在当下和未来，人们，尤其是科学家，必须面对两个至关重要的问题：人类健康和地球健康。地球化学家的使命是解决一系列有关地球健康的重要问题，包括全球变化、C-H-O-S-N循环、温室气体减排、海洋酸化、深海化学、土壤化学、重金属污染控制、生命物质与非生命物质的化学相互作用、深部流体的成矿作用、变质作用、流体-岩石相互作用、流体包裹体、盐湖化学、水质工程等（如图1所示）。这些问题涵盖了生态学、环境科学、海洋学和资源地球化学的多个领域， 而它们的核心都与一个共同的媒介——地球流体密切相关。这些流体由水、气体、各种离子和有机分子组成，形成了复杂的地球流体系统（EFS）。在许多情况下，地球流体系统的主要化学成分相似，其化学热力学的理论方法具有共同基础，实验数据也存在重叠。定量研究上述地球化学问题需要计算多种热力学性质，例如在不同压力-温度-组成（PTx）条件下的溶解度、相平衡、不同相之间的分配比、活度或逸度、密度、PVT性质、摩尔体积、等容线、介电常数、电导率等。 然而，对于大多数地球科学家来说，基于模型进行编程计算往往并不方便。因此，我们决定开发一个网站（http://efs.idsse.ac.cn），或者更准确地说，是一个计算平台，供全球科学家使用。
目前，该网站能提供部分地球流体体系若干关键物理和化学性质的能力。这些包括相平衡或相状态、溶解度、PVT、密度、等容线、逸度、活度、化学势、电导率、介电常数和扩散系数等多种主要流体系统的性质。然而，该网站仍处于早期开发阶段，并将长期不断改进升级。我们鼓励用户提出建议以利于改进。 如有疑问或建议，请联系段振豪 (zduan@idsse.ac.cn) 或孙浩然 (sunhr@idsse.ac.cn)。
该计算平台包括五个部分： （1）地球流体体系的热力学计算：可计算重要的地球流体系物理化学性质，如相平衡或相态、溶解度、PVT、密度、等容线、逃逸度或活度或化学位、电导率、介电常数、扩散系数等；（2）矿物包裹体研究；（3）海洋化学：将把我们的研究工作集中到海洋化学模型和海洋生物地球化学方面；（4）生态热力学：这是一门以平衡热力学和非平衡热力学为基础的、将生物和非生物放在热力学框架下研究生态系统物质流和能量流的科学； 是一门从定性认识到宏观热力学变量定量描述生物—非生物相互作用的科学；是一门对于生态建设、固碳技术、污染治理、农林种植、海洋生态全球变化研究具有重要指导意义的创新科学；（5）分子水平上地质流体的分子动力学/蒙特卡洛模拟计算机模拟。
我们目前正在进行地质流体的分子水平模拟、深海化学和生态热力学的研究，旨在定量了解海洋化学和生态机制，具体研究内容详见各研究领域的内容介绍。此外，本网站还提供了流体包裹体研究的计算平台。
图 1
注释：地球流体是指地球环境条件下的液体和气体，主要成分包括水（H2O）、气体（CO2, CH4, C2H6, N2, H2S, NH3, Cl2, F, HCl, N2O, Ar, He 等）、金属离子（Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Fe3+ 等）、阴离子（Cl-, SO42-, CO32-, HCO3-, PO43-, HPO42-, CrO42- 等）、各种阴离子和阳离子组成的络合离子（重要的络合离子达数百种）、天然有机分子和各种人工合成的化肥-农药-化学用品分子等。海水、湖水、卤水、地热液体、矿坑水、土壤水、污水、火山喷发气体、矿物包裹流石油、天然气、页岩气、气体水合物、成矿流体、变质流体等等都是地球流体。
2024年12月19日 |