布特征及異常形成Features勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量二、植物灰分的化學(xué)成分

第一節(jié)植物中元素分布特征及異常形成Features土壤中元素含量植物中元素含量植物和土壤中元素含量之一般關(guān)系123勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量二、植物灰分的化學(xué)成分植物和土壤中元素含量關(guān)系：

1區(qū)、當(dāng)土壤中的含量不高時(shí)，兩者呈現(xiàn)某種正相關(guān)關(guān)系；

2區(qū)、當(dāng)土壤中的含量達(dá)到一定濃度時(shí)，灰份中的含量呈現(xiàn)某種飽和趨勢(shì)，這說(shuō)明植物對(duì)該元素的生理要求己經(jīng)滿足，從而抗拒過(guò)多地吸收；

3區(qū)、當(dāng)土壤中的含量過(guò)高時(shí)，灰份中的含量急劇上升或反而下降，此時(shí)植物發(fā)生中毒癥狀，甚至枯黃。有些植物，卻能逐步適應(yīng)這種條件而形成新的品種，成為指示植物，其因此為地植物學(xué)異常。第一節(jié)植物中元素分布特征及異常形成FeaturesppmCuPbZn植物灰分中金屬15－10cm厚度內(nèi)土壤金屬含量110100100010000ppm1101001000200010000刺三齒稃中元素含量與土壤中含量關(guān)系勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量三、植物對(duì)金屬元素的吸收

據(jù)植物生理學(xué)研究，植物可以通過(guò)根系及葉子兩條渠道獲得養(yǎng)料，以前者為主。植物根系吸收土壤中的化學(xué)元素，主要是在根尖進(jìn)行的，植物只能吸收溶解狀態(tài)的成分，所以元素的存在形式對(duì)于能否可被植物吸收有決定性意義。第一節(jié)植物中元素分布特征及異常形成Features勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量第一節(jié)植物中元素分布特征及異常形成Features植物根系對(duì)陽(yáng)離子的吸附勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量三、植物對(duì)金屬元素的吸收

然而，像Si、Ti這一類化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定的元素能在植物灰份中存在，使人們猜想，可能植物根尖能分泌某些有機(jī)酸或生物觸媒使局部范圍的離子交換與化學(xué)溶解大大地加速。第一節(jié)植物中元素分布特征及異常形成Features勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量三、植物對(duì)金屬元素的吸收

植物中的營(yíng)養(yǎng)元素

C、H、N、O、P、S、K、Ca、Mg、Fe等元素在植物體中有一定的植物生理功能：Ca用于穩(wěn)定細(xì)胞膜；Cu、Mn、Zn、Mo是活化植物酶所必需的；S組成蛋白質(zhì)；Mg含在葉綠素中。第一節(jié)植物中元素分布特征及異常形成Features勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量三、植物對(duì)金屬元素的吸收

植物中的其他元素其他微量元素進(jìn)入植物體內(nèi)是由于其它原因，其在植物體內(nèi)的作用不明，只是由于土壤中濃度大或易溶于水或作為對(duì)偶離子而進(jìn)入。第一節(jié)植物中元素分布特征及異常形成Features勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量三、植物對(duì)金屬元素的吸收

化學(xué)元素進(jìn)入植物后，通過(guò)木質(zhì)部向上運(yùn)移至葉子，但根部不是盲目的輸送，而是有區(qū)別地把多余部分滯留在根部。當(dāng)葉子快落時(shí)，一些礦物質(zhì)流到木質(zhì)部，造成植物灰分中元素含量的季節(jié)性變化。第一節(jié)植物中元素分布特征及異常形成Features勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量三、植物對(duì)金屬元素的吸收

為了評(píng)價(jià)不同元素在生物體內(nèi)聚集的程度，可以用植物中的含量與它所在的土壤或巖石中含量之比來(lái)表示。生物積聚系數(shù)＝生物干物質(zhì)中含量×1000/巖石中含量第一節(jié)植物中元素分布特征及異常形成Features勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量四、影響植物吸收的因素

適合取樣植物應(yīng)具條件:灰分中的金屬元素含量與土壤中的含量成確定的關(guān)系(可以正比，也可以反比)，而且這種關(guān)系是可以重視的。然而，影響植物體內(nèi)指示元素含量的因素非常之多，必須加以研究才能正確的選擇取樣植物。第一節(jié)植物中元素分布特征及異常形成Features勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量四、影響植物吸收的因素

