主要研究成果

1. 在矿山环境地球化学研究领域取得了一些新的认识

根据生态地球化学调查和评价的结果，我国土壤重金属污染集中在矿山（矿集区）周边的特点，以地质-地球化学基础理论为基础，查明有害元素在矿石矿物、容矿围岩、矿山三废中的赋存状态、共生组合为出发点，将有害元素的宏观分布分配规律与微观迁移转化机理相结合，采用多学科协同合作的方针，以解决矿山采选过程中的重大环境污染的理论和治理方法技术问题。

2. 在环境重金属污染修复领域取得重大突破

地球化学工程技术在重金属污染土壤修复中可以发挥如下作用：

①断源，在源头堵住污染物质，主要对象是土地中的地质来源重金属、尾矿污染、酸性矿井水污染、选冶厂污染、点状污染源等。②截流，利用地球化学工程技术，对重金属迁移转化途径进行引导。这类研究成果往往涉及重金属污染水的处理。③末端治理，模拟地质-地球化学过程与条件，研发适合土地修复，成本低、效率高、无二次污染的绿色、环保的修复技术。

生态地球化学重点实验室利用地球化学工程技术，在重金属污染土壤修复、酸性矿山废水的控制和修复等方面积累了技术经验，形成了示范性工程：

（1）地球化学工程技术治理酸性废水可有效改善水体条件，去除重金属，使污染水体达到《国家农田灌溉水标准》。

（2）地球化学工程技术用于重金属污染土壤的修复，使种植的蔬菜中重金属元素含量达到《食品中污染物限量标准》（GB 2762—2012）。

（3）地球化学工程-生物土壤修复技术，充分利用矿物材料和微生物对重金属修复的优势，使蔬菜中Pb、Hg、As三种重金属元素的含量（湿重）全部达到《食品中污染物限量》的标准，修复效果显著。

（4）将地球化学工程技术用于离子型稀土矿山环境污染的控制与修复，利用地球化学障技术，有效地控制了矿山水土流失，改善了山体的土壤环境，阻止了污染物的迁移，充分利用稀土矿山特有的土壤条件种植经济作物收到了非常好的效果，技术产业化前景很好。

（5）地球化学工程技术用于大面积农田的重金属污染修复，重点解决修复技术与农业耕作程序的匹配工艺问题，修复效果的时效问题等，已经使中度重金属污染农田水稻中的Cd达到国家粮食安全标准。

3. 有机生态地球化学研究取得显著成绩

（1）大气中污染物的同位素示踪研究处于国际先进水平；

（2）起草了《土地质量有机地球化学调查与评价规范》（草稿）；

（3）利用重点实验室优势，建立高效、快速有机分析平台；

（4）有机污染物的地球化学行为受土壤性质影响显著。

4.生态地球化学基础性研究

（1）依托科技部国际合作项目《有机质形态对土壤重金属稳定性的影响》研究了土壤外源DOM（可溶性有机物）对重金属活性的影响。

（2）依托地质矿产调查评价专项《同步辐射等微区分析技术在土壤矿物特性表征与转化过程中的研究与应用》，围绕铅锌矿区生态系统，开展了X射线微区原位分析、同步辐射X射线吸收谱形态分析、方铅矿等硫化矿物的赋存、转化过程，土壤酶类对重金属的抑制和激活作用及重金属的抗性基因多样性等方面的技术方法和应用研究，得到了矿山生物地球化学相关矿物转化及植物和微生物对重金属的吸收和抗性机理，为矿山修复等矿山生态文明建设提供技术和理论支撑。

（3）973项目子课题《石笋记录的过去2000年来典型暖期气候特征》采集北京石花洞年轻石笋，通过石笋微层年代学、U-Th年代学研究和大量的碳酸盐碳氧同位素测试，建立了中国北方最近2千多年来，分辨率达到年-数年际，时间跨度比甘肃万象洞石笋记录（近1800年）长约600年，是目前中国北方季风区最详细的一条近两千多年来的石笋记录。

（4）利用空间尺度的变异,建立了淡水湖、咸水湖中的长链烯酮不饱和度与温度经验公式；在夏日淖尔发现并成功分离了湖泊中长链烯酮的母源Chrysotila. lamellosa，进行了单藻种的控温培养，从实验室培养角度验证了野外经验公式；建立了中国湖泊和全球湖泊中四醚膜类脂温标方程，初步探讨了温标的影响因素；促进陆地古温度研究的定量化研究。利用元素含量和生物标志化合物重建了中国东北小龙湾和缅甸Twintaung的古气候古环境变化。一系列项目为气候变化研究提供了基础数据。

