商品详情
书名:环境土壤学
定价:89.0
ISBN:9787030576842
作者:无
版次:3
出版时间:2018-08
内容提要:
环境土壤学是一门新兴的综合性交叉学科,是环境科学和土壤学的重要组成部分。本书对土壤在环境中的作用与地位,土壤中一些化学物质的行为与环境质量和健康效应,污染土壤的修复和环境土壤学研究法等进行了较为全面而深入的讨论,书中素材的组合以及对一些观点的阐述和认识具有探索性和前沿性,是该学科领域的重要著作和教材,兼具理论性、资料性、时代性和实用性。
目录:
目录
第三版前言
第一章 绪论 1
第一节 土壤与土壤圈 1
第二节 环境污染与土壤污染 3
第三节 土壤质量和土壤健康、土壤安全 13
第四节 环境科学与环境土壤学 18
思考题与习题 29
主要参考文献 299
建议进一步阅读的文献 32
第二章 土壤的基本组成、性质和分类 33
第一节 土壤生态系统的基本组成 33
第二节 土壤性质
第三节 土壤的形成与分类 75
思考题与习题 78
主要参考文献 79
建议进一步阅读的文献 80
第三章 土壤中碳、氮、硫、磷与环境质量 81
第一节 土壤中的碳与环境质量 81
第二节 土壤氮素与环境质量 96
第三节 土壤中硫素与环境质量 100
第四节 土壤中磷素与环境质量 118
思考题与习题 125
主要参考文献 126
建议进一步阅读的文献129
第四章 土壤-植物系统中的砸、氟和碘及其环境行为 130
第一节 土壤-植物系统中的硒 130
第二节 土壤植物系统中的氟 142
第三节 土壤-植物系统中的碘 152
思考题与习题 162
主要参考文献 162
建议进一步阅读的文献 166
第五章 土壤重金属元素与环境质量 167
第一节 土壤中的重金属 167
第二节 土壤元素背景值和土壤负载容量 186
第三节 重金属污染对环境质量的影响 192
第四节 稀土元素在土壤中的行为与环境质量 197
第五节 土壤中化学物质的交互作用 201
思考题与习题 205
主要参考文献 206
建议进一步阅读的文献 209
第六章 土壤中有机污染物与环境质量 211
第一节 土壤中有机污染物概述 212
第二节 有机污染物的土壤环境行为 223
第三节 土壤中有机污染物的生态效应与环境质量 240
第四节 土壤中有机污染物的研究展望 246
思考题与习题 248
主要参考文献 248
建议进一步阅读的文献 252
第七章 土壤中的放射性物质与环境 253
第一节 土壤中的放射性物质 253
第二节 土壤中放射性核素的植物效应 266
第二节 放射性核素在土壤侵蚀研究中的应用 276
思考题与习题 278
主要参考文献 278
建议进一步阅读的文献 281
第八章 土壤生物污染与环境质量 282
第一节 土壤生物污染概述 282
第二节 土壤生物污染物的环境行为 294
第三节 土壤生物污染的预防与控制 299
第四节 土壤生物污染的研究展望 306
凰考题与习题 308
主要参考文献 308
建议进一步阅读的文献 310
第九章 土壤新型污染物与环境质量 311
第一节 土壤中的抗生素及其抗性基因 311
第三节 纳米材料的环境行为与环境质量 329
思考题与习题 339
参考文献 339
第十章 土壤退化边程与环境质量 346
第一节 土壤的自然演变与退化 346
第二节 土壤侵蚀与环境质量 350
第三节 荒漠化与环境质量 357
第四节 石漠化与环境质量 361
第五节 土壤酸化与环境质量 365
第六节 土壤盐渍化与环境质量 374
第七节 土壤压实与环境质量 380
思考题与习题 386
主要参考文献 386
建议进一步阅读的文献 391
第十一章 土壤矿质元素与健康效应 392
第一节 土壤健康概述 392
第二节 土壤矿质养分及其生态化学计量学特征 398
第三节 土壤矿质营养与土壤生物 403
第四节 土壤矿质营养与植物健康 408
第五节 土壤矿质元素与人类健康 412
思考题与习题 416
主要参考文献 416
建议进一步阅读的文献 421
第十二章 农用地污染土壤的修复 422
第一节 巧染土壤修复工程设计 423
第二节 翻土和客土修复法 426
第三节 化学修复剂的应用 427
第四节 微生物修复法 430
