攻读博士、硕士学位研究生试卷（作业）封面
（2012至 2013学年度第 二 学期）
题 目 科 目
姓 名
专 业
入学年月
浅谈环境土壤学
摘要：土壤是人类赖以生存的物质基础，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中发展起来的一门新兴综合性学科，并尚在发展中。环境土壤学是环境地学的一个分支，本文从环境土壤学的提出、研究对象、研究方法的特点、主要研究内容等进行阐述。
关键词：环境土壤学，土攘圈 ，土壤环境保护
一：环境土壤学的提出
当今世界环境问题已成为人类面临的重大挑战之一，人口的急剧增加，对自然资源开发规模和强度不断扩大，环境污染与生态破坏的不良影响也在不断扩大，如著名的“八大公害事件”。这些公害事件导致成千上万的人生病，严重的甚至死亡。“八大公害事件”的发生为人类敲响了警钟，痛苦的经历使人类认识到环境问题已发展到非常严重的程度，已开始威胁到人类的生存与发展，1963年R ·卡逊在《寂静的春天》一书中发出了人类反对环境污染的呼声，1972年罗马俱乐部出版了《增长的极限》，指出如果不大幅度控制人口增长，减少自然资源的消耗，人类将遭受全球性灾难。同年六月，联合国人类环境会议发表《人类环境宣言》，宣告：“保护和改善人类环境已经成为人类一个迫切任务”。至此环境问题已经成为世界各国共同关心的全球问题。环境科学是伴随着环境问题的产生逐步形成和发展的。环境科学与土壤科学的交叉萌生了环境土壤学这一门新的边缘学科，实际上它是在研究土壤环境问题中诞生和发展的，这既拓宽了传统土壤科学的研究领域，也为发挥土壤科学在保护人类环境中应有的作用找到了切入点，与此同时遍及全球的土壤环境问题也推动了环境土壤学的形成和发展。
土壤是人类赖以生存的物质基础，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中发展起来的一门新兴综合性学科，尚在发展中。环境土壤学是环境地学的一个分支，高拯民先生曾对其定义、研究对象、研究方法的特点、主要研究内容等进行过阐述。
二：环境土壤学的研究对象与内容
在地球表面的环境要素中，即在气圈、水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈中，土壤圈是最活跃的，因为土壤圈不仅与其它圈之间进行着物质和能量的交换，而且土壤圈对环境的自净能力和容量有着重大的贡献；同时也因为土壤圈在较大程度上制约着进入环境中化学物质的归宿，控制化学物质进入食物链的数量的速率，因此环境土壤学的研究对象应包括整个土壤圈。
土壤一旦被污染，尤其是污染物超过了一定的负载容量后，就会影响生物量或造成残毒，降低食物链中农副产品的生物学质量，甚至可通过土壤介质进一步毒化空气和水质，直接或间接地危害人类的生命和健康；因此，研究化学物质对土壤—植物—动物(微生物) —环境—人类这一系统的影响及其转化、迁移和调控机制，为制定环境保护的管理对策和环境标准提供科学依据，应是环境土壤学的首要任务。它的研究内容主要包括：
1、土攘环境的现状及其演变 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，它包括土壤、植物的元素背景值、有机化合物的类型与含量、动物区系、微生物种群及活性等，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及图库，以保征研究资料的系统性、完整性、准确性和可比性。在土壤环境背景值研究中，既要注意总量，又应从形态
和生态学角度考虑，对土壤—植物系统的背景值进行综合的调查研究。
2、化学物质在土攘一植物一动物(微生物) 一人类系统中的反应行为，它包括化学物质在该系统中的迁移、转化、毒性、归宿及其影响因素的研究。土壤是重要的环境舱，高负载容量的土壤与低负载容量者相比，能够容纳更多的某一特定的污染物。土壤中毒害物质的生物有效性依赖于它们在环境中的反立行为和归宿。控制土壤中化学物质归宿的过程包括静电作用、吸附、解吸、沉淀、溶解、城化、还原、络合、催化、水解、异构比、光化学反应和生物过程等，研究这些过程及其影响因素有助于加深对土壤环境(负载) 容量研究这一系统工程的理解。在研究中应重视粘粒矿物的表面效应，土壤组份和性质与污染物迁移、转化、危害的关系，有机污染物的化学结构与在土壤中降解的关系、污染物之间的交互作用、反应动力学等。在综和研究的基础上确立土壤环境质量的指标体系和迁移、转化的数学模型。