（5）巴丹吉林沙漠湖泊沉积速率与Hg的沉积记录重建。利用核素测年（210Pbuns和137Cs）和光释光（OSL）测年相结合的方法，尝试并测定了巴丹吉林沙漠湖泊2000a年轻沉积物的高分辨率年代框架，发现湖泊沉积过程、湖泊化学以及沉积后的核素迁移是影响测年的主要因素。

（6）依托国家自然基金青年基金项目《高碘地区地下水和自来水中有机碘形态分析方法及遗传毒性》，通过综合利用多种质谱技术，建立了有机碘化合物的傅立叶离子回旋共振质谱(FTICR-MS)分析方法，建立了无机碘化合物的液相色谱-电感耦合等离子体质谱(HPLC-ICP-MS)分析方法。并将方法应用于山东聊城、内蒙等高碘地区地下水和自来水中碘形态分析。

（7）研究了四氧化三铁纳米颗粒和铅锌矿区及对照区土壤纳米颗粒对重金属吸附的动力学和热力学过程，确定了土壤微粒上重金属元素含量与微粒粒径之间的关系，有机质对土壤微粒中重金属元素含量的影响。为研究纳米颗粒表面的重金属的赋存状态和纳米态物质粒子在环境土壤中的环境行为研究提供了基础依据。

二、环境分析关键支撑技术研究领域

（1）生态地球化学关键支撑技术

针对地下水检测技术难题和检测瓶颈，研究建立高效快速高通量地下水有机污染检测新体系；构建了地下水有机污染检测标准新架构；研制了地下水碳酸根、碳酸氢根现场快速检测新方法、新设备，入围2017年国际埃尼奖（ENI award）提名。

①利用高效液相色谱-电感耦合等离子质谱联用技术（HPLC-ICP-MS）建立了水样、土壤、沉积物、水泥等样品中铬、硒、砷等元素的不同形态分析方法。降低了检出限，提高了分析效率。

②利用UPLC-ESIMSMS建立了PCn的色谱分离检测方法，可实现PCn的准确定量分析。并利用建立的方法在受Cd胁迫后的印度芥菜体内检测到了PC2、PC3、PC4、PC5。对深入研究重金属在植物体内的形态分布提供了方法支撑。

（2）有机生态地球化学分析技术

①完成了我国地下水中主要优先控制有机污染物分析技术方法体系建设，可检测污染物达到300多种，基本覆盖我国地下水水质调查评价规范（2008）、我国饮用水卫生标准（2006）中有机污染指标，支撑了全国地下水污染调查专项的实施，满足了我国地下水、饮用水检测需要。研究成果入围地调局和中国地质科学院2016年度地质科技十大进展（排名第四）。

②开展了地下水、土壤样品42种半挥发性污染物分析方法、47种极性农药多残留以及94种非极性&弱极性农药多残留分析方法研究，提高了污染物检测的分析效率，进一步拓展了污染物检测范围，提升了检测能力；开展了重点区域、重要污染类型地下水中优先控制有机污染指标筛查，初步获取了我国地下水中主要优先控制有机污染物赋存状态，筛选出我国目前需要重点监测的优先控制污染物，为新一轮全国地下水调查有机污染调查提供支撑。

③加强地下水、土壤等环境地质样品有机污染物检测的标准化建设。目前已经完成地下水、土壤样品中挥发性有机污染物、半挥发性有机污染物标准分析方法，其中地下水、土壤样品中挥发性卤代烃、有机氯农药、有机磷农药、多氯联苯、多环芳烃等优先控制污染物标准方法已经经过审核，待发布。研制了多氯联苯、有机氯农药土壤标准物质，为地质行业地下水、土壤质量调查提供技术保障。

（3）依托国土资源部公益性行业科研专项《稀土矿山环境修复技术研究》，建立了稀土元素EDXRF现场分析方法，20件样品现场测试，按TREE>300 ppm作为稀土异常的判据，与实验室数据进行比较，一致率达到85%。配合中心其他项目，初步建立了离子型稀土硫酸盐淋漓+草酸沉淀+过滤膜制样-XEPOS型台式EDXRF光谱仪和手持式XRF分析仪分析稀土元素的方法。建立了LA-ICPMS分析稀土矿物的方法。

（4）生态地球化学标准物质研制

2012～2014年依托科技基础性工作专项《农产品、兽药等领域急需高端标准物质的研制》、国土资源公益性行业科研专项《钛铁矿等8种标准物质研制》、地质调查工作项目《地质调查无机实验测试标准体系研究》、《地球化学标准物质研制与平台建设》、《地下水测试技术能力建设与质量监控》等项目，共研制标准物质17个，依托地质调查工作项目《生态地球化学调查植物样品分析标准方法；》、《生态环境地球化学调查评价中动植物样品分析标准方法》、《地下水测试技术能力建设与质量监控》等项目制（修）订生态地球化学标准方法5个。