第五节 污染土壤的植物修复 433
第六节 污染土壤修复工程案例分析 445
思考题与习题 449
主要参考文献 449
建议进一步阅读的文献 452
第十三章 土壤环境工程 453
第一节 场地污染土壤的修复工程453
第二节 地下管道的腐蚀与保护 467
第二节 污水土地处理 476
第四节 固体废弃物的土地处置 481
思考题与习题 490
主要参考文献 490
建议进一步阅读的文献 493
第十四章 环境土攘学研究法 494
第一节 环境土壤样品的采集与制各 494
第二节 土壤中无机元素的分析 504
第三节 土壤典型有机污染物分析方法 511
第四节 土壤环境质量评价方法示例 518
思考题与习题 528
主要参考文献 528
建议进一步阅读的文献 530
附表1 中国土壤元素背景值(A层) 531
附表2 中国土壤(A层)和世界土壤化学组成的中值 532
在线试读:
第一章 绪论
第一节 土壤与土壤圈
一、土壤
土壤是孕育万物的摇篮,是地球生命之本,和没有水就没有生命一样,没有土壤也就没有生命。土壤一词在世界上任何民族的语言中均可以找到,虽然不同学科的科学家对什么是土壤有着各自的观点和认识,但《维也纳土壤宣言一一土壤对人类和生态系统的重要性》(IUSS,2015)表明了科学界对土壤功能和重要性的共识,即土壤是环境的基石,也是微生物、植物和动物等生命的基础;土壤是生物多样性和抗生素的大宝库,可为人类健康和基因储备服务;土壤具有滤水功能,是提供饮用水和其他水资源的关键:土壤是缓冲器,可供应植物所需要的水分,并防止水分快速流失;土壤存储和供应植物营养,能够转化包括污染物在内的多种多样化合物;土壤是世界上大多数食品生产的基础:土壤是生产木材、纤维和能源作物等生物质所必需的:土壤捕获碳,有助于减缓气候变化。对于土壤的定义,ISO(2005)从土壤的组成和发生考虑,认为土壤是由矿质颗粒、有机质、水分、空气和活的有机体以发生层的形式组成,是经风化和物理、化学,以及生物过程共同作用形成的地壳表层。运用当代土壤圈物质循环的观点,人们对土壤的认识和理解有了不同程度的深化与拓展(李天杰等,2004;周健民,2003;赵其国,2003,1991;阿诺德等,1991);在地球关键带相关问题讨论中提出的土壤安全概念(朱永官等,2015a),使得人们对土壤功能、作用等方面的论述更接近于土壤本质的反映。土壤安全是一种基于土壤可持续发展目标的系统战略框架,为土壤资糠的可持续利用和保护提供了理论基础。为了科学而全面地理解关于土壤的定义,需要依赖于对土壤组成、功能、特性与土壤过程等较为全面的理解,主要包括:
1)土壤是历史自然体这一认识是1883年俄罗斯土壤学家v.v.道库恰耶夫首先提出的。土壤是地球演化过程中经过长时间的综合成土作用(气候、生物、母质、地形、时间和人为活动)而形成的三维自然体:是考古学和古生态学信息库;是自然史(博物学)文库:是基因库的载体。因此,土壤对理解地球和人类的历史至关重要。
2)具有生产力含有植物生长所必需的营养元素、水分等适宜条件,是农业、国艺和林业等生产的基础:建筑物与道路的基础和工程材料。
3)具有生命力是生物多样性最丰富、能量交换和物质循环最活跃的地球表层:是植物、动物和人类的生命基础。
4)具有环境净化力是具有吸附、分散、中和和降解环境污染物功能的环境仓:只要土壤具有足够的净化能力,地下水、食物链和生物多样性就不会受到威胁。
5)环境要素中心土壤是由矿物颗粒、有机质、水、气体和生物组成的地球表面疏松而不均匀的聚积层,它是一个开放系统,是自然环境要素的中心环节。作为生态系统的组成部分,可调控物质和能量循环。
基于上述认识,考虑到土壤抽象的历史定位(历史自然体)、具体的物质描述(疏松而不均匀的聚积层),以及代表性的功能表征(生产力、生命力和环辑净化力),可将土壤作如下定义,即土壤是历史自然体,是位于地球陆地表面和浅水域底部具有生命力、生产力的疏松而不均匀的聚积层,是地球系统的组成部分和调控环境质量的中心要素。这是一个相对来说比较具有综合性的定义,较为充分地反映了土壤的本质和特征。
二、土壤圈
(一)概念
人们对地球表面的水圈、大气圈、生物圈和岩石圈早已熟悉,而对土壤圈的讨论则是后来才予以较多关注。水圈是指地球表面和接近地球表面的各种形态的水的总称,它包括海津、阿流、湖泊、泪泽、地下水、岩浆水、聚合水、生物圈中的体液、细胞内液和生物聚合水化物等,在水循环的作用下,各个特征不同的水体相联系而形成了水圈。