3土壤环境与人类生存有着密切的关系
土壤既是生态环境的重要组成要素，又是农业生产最基本的生产资料，全球97%的粮食产自土壤，土壤是维系人类生存的物质基础。水土流失、环境污染、生态破坏、粮食危机等这些问题最终都集中在对土壤的侵害上。我国目前的土壤资源承载力，已经超过其合理的人口承载量约2.5亿人，到2000年全国人口有可能超过14亿，土壤环境将面临更大的压力。土壤一旦受到污染，不仅很难得到恢复，而且很有可能造成食物链的污染，从而危害人体的健康，如汞、镉等通过这种途径致害的事例颇多。“八大公害事件”中的“骨痛病事件”就是一起因土壤受到重金属镉污染，产生出含镉大米，通过食物链进入人体造成数百人死亡的典型事件。
土攘环境与人体健康主要研究土壤异常与地方病的关系，研究与人类和动物健康有关的疾病和营养问题的土壤因素，这些因索与土壤地球化学和矿物学有关。矿物是微量元素的储藏库，矿物胶体能影响微量元素的生物有效性和动态变化。许多微量元素同动物营养、人类的健康和幸福有关。
4人为活动对土攘环境的冲击、对策及修复 研究土壤与温室效应和全球变化的关系、经济开发与土壤生态环境的演变、工矿开发和重大工程对土壤环境质量的影响、污草对持久农业的潜在冲击、土壤环境质量监测、废水和固体废物的土地处理等，通过这些研究提出防治措施。
三：环境土壤学研究现状与进展
1 环境土壤学的发展
环境土壤学的主要任务是研究人类活动引起的土壤环境质量变化及由此对农业生产、生态环境、人体健康等产生的影响，并探索调节、控制与改善土壤环境质量的途径、有效防治技术与治理方法。
环境土壤学的发展大体可划分为以下三个发展阶段：
1) 起步阶段(50～60年代末) 为环境土壤学萌生初期，主要引用传统土壤学的研究方法对出现的土壤环境问题寻求解决办法，如城市污水的农田灌溉、工业废渣的农业利用(研制钢渣磷肥、施用粉煤灰) 、土壤污染物分析测试方法探索及局部土壤污染的治理等，这时的环境土壤学尚未形成完整而独立的科学体系。
2) 发展阶段(70～80年代末) 进入70年代环境土壤学研究内容日趋丰富，从土壤环境背景值研究起步，分析元素由最初的几种主要有毒重金属元素扩展到60多种化学元素，研究区域从若干重点城市到主要农业区，“七五”期间发展到全国除台湾以外的30个省市自治区并注意了背景获取和实际应用相结合，同时开
展对主要土壤的环境容量、污染承载负荷、污水土地处理系统研究、土壤环境质量评价、土壤污染发生机制、各种污染物在土壤中的迁移转化行为与危害、控制土壤污染的工程技术与方法等方面的研究.
3) 逐渐完善阶段(90年代以后) 环境土壤学研究的深度和广度都有大的扩展，以土壤重金属污染研究为例，宏观上扩展到大范围、州际的分布、迁移规律和动态变化，微观上研究重金属对生物的毒害机理从个体水平、组织水平、细胞水平发展到分子水平。在继续研究污染物在土壤—植物系统迁移转化和累积规律的同时，开始关注污染物累积所引起土壤环境质量的变化、以及这一变化对生态系统结构、功能和人体健康的影响，多种元素多种污染物的交互作用和复合污染开始涉及土壤环境与温室气体排放的关系研究取得进展，在污染物迁移化方面开始重视土壤胶体的影响和作用，包括①对土壤背景值的影响②对土壤负载容量的影响③对酸雨危害的影响④对污染物化学行为的影响等。
四：土壤环境研究在环境科学中的作用
1土壤是自然环境的重要组成部分
土壤圈处在地球表面，它是地球系统的组成部分，既是该系统的支持者，又是它的产物。它支持和调节生物圈中生物过程，提供植物生长的必要条件，影响大气圈的化学组成、水分与热量平衡，影响水圈的化学组成和降水在陆地和水体的重新分配，土壤作为地球的皮肤，对岩石圈有一定的保护作用，而它的性质又受到岩石圈的影响。土壤圈物质循环是指土壤圈内各种元素的迁移与物质交换过程，其中包括：(1)土壤圈与生物圈的养分元素循环，主要表现为元素被植物吸收的生物迁移与交换；(2)土壤圈与岩石圈的金属元素循环，主要表现为以岩石为基础的成土过程中元素的迁移与物质循环(3)土壤圈与水圈的物质循环主要表现在水分运动及其对土壤圈元素的迁移作用(4)土壤圈与大气圈的大量气体及痕量气体的交换。
2土壤对水体和大气环境质量的影响