植物本身和環(huán)境兩大因素

1、植物種屬

假如不同的植物生長(zhǎng)在完全一樣的營(yíng)養(yǎng)液中它們灰份中各元素的含量并不相同。這部分含量叫種屬含量，是由植物本身特點(diǎn)決定的。因此對(duì)找礦來(lái)說(shuō)是無(wú)用偽信息。有時(shí)候由于取樣的種屬不同會(huì)引起假異常，如同一地點(diǎn)的松樹(shù)灰份中含鈾8ppm，而白樺樹(shù)可含鈾20ppm;如繪在一條曲線上就會(huì)出現(xiàn)異常。第一節(jié)植物中元素分布特征及異常形成Features勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量四、影響植物吸收的因素

2、植物的器官

同一株植物的不同器官所含金屬量也不相同，據(jù)華倫(Warren，1949)等人的研究，葉子中微跡金屬濃度最高，北美松樹(shù)各器官按遞減次序?yàn)?，葉、嫩枝、松果、木質(zhì)部、根系及樹(shù)皮。濃度最高的器官，不一定是最好的取樣對(duì)象，因?yàn)橐r度可能低，而直徑約30一60mm的一年生到三年生的嫩枝，結(jié)果最好。第一節(jié)植物中元素分布特征及異常形成Features勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量四、影響植物吸收的因素

3、植物器官的年齡

同一器官在它的生長(zhǎng)發(fā)育期及凋謝期含量不同。一些對(duì)植物無(wú)用或多余的元素，如Zn，在落葉時(shí)向葉子集中，以便排泄掉；而一些有用的元素，在落葉前回到體內(nèi)，以保存起來(lái)，這都是植物的生理功能。第一節(jié)植物中元素分布特征及異常形成Features勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量四、影響植物吸收的因素

4、器官的健康狀況

植物感染了疾病，生理功能發(fā)生變化，但這種變化對(duì)微量元素量的影響還無(wú)人系統(tǒng)地研究過(guò)，所以為了減少影響因素，取樣時(shí)要選取健康的器官第一節(jié)植物中元素分布特征及異常形成Features勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量四、影響植物吸收的因素

5、土壤的pH值

土壤pH值一方面決定了土壤中某些元素的淋濾或沉積，另一方面決定了是否能為植物所吸收。例如Zn與Cu在酸性土壤中易被植物吸收而在堿性士壤中其吸收被壓制。而W、Mo則相反，在pH值高時(shí)，由于形成鎢酸鹽和鋁酸鹽而增加溶解度。土壤的pH值主要決定于基巖及氣候條件，所以在一個(gè)特定地區(qū)進(jìn)行工作時(shí)，其影響不嚴(yán)重。第一節(jié)植物中元素分布特征及異常形成Features勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量四、影響植物吸收的因素

6、植物的根系

深根系植物與淺根系植物從不同深度上吸收水份與養(yǎng)料。因此，反應(yīng)在灰份中的含量有不同的意義。馬柳加曾描述過(guò)不同根系對(duì)不同深度上的土壤異常的反應(yīng)。主根發(fā)育的植物主要反映主根深處的異常，對(duì)淺部的異?？赡苈┑?，對(duì)于具有發(fā)達(dá)的側(cè)根系的植物，則能反映根系范圍內(nèi)的乎均含量。

第一節(jié)植物中元素分布特征及異常形成Features勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量四、影響植物吸收的因素

7、植物的取向

植物的地面部分，需要陽(yáng)光照射，因此生長(zhǎng)在陰坡和陽(yáng)坡的植物，發(fā)育特點(diǎn)不同，甚至在同一株植物上，方位不同，也會(huì)產(chǎn)生差異。這種取向上的差別，可能是光照所致，但也可能由根系所在的土壤中元素分布不均勻引起。因?yàn)橹参镙斔宛B(yǎng)料有平行輸送的特點(diǎn)，地下部分與地上部分對(duì)應(yīng)。所以取樣時(shí)需對(duì)植物取一周。不過(guò)近年來(lái)也有相反的報(bào)導(dǎo)。第一節(jié)植物中元素分布特征及異常形成Features勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量四、影響植物吸收的因素