大气圈是指包围地球的空气层或大气层的总体。太气圈太气是以氨、氧为主的多成分均匀混合气体,按在各个高度的特征可将其分为若干层次,常用的分层法有:①按温度垂直变化特点可分为对流层、平流层、中层和热层:②按太气成分结构可分为均质层和非均质层:③按压力特性可分为气压层和外大气层(逸散层);④按电离状态可分为中性层、电离层和磁层。此外,还可按大气化学成分分出臭氧层。
岩石圈是指地球的刚性外壳层,是由一些能够相互独立运动的离散板块构成的。固体地球内部最基本的构造层为地壳、地慢和地核,岩石圈是由地壳和地幅最上部组成的固体地球最外部的圈层,具有较高的刚性和弹性,与土壤圈密切相连,为大气圈和水圈所覆盖,大陆岩石圈的厚度为100~400km。
生物圈是指地球上所有生命与其生存环境的整体,官在地球表面上雪平流层,下到十几千米的地壳,形成一个有生物存在的包层。实际土,绝大多数生物生活在陆地上和海洋表面以下各约100m厚的范围内,在地球上之所以能够形成生物圈,是因为在这样一个层面里同时具备了生命存在的4个条件z阳光、水、适宜的温度和营养成分。
土壤圈(pedosphere)于1938年由瑞典科学家马特森(S. Matson)提出,它是岩石圈、水圈、生物圈及大气圈在地表或地表附近相互作用的产物。现代土壤学、环境科学和生态学的研究进展加深了对土壤圈本质的理解。可以认为,土壤圈是覆盖子地球陆地表面和浅水域底部的一种疏松而不均匀的覆盖层及其相关的生态与环境体系:它是地球系统的重要组成部分,处于大气圈、水圈、生物圈和岩石圈的界面和中心位置,既是它们所长期共同作用的产物,又是对这些圈层的支撑,它可以表示为Sq=f(L,H,B,A,1)(1-1)式中,Sq为土壤圈;L为岩石圈;H为水圈;B为生物圈;A为大气圈;i为岩石圈、水圈、生物圈和大气圈之间的交互作用。土壤国是最活跃与最富生命力的国层,它与其他圈层间进行着永恒的能量与物质交换:土壤圈具有记忆块的功能,有助于识别过去和现在土壤和环境的变化,并有一定的预测性:土壤圈具有时空特征,在空间上具有垂直和水平分异,主要表现在特定条件下土壤的形成过程、土壤类型和性质的差异;在时间上处于动态的连续统一件,表现在土壤-生态和土壤-环境体系的形成与演变过程之中,体现了土壤形成的阶段性:同时,在空间和时间特征上均体现了生态与环境的演替性。简言之,土壤圆的时空特征主要体现在不同的历史阶段和区域,类型及其组合和空间格局、土壤剖面构型与土层厚度等都处于不断发展变化中(李天杰等,2004)。
(二)功能
从圈层观点出发,土壤学不仅局限于研究土壤物质的本身,而且朝着研究土壤与生存环境及地球圈层间相互关系的方向发展,它对人类生存环境及其全球变化的研究有着深刻的影响。按照已有研究成果,土壤圈的功能包括如下几个方面。
1)对生物圈支撑和调节生物过程,提供植物生长的养分、水分与适宜的物理和化学条件,决定自然植被的分布与演替:影响元素的生物地球化学行为;保持生物多样性:但土壤圈的各种限制因素对生物也可产生不良影响。
2)对大气圈影响大气圈的化学组成、水分与热量平衡,吸收O2,释放CO2、CH4、H2S和N20等,对全球大气变化和空气质量有明显影响。
3)对水圈影响降水在陆地和水体的重新分配:影响水分平衡、分异、转化及水圈的化学组成;对地表水和地下水的水质有重要影响。
4)对岩石圈作为地球的皮肤,对岩石固有一定的保护作用,可减少各种外营力。关于土壤和土壤圈的异同点,目前尚未有公认的、明确的界定,以至于有人认为土壤圈(pedosphere)仅仅是土壤(soi1)的另一个名称而已。然而,通过上述讨论,我们可以认识到虽然土壤和土壤圈两者紧密相连、密不可分,但却又有着明显的区别,前者属于特指的物质,是具体的:而后者则是指土壤与其生态和环境的整体,是宏观的、概念性的,强调了与其他圈层的相互关系、相互作用与影响,具有环境的整体性。在环境土壤学的学习与研究中应始终贯彻土壤圈的学术思想,关注土壤环境的整体性、地域差异性、变动性和相对稳定性,以及土壤的资源性及其有限性和不可再生性。
第二节 环境污染与土壤污染
一、环境与环境污染
(一)环境与环境观
