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环境土壤学

生物圈的基本结构单元,是联系城乡生态系统的纽带,也是沟通植物和动物的桥梁。这个系统具有把太阳能转化为生物化学能贮存起来的特殊功能。但是它如果受到污染,尤其是污染负荷超过它的容量,它的生物生产力就会下降,甚至全部丧失。而且土壤中的污染物还会扩散到大气和水体中,进入植物体,通过 食物链危害人群的生命和健康。

中国的土壤分类状况是定量的土壤系统分类和定性的发生分类并存。中国已有的大量的土壤资料是在地理发生土壤分类体系条件下积累起来的。但从国际土壤分类的趋势来看,土壤分类潮着定量化、标准化和国际化的发现发展。土壤系统分类已成为国际土壤分类的主流。土壤分类处于一个不断发展和变化的历史进程中。在不同的国家以及同一国家不同的时期,使用的土壤分类体系不同。土壤发生分类在土壤科学的历史上起过重要的作用,而且是人们比较熟悉的。在中国第二次土壤普查工作中得到了广泛应用。大量的土壤专著如1987年《中国土壤》第二版、1998年的《中国土壤》、《中国农业土壤概论》、以及一些区域性的土壤专著如《东北土壤》、《山东土壤》、《华北土壤》、《山西土壤》等均是应用的这一分类系统。

土壤-植物系统中的有机体密度最高,生命活动最旺盛。因而它对污染物具有很强的净化能力。它可以通过一系列的物理、化学和生物学过程,如吸收、吸附、离子交换、络合-螯合、氧化还原、沉淀、转化和降解等作用,净化进入土壤中的污染物。 环境土壤学的核心就是认识和掌握土壤-植物系统的污染和净化功能这一对矛盾的发生、发展、转化和统一的过程,以便采取必要的对策和措施,使矛盾朝着有利于人类的方向发展。

生物圈的基本结构单元,是联系城乡生态系统的纽带,也是沟通植物和动物的桥梁。这个系统具有把太阳能转化为生物化学能贮存起来的特殊功能。但是它如果受到污染,尤其是污染负荷超过它的容量,它的生物生产力就会下降,甚至全部丧失。而且土壤中的污染物还会扩散到大气和水体中,进入植物体,通过 食物链危害人群的生命和健康。

中国的土壤分类状况是定量的土壤系统分类和定性的发生分类并存。中国已有的大量的土壤资料是在地理发生土壤分类体系条件下积累起来的。但从国际土壤分类的趋势来看,土壤分类潮着定量化、标准化和国际化的发现发展。土壤系统分类已成为国际土壤分类的主流。土壤分类处于一个不断发展和变化的历史进程中。在不同的国家以及同一国家不同的时期,使用的土壤分类体系不同。土壤发生分类在土壤科学的历史上起过重要的作用,而且是人们比较熟悉的。在中国第二次土壤普查工作中得到了广泛应用。大量的土壤专著如1987年《中国土壤》第二版、1998年的《中国土壤》、《中国农业土壤概论》、以及一些区域性的土壤专著如《东北土壤》、《山东土壤》、《华北土壤》、《山西土壤》等均是应用的这一分类系统。

土壤-植物系统中的有机体密度最高,生命活动最旺盛。因而它对污染物具有很强的净化能力。它可以通过一系列的物理、化学和生物学过程,如吸收、吸附、离子交换、络合-螯合、氧化还原、沉淀、转化和降解等作用,净化进入土壤中的污染物。 环境土壤学的核心就是认识和掌握土壤-植物系统的污染和净化功能这一对矛盾的发生、发展、转化和统一的过程,以便采取必要的对策和措施,使矛盾朝着有利于人类的方向发展。

环境土壤学在研究方法上主要有下列特点:

综合运用环境地学环境生物学的研究方法

环境土壤学研究涉及生态系统中的能量流动物质循环及其 环境效应,因此在实验手段方面,近来越来越多地运用微宇宙方法,采用土壤-植物系统开放式渗漏器、抽汲式渗漏器和受控环境污染模拟实验系统。

