微量元素的分类

大量元素和微量元素是根据什么分类的~

大量元素（major element， macroelement）指含量占生物总重量万分之一以上的元素，包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。其中C为最基本元素，C、H、O、N为基本元素，C、H、O、N、P、S这六种元素的含量占到了原生质总量的97%，称为主要元素。
微量元素是相对主量元素（大量元素）来划分的，根据寄存对象的不同可以分为多种类型，目前较受关注的主要是两类，一种是生物体中的微量元素，另一种是非生物体中（如岩石中）的微量元素。
大量元素亦称大量养分（macronutrien）、 宏量元素。是指 水培时的培养液中必须供应的数量较大的元素而言。其中钙、镁、钾、氮、硫和磷等的 盐类，每升中的含量分别以0.2—1.0克左右为适宜。相反，很久以来就已经知道铁是不可缺少的元素，其浓度保持在数十万分之一即足。另外，由于药品的精制与 水培技术的进步，又相继确定了一些不可缺少的元素，如 锌、锰、铜、硼、 钼等，其适宜的浓度为数百万分之一左右。铁及铁以下各种元素称为 微量元素（microelement）或微量养分（micronutrien）。
大量元素一般是指“ 氮磷钾”，植物生长必须的三大元素。比如：“美艳钾”内含的“ 氧化钾、 硝态氮、氧化磷”是作物生长所必须的三大元素。
O
氧是植物体内各种重要 有机化合物的组成元素，如 糖类、 蛋白质、 脂肪和 有机酸等3植物光合作用的产物-糖是由碳、氢、氧构成的，而糖是植物 呼吸作用和体内一系列 代谢作用的基础物质，同时也是代谢作用所需 能量的原料：氢和氧在植物体内的生物氧化还原过程中也起着很重要的作用。

N
氮是构成 蛋白质的重要元素，占蛋白质分子重量的16%～18%。蛋白质是构成 细胞膜、 细胞核、各种 细胞器的主要成分。动植物体内的酶也是由蛋白质组成。此外，氮也是构成 核酸、 脑磷脂、 卵磷脂、 叶绿素、 植物激素、维生素的重要成分。由于氮在植物生命活动中占有极重要的地位，因此人们将氮称之为 生命元素。植物缺 氮时，老器官首先受害，随之整个植株生长受到严重阻碍，株形矮瘦，分枝少、叶色淡黄、结实少，子粒不饱满，产量也降低。蛋白质是 生物体的主要组成物质，有多种蛋白质的参加才使生物得以存在和延续。例如，有血红蛋白；有生物体内 化学变化不可缺少的催化剂—— 酶（一大类很复杂的蛋白质）；有承担运动作用的肌肉蛋白；有起免疫作用的抗体蛋白等等。各种蛋白质都是由多种 氨基酸结合而成的。氮是各种氨基酸的主要组成元素之一。

P
磷是 细胞核和 核酸的组成成分，核酸在植物生活和遗传过程中有特殊作用；磷脂中含有磷，而磷脂是生物膜的重要组成部分； 三磷酸腺苷成分中有磷酸，而 腺三磷是植物体内 能量的中转站，积极参与能量代谢作用；磷是植物体内各项代谢过程的参与者，如参与碳水化合物的运输， 蔗糖、 淀粉及 多糖类化合物的合成；磷有提高植物抗旱、抗寒等抗逆性和适应外界环境条件的能力。

S
硫有利于植物 蛋白质合成；存在于植物其它含硫化物，如 葱油， 芥子油。硫缺乏时新叶呈现淡黄色，叶型不变；严重时全株变黄。

K
钾是细胞的生化反应缓液，使生理正常；光合作用中多种酶的活化剂，能提高酶的活性，因而能促进光合作用：钾能提高植物对 氮素的吸收和利用，有利于蛋白质的合成；钾具有控制气孔开、闭的功能，因此有利于植物经济用水；钾能促进碳水化合物的代谢，并加速同化产物向贮藏器官中运输；钾能增强植物的 抗逆性，如抗旱、抗病等。植物缺乏钾时老 叶生斑点（白色或黄色）；斑点后期呈现坏疽。植物钾过多时易造成钙及镁缺乏 病征；叶尖焦枯。

Ca
钙是一种生命 必需元素，也是人体中含量最丰富的大量金属元素，含量仅次于C、H、O、N，正常人体内含钙大约1～1.25kg。每千克无脂肪组织中平均含20～25g。钙是人体 骨骼和牙齿的重要成分，它参与人体的许多酶反应、血液凝固，维持心肌的正常收缩，抑制神经肌肉的兴奋，巩固和保持细胞膜的完整性。缺钙会引起 软骨病，神经松弛，抽搐， 骨质疏松， 凝血机制差，腰腿酸痛。人体每天应补充0.6～1.0g钙。