环境是相对于中心事物而言的,是指主体周围的安问及壁间中存在的事物。一般认为环境是指围绕着人群的空间,以及其中可以直接或间接影响人类生活和发展的各种自然因素和社会因素的总体。在环境科学和工程研究中主要关心的是自然因素。
对环境认识的差异源于环境观的不同。环境观是人类对其赖以生存的地球环境,以及人与环境相互关系的基本认识,伴随着人类社会的发展,环境观的演变和实践从未停止过(李晓琴,2016)。农业社会,人们对环境的认识停留在原始自然的基础上,人与自然相对和谐发展;工业社会,环境被打上的人的烙印随处可见,人与自然的矛盾突出:信息社会,环境科学中虽然仍旧强调自然环境问题,但已经较为深刻地融入了生态学观念,包含了人文环境和社会环境,强调人类是自然界的一部分,应该和谐相处,可持续发展。不同的环境观影响着各个时期的环境状况和经济发展。
顶层设计对于公众环境观的改变和正确观念的形成有无可取代的引导作用,面对日益恶化的全球与我国现代化进程中的诸多生态与环境问题,国家从战略高度提出了诸多经济与生态环境协调发展的政策措施,提出了人与自然及人与人双重和谐的生态文明观;生态兴则文明兴的生态价值观;良好生态环境是最普惠民生福祉的生态民生观;绿水青山就是金山银山的生态经济和绿色发展现;最严格的制度和最严密的法制保护生态环境的生态法制观:以生态红线为生命线的生态安全观,为公平、合理、有计划、和谐而可持续发展确立了正确方向(侯子峰,2016;刘海霞和王宗礼,2015)。
随着可持续发展战略的推进,生态环境观逐渐受到人们的重视,而在环境立法和环境管理文件中,大多依据不同的目的和对象而具体规定环境的内涵。《中华人民共和国环境保护法》(2015年1月1日起实施)指出,44本法所称环境,是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体,包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、湿地、野生生物、自然遗迹、人为遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等飞世界各国环境保护法对环境一词的法律适用对象范围作出了明确的规定,以保证法律的正确实施。
(二)环境污染
环境污染主要是指人类活动所引起的环境质量下降而有害于人类及其他生物正常生存和发展的现象。自然过程也会产生环境污染,但人们习惯于将自然过程所引起的同类现象,称为自然灾害或环境异常。环境污染的产生有一个从量变到质变的过程,当进入环境中的某种物质的浓度或总量超过环境白净能力时,就可能产生危害。环境污染有不同的类型,按照环境要素可分为大气污染、水体污染和土壤活染等;按照污染物的性质可分为生物污染、化学污染和物理污染等:按照污染物的形态可分为废气污染、废水污染、固体废物污染、噪声污染和辐射污染等;按照污染产生的原因可分为生产污染和生活污染,生产污染又可分为工业污染、农业污染和交通污染等:按照持染物的分布范围又可分为局部性污染(面积小于102时)、区域性污染(面积小于106km?)和全球性污染(按大陆或全球的尺度)等。目前,环境污染产生的最重要的原因之一是资源的不合理使用,将宝贵的有限资源变为废物并造成环境危害。比较典型的环境事件包括以下6个方面。
(1)世界重大公害事件马斯河谷烟雾事件(1930年12月1~5日,比利时马斯河谷工业区,系工氧化硫、氟化物等有害气体和粉尘对人体的综合作用)、格杉矶光化学烟雾事件(1943年,美国洛杉矶,以臭氧为主的光化学烟雾)、多诺拉烟雾事件(1948年10月26~31日,美国宾夕法尼亚州多诺拉镇)、伦敦烟雾事件(1952年12月5~9日,英国伦敦市,烟雾中的三氧化二铁促使二氧化硫氧化产生硫酸泡沫,凝结在烟尘或凝源上形成烟雾)、四日市哮喘事件(1961年,日本四日市,重金属微粒与二氧化硫形成硫酸烟雾)、熊本水侯病事件(1953~1956年,日本熊本县水侯市,含甲基录的工业废水污染水体,人食用了录污染的鱼体而中毒)、富山痛痛病事件(1955~1972年,日本富山县神通川流域,工厂含铺废水污染水体和稻米,居民食用含锚的米和含幅的水而中毒)、爱知米糠泊事件(1968年3月,日本
定价:89.0
ISBN:9787030576842
作者:无
版次:3