人们对于水体和大气环境比较重视，这是因为它们的污染比较直观，严重时通过人的感官即能发现。但人们往往忽视了土壤对水体和大气环境质量的制约作用。在某种意义上说，水的质量主要取决于土壤，这是因为土壤可控制水中有害物质的浓度，土壤与有害物质的反应包括：(1)土壤是一种含有固体和水的不均匀活性物质，这些固体具有独特的物理和化学性质，具有一定的化学活性，从而影响水中有害物质；(2)土壤是具有大的表面积的固体，可作为多种物理和化学反应的媒介，如过滤、残留、吸附、水解、氧化、还原及多种固定反应，水始终与土壤表面紧密接触，因而不难理解水、土壤环境质量之间的相互关系；(3)土壤含有大量的水，因而在土壤中亦可发生许多水化学反应如多氯联苯在土—水体系中往往在土壤颗粒表面吸附得十分牢固。但在油性溶剂中却难于吸附；(4)土壤含有大量的微生物，它们所具有的各种各样的酶可催化有机和无机分子的转化与降解；(5)土壤具有一定的孔隙，是许多挥发性有害物质的通路；(6)土壤体系中可能有多种反应同时出现，对许多有害物质来说，土壤是一个复杂的缓冲体系，它缓冲了水中许多有害物质的浓度。物理、化学和生物反应首先抑制了水中有害物质的浓度，但如果有害物质保持在土壤的交换位和有机质与矿物的吸附位上，则有可能重新释放到水中。
五：环境土壤学研究展望
土壤环境问题是未来土壤科学和环境科学研究的重要课题，保护自然环境，与自然相协调地利用土壤资源，防止土壤污染与退化，提高土壤肥力与土地生产
力，从而促进农业持续发展是未来环境土壤学研究的中心问题，21世纪世界土壤学的研究前沿在很大程度上偏重于环境土壤学，展望未来，下列几个主题应给予足够的重视：
1) 继续探讨土壤环境保护研究在整个环境保护中的作用与地位；
2) 土—水—植物系统中的元素循环与环境质量的关系；
3) 经济开发对土壤生态环境的破坏与重建；
4) 土壤与水质和大气环境质量相互关系研究；
5) 污染土壤的改良和污水土地处理等实用技术的研究；
6) 土壤生态优化的一般原理与应用技术；
7) 污染物在土壤—植物—动物—人类食物链的传递与危害机理；
8) 以土壤为中心的农业资源污染控制技术。
参考文献：
1高拯民，环境土壤学，中国大百科全书(环境科学) ，1983，P200一201。
2高拯民，我国土壤环境保护科学研究现状与展望。L 壤学报，]989，26:262一272。
3陈家坊等. 化学物质的土壤化学行为与环境污染研究展望。环境化学，1988，7(2):8一12。 4 刘培桐. 环境科学概论. 北京:水利出版社,1984
5夏增禄等. 土壤元素背景值及其研究方法. 北京:气象出版社,1987
6牟树森, 青长乐. 环境土壤学. 北京:北京农业出版社,1993
7张彭福, 张乃明. 农业与环境协调发展. 北京:中国农业科技出版社,1995
攻读博士、硕士学位研究生试卷（作业）封面
（2012至 2013学年度第 二 学期）
题 目 科 目
姓 名
专 业
入学年月
浅谈环境土壤学
摘要：土壤是人类赖以生存的物质基础，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中发展起来的一门新兴综合性学科，并尚在发展中。环境土壤学是环境地学的一个分支，本文从环境土壤学的提出、研究对象、研究方法的特点、主要研究内容等进行阐述。
关键词：环境土壤学，土攘圈 ，土壤环境保护
一：环境土壤学的提出
当今世界环境问题已成为人类面临的重大挑战之一，人口的急剧增加，对自然资源开发规模和强度不断扩大，环境污染与生态破坏的不良影响也在不断扩大，如著名的“八大公害事件”。这些公害事件导致成千上万的人生病，严重的甚至死亡。“八大公害事件”的发生为人类敲响了警钟，痛苦的经历使人类认识到环境问题已发展到非常严重的程度，已开始威胁到人类的生存与发展，1963年R ·卡逊在《寂静的春天》一书中发出了人类反对环境污染的呼声，1972年罗马俱乐部出版了《增长的极限》，指出如果不大幅度控制人口增长，减少自然资源的消耗，人类将遭受全球性灾难。同年六月，联合国人类环境会议发表《人类环境宣言》，宣告：“保护和改善人类环境已经成为人类一个迫切任务”。至此环境问题已经成为世界各国共同关心的全球问题。环境科学是伴随着环境问题的产生逐步形成和发展的。环境科学与土壤科学的交叉萌生了环境土壤学这一门新的边缘学科，实际上它是在研究土壤环境问题中诞生和发展的，这既拓宽了传统土壤科学的研究领域，也为发挥土壤科学在保护人类环境中应有的作用找到了切入点，与此同时遍及全球的土壤环境问题也推动了环境土壤学的形成和发展。
土壤是人类赖以生存的物质基础，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中发展起来的一门新兴综合性学科，尚在发展中。环境土壤学是环境地学的一个分支，高拯民先生曾对其定义、研究对象、研究方法的特点、主要研究内容等进行过阐述。