Mg
镁是酶的激活剂，也是构成 叶绿素唯一的金属元素。镁能影响 植物呼吸，促进磷的吸收运输。植物镁缺乏时老叶黄化，初期由叶肉细胞变黄，叶缘仍保持绿色；严重时黄化部位转坏疽，落叶。镁过多时叶尖 萎雕，叶片组织色泽叶尖处淡色， 叶基部色泽正常。在绿色蔬菜（叶绿素中含有较丰富的镁）、豆类、虾蟹等中含量丰富。

　　微量元素是相对主量元素（大量元素）来划分的，根据寄存对象的不同可以分为多种类型，目前较受关注的主要是两类，一种是生物体中的微量元素，另一种是非生物体中（如岩石中）的微量元素。
　　根据科学研究，到目前为止，已被确认与人体健康和生命有关的必需微量元素有18种，即有铁、铜、锌、钴、锰、铬、硒、碘、镍、氟、钼、钒、锡、硅、锶、硼、铷、砷等。这每种微量元素都有其特殊的生理功能。尽管它们在人体内含量极小，但它们对维持人体中的一些决定性的新陈代谢却是十分必要的。一旦缺少了这些必需的微量元素，人体就会出现疾病，甚至危及生命。比较明确的是约30%的疾病直接是微量元素缺乏或不平衡所致。如缺锌可引起口、眼、肛门或外阴部红肿、丘疹、湿疹。又如铁是构成血红蛋白的主要成分之一，缺铁可引起缺铁性贫血。国外曾有报道：机体内含铁、铜、锌总量减少，均可减弱免疫机制(抵抗疾病力量)，降低抗病能力，助长细菌感染，而且感染后的死亡率亦较高。微量元素在抗病、防癌、延年益寿等方面都还起着非常重要的作用。

微量元素经常成组进行研究,偏离成组行为或有规律变化的行为可以作为成岩过程的标志。具有类似行为的微量元素组合也能够帮助我们简化那些难用的数据。可以根据微量元素在周期表上的位置,或者根据它们在岩浆过程中的行为以及元素的离子半径和电荷进行分类。

1.一般性分类

White (2013)把在地球中的硅酸盐部分,即总硅酸盐地球 (Bulk Silicate Earth-BSE)中,摩尔丰度超过 1%的7 种元素O、Mg、Si、Fe、Al、Ca和Na以外的元素都归为微量元素。在周期表上,元素又被分为挥发性元素 (H、N、He、Ne、Ar、Kr、Xe)、半挥发性元素 (C、As、Sb、S、Se、Te 和卤族元素)、碱性/碱土微量元素 (Li、K、Rb、Sr、Ba)、第一过渡系列金属元素、稀土元素、高场强元素、贵金属元素以及 U/Th衰变系列元素等。

Rollinson (1993)指出,周期表中上述各组元素都具有特殊的地球化学意义,其中最明显的是以下三组元素:原子序数从57～71的镧系元素或稀土元素 (REE)、原子序数为44～46和76～79号的铂族元素 (PGE)或称为贵金属元素 (包括 Au)以及原子序数为21～30的第一过渡系列元素 (包括 Fe 和 Mn)。这三组元素相应都有类似的地球化学性质,因此在地质作用过程中具有相似的地球化学行为。但情况并非完全如此,这是由于地质过程能够利用元素的显微化学差异将一种元素与该组其他元素分离。因此微量元素地球化学的任务之一就是发现究竟是哪种地质过程产生了这样的效应,并定量研究这种特殊过程的强度和广度。

2.根据分配系数进行分类

在建立微量元素的分配系数后,可以根据微量元素在内生地质作用即岩浆过程中固相和液相 (气相)之间的分配行为将微量元素分为相容元素与不相容元素两类 (图5-16)。

图5-16 一些元素的离子半径与化合价关系图

(据Marshall et al.,1999)

当地幔物质发生熔融时,微量元素将展现出对于熔体相或固相的偏爱。固相部分熔融或岩浆结晶过程中偏爱固相的微量元素被称为相容元素 (compatible element),比如那些偏爱进入像橄榄石和辉石等普通矿物的Mg 和 Fe 位置的元素;偏爱熔体相的元素被称为不相容元素 (incompatible element)或湿亲岩浆元素 (hygromagmatophile element),比如那些在硅酸盐熔体分离结晶过程中被排挤出主矿物晶格而聚集于残余熔体中的元素。根据微量元素分配系数,凡是在固相(矿物)和液相(熔体)之间分配系数