出版时间:2018-08
内容提要:
环境土壤学是一门新兴的综合性交叉学科,是环境科学和土壤学的重要组成部分。本书对土壤在环境中的作用与地位,土壤中一些化学物质的行为与环境质量和健康效应,污染土壤的修复和环境土壤学研究法等进行了较为全面而深入的讨论,书中素材的组合以及对一些观点的阐述和认识具有探索性和前沿性,是该学科领域的重要著作和教材,兼具理论性、资料性、时代性和实用性。
目录:
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第三版前言
第一章 绪论 1
第一节 土壤与土壤圈 1
第二节 环境污染与土壤污染 3
第三节 土壤质量和土壤健康、土壤安全 13
第四节 环境科学与环境土壤学 18
思考题与习题 29
主要参考文献 299
建议进一步阅读的文献 32
第二章 土壤的基本组成、性质和分类 33
第一节 土壤生态系统的基本组成 33
第二节 土壤性质
第三节 土壤的形成与分类 75
思考题与习题 78
主要参考文献 79
建议进一步阅读的文献 80
第三章 土壤中碳、氮、硫、磷与环境质量 81
第一节 土壤中的碳与环境质量 81
第二节 土壤氮素与环境质量 96
第三节 土壤中硫素与环境质量 100
第四节 土壤中磷素与环境质量 118
思考题与习题 125
主要参考文献 126
建议进一步阅读的文献129
第四章 土壤-植物系统中的砸、氟和碘及其环境行为 130
第一节 土壤-植物系统中的硒 130
第二节 土壤植物系统中的氟 142
第三节 土壤-植物系统中的碘 152
思考题与习题 162
主要参考文献 162
建议进一步阅读的文献 166
第五章 土壤重金属元素与环境质量 167
第一节 土壤中的重金属 167
第二节 土壤元素背景值和土壤负载容量 186
第三节 重金属污染对环境质量的影响 192
第四节 稀土元素在土壤中的行为与环境质量 197
第五节 土壤中化学物质的交互作用 201
思考题与习题 205
主要参考文献 206
建议进一步阅读的文献 209
第六章 土壤中有机污染物与环境质量 211
第一节 土壤中有机污染物概述 212
第二节 有机污染物的土壤环境行为 223
第三节 土壤中有机污染物的生态效应与环境质量 240
第四节 土壤中有机污染物的研究展望 246
思考题与习题 248
主要参考文献 248
建议进一步阅读的文献 252
第七章 土壤中的放射性物质与环境 253
第一节 土壤中的放射性物质 253
第二节 土壤中放射性核素的植物效应 266
第二节 放射性核素在土壤侵蚀研究中的应用 276
思考题与习题 278
主要参考文献 278
建议进一步阅读的文献 281
第八章 土壤生物污染与环境质量 282
第一节 土壤生物污染概述 282
第二节 土壤生物污染物的环境行为 294
第三节 土壤生物污染的预防与控制 299
第四节 土壤生物污染的研究展望 306
凰考题与习题 308
主要参考文献 308
建议进一步阅读的文献 310
第九章 土壤新型污染物与环境质量 311
第一节 土壤中的抗生素及其抗性基因 311
第三节 纳米材料的环境行为与环境质量 329
思考题与习题 339
参考文献 339
第十章 土壤退化边程与环境质量 346
第一节 土壤的自然演变与退化 346
第二节 土壤侵蚀与环境质量 350
第三节 荒漠化与环境质量 357
第四节 石漠化与环境质量 361
第五节 土壤酸化与环境质量 365
第六节 土壤盐渍化与环境质量 374
第七节 土壤压实与环境质量 380
思考题与习题 386
主要参考文献 386
建议进一步阅读的文献 391
第十一章 土壤矿质元素与健康效应 392
第一节 土壤健康概述 392
第二节 土壤矿质养分及其生态化学计量学特征 398
第三节 土壤矿质营养与土壤生物 403
第四节 土壤矿质营养与植物健康 408
第五节 土壤矿质元素与人类健康 412
思考题与习题 416
主要参考文献 416
建议进一步阅读的文献 421
第十二章 农用地污染土壤的修复 422
第一节 巧染土壤修复工程设计 423
第二节 翻土和客土修复法 426
第三节 化学修复剂的应用 427
第四节 微生物修复法 430
第五节 污染土壤的植物修复 433
