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2026-07-03
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元素丰度(element abundance)

日期:06-11
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版面:第05版:科技       上一篇    下一篇

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  我们生活在一个由化学元素构成的世界里。从呼吸的空气到脚下的土地,从人体的骨骼到遥远的恒星,一切都由元素组成。元素丰度,指的是在宇宙、地球、地壳等特定自然体系中各种化学元素的相对平均含量。

  在宇宙尺度上,元素丰度呈现出高度集中的特点。氢和氦占据绝对主导地位,它们合计约占宇宙中原子总数的99%、总质量的97%。

  如果把地球看作一个整体,铁是其含量最高的元素,约占35%,其次是氧、硅、镁,这四种元素合计占地球质量的90%以上。地球从内到外分为地核、地幔、地壳,每个圈层的元素组成截然不同:地核主要由铁、镍组成,正是铁镍合金的流动,产生了地球的磁场;地幔主要由富含镁、铁的硅酸盐矿物构成;地壳中各种元素丰度的差距极为悬殊,含量最丰富的元素依次为氧(约46%)、硅(约28%)、铝(约8%)、铁(约5%)、钙(约4%),紧随其后的是钠、钾、镁、氢,这九种元素合计占地壳总质量的98%以上。

  元素丰度的高低,并不直接等同于获取的难易程度。比如铝在地壳中的丰度位列第三,比铁还要高,可在19世纪,铝制品价值远超黄金,因为铝大多以化合物形式分散在岩石中,极难提炼,直到电解铝技术普及,它才走进寻常百姓家。多数稀土元素的地壳丰度也远高于金、银,但它们极度分散,很难形成可开采的矿床,因此依然属于稀有战略资源。

  元素丰度具有重要的科学价值和现实意义,在矿产勘探中,可以通过寻找元素丰度的“异常区”来锁定矿床位置;在环境科学中,监测水体、土壤中重金属的丰度变化可以精准判断污染程度;在生命科学中,人体的元素丰度与地壳元素丰度之间存在惊人的相关性,这也印证了生命与地球环境的协同演化。

  (全国科学技术名词审定委员会)