宏观研究和微观研究的结合

检出限要求达到ppb或ppt数量级。此外,需要分析的样品数量大,时空观念强,因此,要求有灵敏准确、自动连续的测试手段。

建立数学模式

土壤-植物系统的污染及其生态效应的发生过程具有隐蔽性、长期性和不易恢复性的特点。土壤的形成和进化要经历很长的年代,但可以因人为污染毁于一旦,因此土壤污染的防治对策,应当特别重视预防为主的方针。要求从污染源的调查,污染物的定性、定量分析开始,结合其他变化条件,将土壤-植物系统及其边界环境中污染物的迁移、归宿的物理化学过程,转化为数学模式和电子计算机语言程序,以便预测土壤环境中某些主要参数的变化趋势,为制定环境保护政策和优选技术方案提供科学依据。

保护土壤资源,提高土壤-植物系统的生产能力,充分利用土壤-植物系统对污染物的净化能力,是环境土壤学研究的基本目的。它的主要研究内容包括:

① 研究土壤背景值。其方法是,积累原始性和基础性资料,建立土壤环境背景资料数据库,以保证研究资料的准确性、可比性、系统性和完整性。

② 研究土壤环境污染现状,进行综合评价,并根据国民经济发展的需要以及可能采取的环境保护措施,对土壤环境质量作出科学的预测。

③ 研究土壤及其边界环境中污染物特别是主要污染物的迁移、转化和分布规律,弄清它们的来源和归宿。

④ 定量研究人为污染因素(物理的、化学的和生物学的)对土壤物理、化学、生物学特性的微观机理和宏观 生态效应。

⑤ 研究土壤-植物系统污染的生态效应和卫生学评价,进行流行病学的统计相关分析和 因果关系定量分析。如土壤及其边界环境污染对资源利用、生物生产力和生态效应的影响评价。

⑥ 研究土壤-植物系统对主要污染物的净化功能和作用机理、反应动力学及其环境条件,为发展 城市污水土地处理系统提供科学依据。

⑦ 建立土壤及其边界环境中污染物迁移、转化规律的生物物理化学行为数学模式,并通过实践不断加以修改和完善。

⑧ 在严格的环境土壤学实验基础上,参考各种 环境质量基准值,研究土壤环境标准。

土壤类型及其分布的地貌条件、地球化学特征、气候和水文条件等因素,计算土壤的环境容量,确定表述土壤环境容量的数学模式,为实行土壤污染的总量控制提供科学依据。

⑩ 在发展国民经济的过程中,研究厂矿、企业、城市和大工程对土壤环境质量的影响。 通过实地调查和实验,研究土壤-植物系统及其边界环境的污染防治途径和措施。 研究土壤环境质量基准,例如收集和制备各种标准土壤样品、生物样品、纯化学标准品,建立跨部门的技术协作网,实现土壤环境分析测试方法的标准化。

过去环境土壤学的研究工作取得了一定进展,但还局限在 土壤、 大气、 水这些单介质中进行。今后必须十分重视污染物在土壤-植物系统及其边界环境中迁移、转化的生物、物理和化学行为、反应机理和动力学等重要过程的动态研究;充分利用系统分析原理和方法,建立数学模式和电子计算机语言程序。只要把上述研究和土壤环境监测系统的工作以及开展野外调查和定位站研究等有机地结合起来,是可以把环境土壤学的研究工作提高到新的水平上。

土壤是在气候、母质、生物、地形和成土年龄等诸因子综合作用下形成的独立的历史自然体。随着人口的增长以及社会对自然资源需求的增加,土壤这种人类赖以生存的、有限的资源,在农业可持续发展、全球环境保护以及城市建设等方面的重要性日益明显。合理地利用和管理 土壤资源,有依赖于正确的认识和区分土壤。土壤分类,就是根据土壤的发生发展规律和 自然性状,按照一定的分类标准,把 自然界的土壤划分为不同的类别。土壤分类不仅是土壤信息载体、标准化的基础、农业技术转轨的依据,而且也是土壤科学交流的媒介,是土壤科学水平的体现。土壤分类的标准是随着科学和生产的发展而不断发展。从土壤分类发展的历史阶段来看,土壤发生分类学派在中国的影响特别深、影响时间也特别长。但在实践 过程中,土壤发生分类也暴露出了一些不足之处,而且已不适应土壤科学的发展和生产的需要。1984年,由 中国科学院南京土壤研究所主持,经过100多位土壤学家历时10多年的时间,在《中国土壤系统分类(首次方案)》的基础上,提出了《中国土壤系统分类(修订方案)》和《中国土壤系统分类(第三版)》,并编制了相应的1/200万土壤图和附有土壤剖面的土纲、亚纲分布图


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