第六节 污染土壤修复工程案例分析 445
思考题与习题 449
主要参考文献 449
建议进一步阅读的文献 452
第十三章 土壤环境工程 453
第一节 场地污染土壤的修复工程453
第二节 地下管道的腐蚀与保护 467
第二节 污水土地处理 476
第四节 固体废弃物的土地处置 481
思考题与习题 490
主要参考文献 490
建议进一步阅读的文献 493
第十四章 环境土攘学研究法 494
第一节 环境土壤样品的采集与制各 494
第二节 土壤中无机元素的分析 504
第三节 土壤典型有机污染物分析方法 511
第四节 土壤环境质量评价方法示例 518
思考题与习题 528
主要参考文献 528
建议进一步阅读的文献 530
附表1 中国土壤元素背景值(A层) 531
附表2 中国土壤(A层)和世界土壤化学组成的中值 532
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第一章 绪论
第一节 土壤与土壤圈
一、土壤
土壤是孕育万物的摇篮,是地球生命之本,和没有水就没有生命一样,没有土壤也就没有生命。土壤一词在世界上任何民族的语言中均可以找到,虽然不同学科的科学家对什么是土壤有着各自的观点和认识,但《维也纳土壤宣言一一土壤对人类和生态系统的重要性》(IUSS,2015)表明了科学界对土壤功能和重要性的共识,即土壤是环境的基石,也是微生物、植物和动物等生命的基础;土壤是生物多样性和抗生素的大宝库,可为人类健康和基因储备服务;土壤具有滤水功能,是提供饮用水和其他水资源的关键:土壤是缓冲器,可供应植物所需要的水分,并防止水分快速流失;土壤存储和供应植物营养,能够转化包括污染物在内的多种多样化合物;土壤是世界上大多数食品生产的基础:土壤是生产木材、纤维和能源作物等生物质所必需的:土壤捕获碳,有助于减缓气候变化。对于土壤的定义,ISO(2005)从土壤的组成和发生考虑,认为土壤是由矿质颗粒、有机质、水分、空气和活的有机体以发生层的形式组成,是经风化和物理、化学,以及生物过程共同作用形成的地壳表层。运用当代土壤圈物质循环的观点,人们对土壤的认识和理解有了不同程度的深化与拓展(李天杰等,2004;周健民,2003;赵其国,2003,1991;阿诺德等,1991);在地球关键带相关问题讨论中提出的土壤安全概念(朱永官等,2015a),使得人们对土壤功能、作用等方面的论述更接近于土壤本质的反映。土壤安全是一种基于土壤可持续发展目标的系统战略框架,为土壤资糠的可持续利用和保护提供了理论基础。为了科学而全面地理解关于土壤的定义,需要依赖于对土壤组成、功能、特性与土壤过程等较为全面的理解,主要包括:
1)土壤是历史自然体这一认识是1883年俄罗斯土壤学家v.v.道库恰耶夫首先提出的。土壤是地球演化过程中经过长时间的综合成土作用(气候、生物、母质、地形、时间和人为活动)而形成的三维自然体:是考古学和古生态学信息库;是自然史(博物学)文库:是基因库的载体。因此,土壤对理解地球和人类的历史至关重要。
2)具有生产力含有植物生长所必需的营养元素、水分等适宜条件,是农业、国艺和林业等生产的基础:建筑物与道路的基础和工程材料。
3)具有生命力是生物多样性最丰富、能量交换和物质循环最活跃的地球表层:是植物、动物和人类的生命基础。
4)具有环境净化力是具有吸附、分散、中和和降解环境污染物功能的环境仓:只要土壤具有足够的净化能力,地下水、食物链和生物多样性就不会受到威胁。
5)环境要素中心土壤是由矿物颗粒、有机质、水、气体和生物组成的地球表面疏松而不均匀的聚积层,它是一个开放系统,是自然环境要素的中心环节。作为生态系统的组成部分,可调控物质和能量循环。
基于上述认识,考虑到土壤抽象的历史定位(历史自然体)、具体的物质描述(疏松而不均匀的聚积层),以及代表性的功能表征(生产力、生命力和环辑净化力),可将土壤作如下定义,即土壤是历史自然体,是位于地球陆地表面和浅水域底部具有生命力、生产力的疏松而不均匀的聚积层,是地球系统的组成部分和调控环境质量的中心要素。这是一个相对来说比较具有综合性的定义,较为充分地反映了土壤的本质和特征。
二、土壤圈
(一)概念
