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环境土壤学

标签: 环境土壤学 土壤环境质量 土壤学 土壤-植物系统

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  研究人类活动引起的土壤环境质量变化以及这种变化对人体健康、社会经济、生态系统结构和功能的影响;探索调节、控制和改善土壤环境质量的途径和方法。土壤是环境要素之一。从生产的角度看,土壤能为绿色植物提供肥力(水分和养料);从保护环境的角度看, 土壤具有同化和代谢进入土壤中的污染物的能力;因而是人类不可缺少的自然资源。
  环境土壤学是环境问题出现以后在土壤学基础上发展起来的新兴学科,是环境地学的一个分支。
  研究对象 土壤同绿色植物有着密切的相互依存的关系。因此,从广义上说,环境土壤学研究的对象应当是土壤-植物系统。这个系统由土壤的无机部分、土壤的有机部分、植物三个亚系统组成。
  土壤-植物系统是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。
  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。
  研究方法的特点 环境土壤学在研究方法上主要有下列特点:①综合运用环境地学和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和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。②宏观研究和微观研究的结合。环境土壤学的研究工作中经常要在局部、区域,甚至全球范围内通过野外布点采样,或采用遥感、遥测等手段,取得大量资料信息和分析数据,用宏观的数理统计方法去掌握污染物在土壤中分布、迁移的时空规律,计算土壤环境对某些污染物的容量;同时,也要深入研究污染物在土壤环境中反应过程的微观机理,从宏观研究和微观研究的结合上去探索解决问题的途径。③应用环境分析化学的测试技术。土壤环境质量研究需要对土壤、植物中的大量元素、微量和超微量元素以及具有复杂分子结构的有机物进行分析测定,最低检出限要求达到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。④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。
  主要研究内容 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,为发展城市污水的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。
  ⑨ 综合污染源、污染物类型、污染方式、污染途径、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。
  展望 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。

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