≥1的元素都是相容元素,分配系数

<1的元素都是不相容元素。

在实际地质过程中,元素的相容和不相容性有程度上的差异,在不同组成的熔体中,微量元素的行为会发生改变。如在地幔矿物中磷是不相容元素,在部分熔融过程中将很快集中于熔体相中,但是在花岗岩中,即使作为微量元素,磷也是相容元素,因为它被容纳于少量副矿物磷灰石中。

3.根据元素电荷与离子半径的比值进行的分类

根据元素离子的电荷/半径比值可以对不相容元素进行再分类。具有类似比值的元素呈现非常相似的地球化学行为。

元素的离子电位等于离子电荷与离子半径之比值。离子电位又被称为场强 (field strength),指阳离子单位表面积所带的静电荷,表征离子在化学反应中吸引价电子的能力。根据场强将微量不相容元素分为高场强元素和低场强元素 (图5-16)。

根据离子电位,进一步将大离子和/或高电价的不相容元素分为大离子亲石元素 (Large Ion Lithophile Element,LILE)和高场强元素 (High Field Strength Element,HFSE)。

高场强元素的离子电位大于 2.0,它们是离子半径小的高电荷阳离子。在地球化学上,高场强元素包括所有+3 价、+4 价的离子,还有部分+5 价和+6 价的离子,如Ti³⁺、Zr⁴⁺、Hf⁴⁺、Ta⁴⁺、Nb⁵⁺、Th⁴⁺、U⁴⁺、U⁶⁺、部分稀土元素、铂族元素等。虽然它们也适应于许多矿物中的阳离子位置,但是这些携带较多电荷的小离子能产生较强的静电场,很难替代普通造岩矿物中的主量元素,需要更多的补偿类质同象才能达到电荷平衡,这样的替代在能量上是不利的。Zr、Hf 是中等不相容元素,Nb、Ta 是高度不相容元素,它们的电负性略大于碱性、碱土以及 REE 元素,使得它们在成键时具有更强的共价键性,也不利于与矿物中的元素呈类质同象替代。

高场强元素一般在水溶液中特别难溶,在风化和变质过程中非常不活泼,可以用于火成岩形成构造环境的判别,与那些来自离散板块边缘的元素相比,来自会聚板块边缘的火成岩亏损高场强元素,这被认为是与消减带有关岩浆作用的鉴别特征。虽然它们的亏损原因还不十分理解,至少部分是因为这些元素的溶解度低,造成在削减洋壳搬运它们进入岩浆产生带因脱水产生的水溶液中发生亏损,可以用于研究古火成岩岩套的形成环境。

大离子亲石元素又称为低场强元素 (Low Field Strength Elements,LHSE),它们的离子电位小于 2.0 ,是离子半径大的低电荷阳离子。包括 K、Rb、Cs、Sr、Ba、REE、Th和U。目前认为,此类元素局限于具有较小离子电位的亲石元素,它们的离子半径大于Ca²⁺和Na⁺,一般是那些形成造岩矿物的最大阳离子。根据这一定义,低场强的大离子亲石元素局限于K、Rb、Cs、Sr、Ba和轻稀土元素LREE (Marshall et al.,1999)。

该组元素的离子半径和电荷制约了它们在岩浆过程中的行为。在玄武岩和超基性岩中有两类阳离子晶格位置:被Si和Al占据的小的四面体位置 (有时为 Fe³⁺和 Ti⁴⁺),和被Ca、Mg或Fe甚至Na占据的更大的八面体位置。碱性和碱土元素的离子半径大于八面体位置,这些元素在这些位置替代时会造成晶格的局部畸变,这在能量上不利。因此当熔融或结晶作用发生时,这些元素偏向于集中在熔体相中。从元素的活动性上,低场强元素活动性较强,属于活泼元素,在地质历史的地幔部分熔融过程中,伴随着熔体喷发或侵入进入地壳,使得地壳特别是上地壳富集这些不相容元素。

图5-17是White提出的地球化学分类周期表,分类主要依据的是元素的地球化学行为。以展开式元素周期表为基础,根据元素在地质过程中的地球化学行为,将元素分为9类:①挥发性元素,包括5个惰性气体元素和 H、N;②半挥发性元素,包括卤族元素、半挥发元素S、Se、Te、As、Sb 以及 C;③主量元素,指构成地球和地壳物质主要组成的元素,如 O、Al、Si、Na、Mg、Ca、Fe;④第一过渡系列元素;⑤高场强元素;⑥贵金属元素;⑦碱性 碱土微量元素;⑧稀土及其相关元素;⑨U/Th衰变系列元素。