人们对地球表面的水圈、大气圈、生物圈和岩石圈早已熟悉,而对土壤圈的讨论则是后来才予以较多关注。水圈是指地球表面和接近地球表面的各种形态的水的总称,它包括海津、阿流、湖泊、泪泽、地下水、岩浆水、聚合水、生物圈中的体液、细胞内液和生物聚合水化物等,在水循环的作用下,各个特征不同的水体相联系而形成了水圈。
大气圈是指包围地球的空气层或大气层的总体。太气圈太气是以氨、氧为主的多成分均匀混合气体,按在各个高度的特征可将其分为若干层次,常用的分层法有:①按温度垂直变化特点可分为对流层、平流层、中层和热层:②按太气成分结构可分为均质层和非均质层:③按压力特性可分为气压层和外大气层(逸散层);④按电离状态可分为中性层、电离层和磁层。此外,还可按大气化学成分分出臭氧层。
岩石圈是指地球的刚性外壳层,是由一些能够相互独立运动的离散板块构成的。固体地球内部最基本的构造层为地壳、地慢和地核,岩石圈是由地壳和地幅最上部组成的固体地球最外部的圈层,具有较高的刚性和弹性,与土壤圈密切相连,为大气圈和水圈所覆盖,大陆岩石圈的厚度为100~400km。
生物圈是指地球上所有生命与其生存环境的整体,官在地球表面上雪平流层,下到十几千米的地壳,形成一个有生物存在的包层。实际土,绝大多数生物生活在陆地上和海洋表面以下各约100m厚的范围内,在地球上之所以能够形成生物圈,是因为在这样一个层面里同时具备了生命存在的4个条件z阳光、水、适宜的温度和营养成分。
土壤圈(pedosphere)于1938年由瑞典科学家马特森(S. Matson)提出,它是岩石圈、水圈、生物圈及大气圈在地表或地表附近相互作用的产物。现代土壤学、环境科学和生态学的研究进展加深了对土壤圈本质的理解。可以认为,土壤圈是覆盖子地球陆地表面和浅水域底部的一种疏松而不均匀的覆盖层及其相关的生态与环境体系:它是地球系统的重要组成部分,处于大气圈、水圈、生物圈和岩石圈的界面和中心位置,既是它们所长期共同作用的产物,又是对这些圈层的支撑,它可以表示为Sq=f(L,H,B,A,1)(1-1)式中,Sq为土壤圈;L为岩石圈;H为水圈;B为生物圈;A为大气圈;i为岩石圈、水圈、生物圈和大气圈之间的交互作用。土壤国是最活跃与最富生命力的国层,它与其他圈层间进行着永恒的能量与物质交换:土壤圈具有记忆块的功能,有助于识别过去和现在土壤和环境的变化,并有一定的预测性:土壤圈具有时空特征,在空间上具有垂直和水平分异,主要表现在特定条件下土壤的形成过程、土壤类型和性质的差异;在时间上处于动态的连续统一件,表现在土壤-生态和土壤-环境体系的形成与演变过程之中,体现了土壤形成的阶段性:同时,在空间和时间特征上均体现了生态与环境的演替性。简言之,土壤圆的时空特征主要体现在不同的历史阶段和区域,类型及其组合和空间格局、土壤剖面构型与土层厚度等都处于不断发展变化中(李天杰等,2004)。
(二)功能
从圈层观点出发,土壤学不仅局限于研究土壤物质的本身,而且朝着研究土壤与生存环境及地球圈层间相互关系的方向发展,它对人类生存环境及其全球变化的研究有着深刻的影响。按照已有研究成果,土壤圈的功能包括如下几个方面。
1)对生物圈支撑和调节生物过程,提供植物生长的养分、水分与适宜的物理和化学条件,决定自然植被的分布与演替:影响元素的生物地球化学行为;保持生物多样性:但土壤圈的各种限制因素对生物也可产生不良影响。
2)对大气圈影响大气圈的化学组成、水分与热量平衡,吸收O2,释放CO2、CH4、H2S和N20等,对全球大气变化和空气质量有明显影响。
3)对水圈影响降水在陆地和水体的重新分配:影响水分平衡、分异、转化及水圈的化学组成;对地表水和地下水的水质有重要影响。
4)对岩石圈作为地球的皮肤,对岩石固有一定的保护作用,可减少各种外营力。关于土壤和土壤圈的异同点,目前尚未有公认的、明确的界定,以至于有人认为土壤圈(pedosphere)仅仅是土壤(soi1)的另一个名称而已。然而,通过上述讨论,我们可以认识到虽然土壤和土壤圈两者紧密相连、密不可分,但却又有着明显的区别,前者属于特指的物质,是具体的:而后者则是指土壤与其生态和环境的整体,是宏观的、概念性的,强调了与其他圈层的相互关系、相互作用与影响,具有环境的整体性。在环境土壤学的学习与研究中应始终贯彻土壤圈的学术思想,关注土壤环境的整体性、地域差异性、变动性和相对稳定性,以及土壤的资源性及其有限性和不可再生性。
