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环境土壤学的产生与研究内容(一)

发布时间:2018-07-05 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:1885

(一)环境土壤学的定义、定位和特点

土壤是人类赖以生存的物质基础.环境土壤学是环境问题出现以后在土壤学和环境科学中发展起来的一门综合性交叉学科,它起源于土壤环境保护的理论与实践的研究(陈怀满1991)。环境土壤学这一学科概念虽在20世纪80年代初就已提出(高拯民1983),但对其缺乏深入的研讨。近年来,随着研究工作的深化与发展,对环境土壤学的认识无论在理论和实践上都有所拓展。环境土壤学是研究自然因素和人为条件下土壤环境质量变化、影响及其调控的一门学科。它涉及土壤质量与生物品质,即土壤质量与生物多样性以及食物链的营养价值和安全问题;涉及土壤与水和大气质量的关系,即土壤作为源与汇(或库)对水质和大气质量的影响;涉及人类居住环境间题.即土壤元素丰缺与人类健康的关系;涉及土壤与其他环境要素的交互作用,即土壤圈、水圈、岩石圈、生物圈和大气圈的相互影响;涉及土壤质量的保护和改善等土壤环境工程的相关研究及应用二环境土壤学是一门新兴的,与土壤学、化学、生态学、生命科学和环境科学等学科内容相关的综合性交叉学科,是土壤学和环境科学的重要组成部分。由此可见,环境土壤学所涉及的层面如此之多、之广及之深,它不但是对该领域科学家在知识、能力和思维等诸方面的严峻挑战,亦同时表明,需要联合土壤科学以外的其他领域的科学家,例如环境、生态、化学、数学(统计学)、乃至于经济、社会和政治学方面的专家们,相互融汇和整合,与他们一道来解决所面临的土壤环境间题。在解决土壤环境问题的同时,还必须尽量获取明显的物质、经济和审美方面的效益,以服务于社会和公众的实际需要。

环境土壤学从环境科学和土壤圈物质循环的角度与观点出发,着眼于土壤环境质量的保护、利用和改善,研究土壤和环境的协调关系及土壤的可持续利用。由于它的研究主体是土壤,因而它与其他土壤学分支学科一样,是现代土壤科学发展的产物和重要组成部分,在学科上归属于土壤学,它对提高土壤学的学科地位、维系土壤学的生存与发展、发挥土壤学在环境中不可替代的作用至关重要。环境土壤学又是环境科学的重要组成部分,是完善环境科学教学与科研体系的关键学科之一。近年来土壤学各分支学科都在扩充环境方面的研究内容,从而丰富和发展了环境土壤学的研究范畴。我国土壤科学工作者深切地体会到土壤环境保护的重要性,因为绿色壁垒使我国在诸多贸易方面遭遇到不同程度的限制与挑战:随着我国国民生活质量的提高,对绿色食品和有机食品的需求愈来愈大;对居住环境问题亦倍加关注。所有这一切,无一不与土壤环境质量相关,这就给土壤环境科学工作者提供了良好的发展机遇,同时亦倍感使命的重大。这一使命至少包括两方面的内容,即土壤环境保护的理论和实践与学科的发展。

环境土壤学具有两大特征:第一,它是一门交叉的界面科学,研究的理论基础来源于近代土壤学、环境科学、生态学、生物地球化学、化学、生物学以及土壤一地理医学等学科;第二,在研究环境中化学物质的生物小循环与地质大循环结合交点上兼有生命与非生命科学的双重内涵。

(二)主要研究内容

环境土壤学主要研究人为条件和白然因素下引起的土壤环境质量变化,以及这种变化对土壤一水一植物一动物一环境一人类这一系统现存的或潜在的冲击、对策与修复,主要包括土壤的基本组成、性质和分类,土壤中碳、氮、硫、磷与环境质量,土壤一植物系统巾的硒、氟和碘及其环境行为,土壤重金属元素与环境质量,土壤中有机污染物与环境质量,土壤中的放射性物质与环境,土壤生物污染与环境质量,土壤退化过程与环境质量,污染土壤的修复,土壤环境工程和环境土壤学研究法等;其中一些内容应该受到特别关注。

1.土壤环境的现状及其演变

土壤元素背景值与土壤负载容量的研究是土壤环境现状及其演变研究的重要内容。对土壤环境现状的研究十分重要.因为这是检验过去和预测未来土壤环境演化的基础性资料,也是判断土壤中化学物质的行为与环境质量必要的基础数据.它包括土壤和植物的元素背景值、有机化合物的类型与含量、动物区系、微生物种群和活性等生物多样性资料以及对外源化学物质的负载容量等。在原始资料大量积累的基础上,建立土壤环境资料的数据库,以保证研究资料的系统性、完整性、准确性和可比性.并在此基础上,使其发展成一个实用的、具有数据检索、环境质量模拟和评价、环境规划和决策辅助功能的国家土壤环境信息系统,从而使土壤环境管理工作逐步科学化、程序化和规范化:

(1)土壤元素背景值

土壤元素背景值较为真实地反映了一定时间和空间范围内,一定的社会和经济条件下土壤中元素的基本信息及其相互之间的关系,是环境科学的一项基本数据和重要的科学信息,它影响着土壤负载容量和水体、作物、大气等的环境质量与人体健康。利用土壤元素背景值和土壤环境质量保护标准(土壤有害物质限量标准)等数值可有效地用于评述外源物质对土壤的侵袭、累积或相对污染程度及其变化情况。

(2)土壤负载容量

土壤负载容量,亦称土壤环境容量,是指一定环境单元和一定时限内,土壤遵循环境质量标准,既能保证土壤质量,又不产生次生污染时所能容纳的污染物最大负荷量。如从土壤圈物质循环来考虑,亦可简要地定义为“在保证土壤圈物质良性循环的条件下,土壤所能容纳的污染物的最大允许量”。由于影响因素的复杂性,因而土壤负载容量不是一个固定值而是一个范围值。表1-10是我国不同区域有关重金属的土壤负载容量,它受到多种因素的影响,土壤性质、指示物的差异、外源物质侵袭、累积或污染历程、环境因素、化合物的类型与形态是当前土壤负载容量研究中已知的重要影响因素,它们在土壤污染物临界含量的确定中均应予以考虑二但已有土壤负载容量研究的基础仍然建立在黑箱理论上,仅考虑输入和输出而不涉及所发生的过程,而这些过程却是影响土壤负载容量的重要因素,应在有关的研究中注意引入相应过程的参数,在土壤这样一个多介质的复杂体系中,逐步完善污染物的负载容量(环境容量)的计算与预测模型与模式。

表1-10 我国不同区域As、Cd、Cu和Pb的土壤负载容量(动容量)

迄今为止,有关有机污染物上壤负载容量的研究甚少,其一是因为有机污染物进入土壤后大多能较为迅速地降解,其容量值的研究在实践上意义不大;其二是技术上的原因,由于土壤中有机污染物定量测定的复杂性,给土壤中有机污染物背景值的研究带来了很大的困难,如何获得土壤中有机污染物的种类及其背景值,是目前环境土壤学中亟待解决的课题。另一方面,一些持久性有机污染物对土壤环境质量的影响及其调控的问题,已愈来愈多地获得了关注。

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