图5-17 根据元素地球化学行为分类的地球化学周期表

(据 White,2013)

组成细胞的化学元素主要分成几大类?各有哪些?分类的依据是什么?_百度...
答：按照元素在细胞中的含量分 可以分为大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等 微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等

微量元素添加剂的产品分类
答：无机微量元素添加剂：硫酸盐类、碳酸盐类、氧化物、氯化物等；有机微量元素及微量元素氨基酸螯合物，这一类效果好，但是成本使用较高，只在特定条件下使用；缓释微量元素添加剂：对微量元素采用包被等技术达到缓释效果，可提高微量元素利用率，掩盖金属味道，降低对饲料中维生素、酶制剂和脂肪的破坏作用。

人体含量最多金属元素
答：目前多数人公认的必需微量元素有：铁（Fe）、铜（Cu）、锌(Zn)、钴(Co)、钼(Mo)、锰(Mn)、钒(V)、锡(Sn)、硅(Si)、硒(Se)、碘(I)、氟(F)、镍(Ni)13种。目前尚未明确其生物学作用亦未发现有毒性的元素称为非必需微量元素。分类介绍 1、铁在人体中含量约为4—5克。铁在人体中的功能...

类质同象规律对岩浆结晶分异过程微量元素富集的影响
答：也与岩浆的成分及从岩浆中结晶出的矿物种类有关。因此,在岩浆作用过程中,有些元素优先以类质同象的方式进入到结晶的矿物相中,有些元素则因不能被先晶出的矿物捕获或容纳,而在残余熔体中富集,导致了结晶相与残余熔体相中微量元素丰度的分异。由于类质同象规律和晶体场理论对微量元素在岩浆结晶过程中的行为有重要...

戈尔德施密特元素分类
答：一些稀有元素，Sc、Y、Zr、Hf、Nb、Ta、W、Mo、REE，一般形成氧化物，可以形成独立矿物或作为伴生微量元素出现。4、亲气元素 以气态为主要存在状态的元素，常易于形成易溶、易挥发的化合物，由于其较大的流动性，是有利于成矿元素的迁移富集的。亲气元素是岩浆射气的主要成分B、C、N、O、F、P、S...

元素地球化学分类
答：费尔斯曼将周期表分为普通场、硫化物场和酸性场，然后再按元素的地球化学分布特点分为酸性岩浆元素、中性岩浆元素、硫化物矿床元素和超基性岩元素四大类。上述分类尽管有不足之处，但仍然得到了比较广泛地应用，为元素地球化学的发展起了重要的促进作用。在近代地球化学中，随着微量元素分配理论和定量模型的发展...

有害微量元素的迁移能力
答：基于第六章、第七章、第八章研究成果，分别采用洗选脱除率、燃烧挥发率和淋滤溶出率来表征煤中有害微量元素的迁移能力。1.平均脱除率 根据洗选模拟实验统计结果，基于平均脱除率的大小，将微量元素分为四类，相关微量元素的平均脱除率与类型之间的对应关系见图9-1。图9-1 煤中有害微量元素的平均脱除...

怎样挑战超微量分析?
答：超微量元素的垂直分布 分类第一类元素同主要元素一样，浓度并不随垂直深度的变化而变化，如铀、钼等元素。铀形成碳酸铀络合物，钼形成钼酸离子，在海水中形成较稳定的离子。它们在海水中的平均停留时间比较长。第二类元素在表层较少，随着海水深度的增加而增加。这类元素约有30种之多。这些元素是生物生长...

地壳中元素含量前4位
答：一、地壳中微量元素的定义 地壳中微量元素是指在地壳中所含有的各种化学元素中，相对含量较低的那些元素。这些元素在地壳中的分布非常分散，通常以微量形式存在于各种矿物和岩石中。地壳中微量元素的含量对于了解地球的地质过程、环境变化以及人类生活和生产活动具有重要意义。二、地壳中微量元素的分类 根据...

煤中元素分类及煤中有害元素
答：——Юдович(1978)参照沉积岩中各类元素的克拉克值,将煤中元素分为造灰元素(含量>0.5%)、次要元素(含量0.5%～0.01%)、稀有元素(含量0.01%～0.0001%)和超稀元素(含量<0.00001%)四种类型。 ——程介克(1986)根据元素在地壳中的丰度,提出元素的含量分类为常量元素(1%～100%)、微量元素(0.01%～1%)、痕量...