第二节 环境污染与土壤污染
一、环境与环境污染
(一)环境与环境观
环境是相对于中心事物而言的,是指主体周围的安问及壁间中存在的事物。一般认为环境是指围绕着人群的空间,以及其中可以直接或间接影响人类生活和发展的各种自然因素和社会因素的总体。在环境科学和工程研究中主要关心的是自然因素。
对环境认识的差异源于环境观的不同。环境观是人类对其赖以生存的地球环境,以及人与环境相互关系的基本认识,伴随着人类社会的发展,环境观的演变和实践从未停止过(李晓琴,2016)。农业社会,人们对环境的认识停留在原始自然的基础上,人与自然相对和谐发展;工业社会,环境被打上的人的烙印随处可见,人与自然的矛盾突出:信息社会,环境科学中虽然仍旧强调自然环境问题,但已经较为深刻地融入了生态学观念,包含了人文环境和社会环境,强调人类是自然界的一部分,应该和谐相处,可持续发展。不同的环境观影响着各个时期的环境状况和经济发展。
顶层设计对于公众环境观的改变和正确观念的形成有无可取代的引导作用,面对日益恶化的全球与我国现代化进程中的诸多生态与环境问题,国家从战略高度提出了诸多经济与生态环境协调发展的政策措施,提出了人与自然及人与人双重和谐的生态文明观;生态兴则文明兴的生态价值观;良好生态环境是最普惠民生福祉的生态民生观;绿水青山就是金山银山的生态经济和绿色发展现;最严格的制度和最严密的法制保护生态环境的生态法制观:以生态红线为生命线的生态安全观,为公平、合理、有计划、和谐而可持续发展确立了正确方向(侯子峰,2016;刘海霞和王宗礼,2015)。
随着可持续发展战略的推进,生态环境观逐渐受到人们的重视,而在环境立法和环境管理文件中,大多依据不同的目的和对象而具体规定环境的内涵。《中华人民共和国环境保护法》(2015年1月1日起实施)指出,44本法所称环境,是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体,包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、湿地、野生生物、自然遗迹、人为遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等飞世界各国环境保护法对环境一词的法律适用对象范围作出了明确的规定,以保证法律的正确实施。
(二)环境污染
环境污染主要是指人类活动所引起的环境质量下降而有害于人类及其他生物正常生存和发展的现象。自然过程也会产生环境污染,但人们习惯于将自然过程所引起的同类现象,称为自然灾害或环境异常。环境污染的产生有一个从量变到质变的过程,当进入环境中的某种物质的浓度或总量超过环境白净能力时,就可能产生危害。环境污染有不同的类型,按照环境要素可分为大气污染、水体污染和土壤活染等;按照污染物的性质可分为生物污染、化学污染和物理污染等:按照污染物的形态可分为废气污染、废水污染、固体废物污染、噪声污染和辐射污染等;按照污染产生的原因可分为生产污染和生活污染,生产污染又可分为工业污染、农业污染和交通污染等:按照持染物的分布范围又可分为局部性污染(面积小于102时)、区域性污染(面积小于106km?)和全球性污染(按大陆或全球的尺度)等。目前,环境污染产生的最重要的原因之一是资源的不合理使用,将宝贵的有限资源变为废物并造成环境危害。比较典型的环境事件包括以下6个方面。
(1)世界重大公害事件马斯河谷烟雾事件(1930年12月1~5日,比利时马斯河谷工业区,系工氧化硫、氟化物等有害气体和粉尘对人体的综合作用)、格杉矶光化学烟雾事件(1943年,美国洛杉矶,以臭氧为主的光化学烟雾)、多诺拉烟雾事件(1948年10月26~31日,美国宾夕法尼亚州多诺拉镇)、伦敦烟雾事件(1952年12月5~9日,英国伦敦市,烟雾中的三氧化二铁促使二氧化硫氧化产生硫酸泡沫,凝结在烟尘或凝源上形成烟雾)、四日市哮喘事件(1961年,日本四日市,重金属微粒与二氧化硫形成硫酸烟雾)、熊本水侯病事件(1953~1956年,日本熊本县水侯市,含甲基录的工业废水污染水体,人食用了录污染的鱼体而中毒)、富山痛痛病事件(1955~1972年,日本富山县神通川流域,工厂含铺废水污染水体和稻米,居民食用含锚的米和含幅的水而中毒)、爱知米糠泊事件(1968年3月,日本