8、植物器官內(nèi)元素的分布

利用精細(xì)的分析或用放射性示蹤原子，可以發(fā)現(xiàn)元素在器官中的分布是不均勻的，如葉脈中往往富含金屬元素。但這種次一級(jí)的分布，目前生物地球化學(xué)找礦尚未采用。第一節(jié)植物中元素分布特征及異常形成Features勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量四、影響植物吸收的因素

9、地下水狀況

因?yàn)橹参锷L(zhǎng)離不開(kāi)水，根據(jù)植物獲得水分的方式，可以分成三大類:旱生植物、濕生植物與水生植物。第一節(jié)植物中元素分布特征及異常形成Features勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量四、影響植物吸收的因素

9、地下水狀況

旱生植物依靠雨水生活，因而它的根系廣而淺，主根不發(fā)育。濕生植物靠強(qiáng)大的主根深人地下水面獲得有保證的水分供應(yīng)。根據(jù)當(dāng)?shù)貪撍娴牟煌?，在干旱地區(qū)，潛水面深，這類植物的根系可深入地下，在美國(guó)科羅拉多高原，最深的根系可達(dá)60m。顯然，這一類植物是最有利的取樣對(duì)象。第一節(jié)植物中元素分布特征及異常形成Features勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量四、影響植物吸收的因素

10、互促互斥元素的存在

當(dāng)土壤中有許多共存元素時(shí)，有些元素能互相促進(jìn)植物的吸收，而有些則相反。第一節(jié)植物中元素分布特征及異常形成Features互促元素互斥元素MnCaCuMgZnNBPFeK不同元素對(duì)植物吸收的互斥與互促關(guān)系勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量一、適用礦種和工區(qū)

根據(jù)現(xiàn)有的文獻(xiàn)資料，能產(chǎn)生生物地球化學(xué)異常的元素有:Ni、Co、Zo、Cu、Sn、Ag、Hg、Cr、Mn、Fe、Au、W、Mo、V和U等，而分析過(guò)的元素還不止這些，如As、Se、Te、I等伴生元素。第二節(jié)生物地球化學(xué)測(cè)量方法Application勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量一、適用礦種和工區(qū)

在厚層外來(lái)覆蓋物地區(qū)，如沖積物，風(fēng)積物，山麓堆積或冰漬物，且這些松散覆蓋物又比較年青，沒(méi)有成熟的土壤層發(fā)育，則可以試用生物地球化學(xué)方法。如芬蘭，在一個(gè)4m厚的冰磧層用植物灰份中的Ni，成功地圈定了下伏的鎳礦體。第二節(jié)生物地球化學(xué)測(cè)量方法Application勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量一、適用礦種和工區(qū)

在森林地區(qū)是生物地球化學(xué)方法最能發(fā)揮作用的地區(qū)。在稠密的原始森林上空，國(guó)外曾使用直升飛機(jī)在空中取樹(shù)梢作為樣品進(jìn)行找礦。第二節(jié)生物地球化學(xué)測(cè)量方法Application勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量二、取樣方法

取樣季節(jié)以春、秋為好，因?yàn)榇杭靖鞣N植物生長(zhǎng)旺盛，微量元素的需要量或挾帶量大，而秋季則種子趨于成熟，葉子行將凋落，植物灰份的含量較高。為了減少時(shí)間的影響，取樣延續(xù)的時(shí)間要短。最常采集的器官是嫩枝、樹(shù)皮或葉子，一年生的嫩枝最易采集及處理。第二節(jié)生物地球化學(xué)測(cè)量方法Application勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量二、取樣方法

取樣高度最好離地面0·3m以上，以防止雨水濺起的污染。對(duì)于一些水生植物，根系生長(zhǎng)在水中，也可以采集根系作為樣品，根系中的含量可以反映植物生長(zhǎng)周期內(nèi)地下水的平均含量，而地表部分有時(shí)反而沒(méi)有異常。第二節(jié)生物地球化學(xué)測(cè)量方法Application勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量二、取樣方法

取樣點(diǎn)的布置視情況而定，如被取樣的植物分布比較均勻則可以按網(wǎng)格或剖面布置，如植物分布稀疏，則只能按其生長(zhǎng)的地點(diǎn)采樣，然后按實(shí)際位置定在圖上。第二節(jié)生物地球化學(xué)測(cè)量方法Application勘查地球化學(xué)第五章 生物地球化學(xué)測(cè)量三、樣品加工與分析步驟一：濕分析法干燥－研細(xì)－稱重(W1)－灰化(400℃一500℃)－稱重(W2)－分析。