二：环境土壤学的研究对象与内容
在地球表面的环境要素中，即在气圈、水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈中，土壤圈是最活跃的，因为土壤圈不仅与其它圈之间进行着物质和能量的交换，而且土壤圈对环境的自净能力和容量有着重大的贡献；同时也因为土壤圈在较大程度上制约着进入环境中化学物质的归宿，控制化学物质进入食物链的数量的速率，因此环境土壤学的研究对象应包括整个土壤圈。
土壤一旦被污染，尤其是污染物超过了一定的负载容量后，就会影响生物量或造成残毒，降低食物链中农副产品的生物学质量，甚至可通过土壤介质进一步毒化空气和水质，直接或间接地危害人类的生命和健康；因此，研究化学物质对土壤—植物—动物(微生物) —环境—人类这一系统的影响及其转化、迁移和调控机制，为制定环境保护的管理对策和环境标准提供科学依据，应是环境土壤学的首要任务。它的研究内容主要包括：
1、土攘环境的现状及其演变 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，它包括土壤、植物的元素背景值、有机化合物的类型与含量、动物区系、微生物种群及活性等，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及图库，以保征研究资料的系统性、完整性、准确性和可比性。在土壤环境背景值研究中，既要注意总量，又应从形态
和生态学角度考虑，对土壤—植物系统的背景值进行综合的调查研究。
2、化学物质在土攘一植物一动物(微生物) 一人类系统中的反应行为，它包括化学物质在该系统中的迁移、转化、毒性、归宿及其影响因素的研究。土壤是重要的环境舱，高负载容量的土壤与低负载容量者相比，能够容纳更多的某一特定的污染物。土壤中毒害物质的生物有效性依赖于它们在环境中的反立行为和归宿。控制土壤中化学物质归宿的过程包括静电作用、吸附、解吸、沉淀、溶解、城化、还原、络合、催化、水解、异构比、光化学反应和生物过程等，研究这些过程及其影响因素有助于加深对土壤环境(负载) 容量研究这一系统工程的理解。在研究中应重视粘粒矿物的表面效应，土壤组份和性质与污染物迁移、转化、危害的关系，有机污染物的化学结构与在土壤中降解的关系、污染物之间的交互作用、反应动力学等。在综和研究的基础上确立土壤环境质量的指标体系和迁移、转化的数学模型。
3土壤环境与人类生存有着密切的关系
土壤既是生态环境的重要组成要素，又是农业生产最基本的生产资料，全球97%的粮食产自土壤，土壤是维系人类生存的物质基础。水土流失、环境污染、生态破坏、粮食危机等这些问题最终都集中在对土壤的侵害上。我国目前的土壤资源承载力，已经超过其合理的人口承载量约2.5亿人，到2000年全国人口有可能超过14亿，土壤环境将面临更大的压力。土壤一旦受到污染，不仅很难得到恢复，而且很有可能造成食物链的污染，从而危害人体的健康，如汞、镉等通过这种途径致害的事例颇多。“八大公害事件”中的“骨痛病事件”就是一起因土壤受到重金属镉污染，产生出含镉大米，通过食物链进入人体造成数百人死亡的典型事件。
土攘环境与人体健康主要研究土壤异常与地方病的关系，研究与人类和动物健康有关的疾病和营养问题的土壤因素，这些因索与土壤地球化学和矿物学有关。矿物是微量元素的储藏库，矿物胶体能影响微量元素的生物有效性和动态变化。许多微量元素同动物营养、人类的健康和幸福有关。
4人为活动对土攘环境的冲击、对策及修复 研究土壤与温室效应和全球变化的关系、经济开发与土壤生态环境的演变、工矿开发和重大工程对土壤环境质量的影响、污草对持久农业的潜在冲击、土壤环境质量监测、废水和固体废物的土地处理等，通过这些研究提出防治措施。
三：环境土壤学研究现状与进展
1 环境土壤学的发展
环境土壤学的主要任务是研究人类活动引起的土壤环境质量变化及由此对农业生产、生态环境、人体健康等产生的影响，并探索调节、控制与改善土壤环境质量的途径、有效防治技术与治理方法。
环境土壤学的发展大体可划分为以下三个发展阶段：
1) 起步阶段(50～60年代末) 为环境土壤学萌生初期，主要引用传统土壤学的研究方法对出现的土壤环境问题寻求解决办法，如城市污水的农田灌溉、工业废渣的农业利用(研制钢渣磷肥、施用粉煤灰) 、土壤污染物分析测试方法探索及局部土壤污染的治理等，这时的环境土壤学尚未形成完整而独立的科学体系。
2) 发展阶段(70～80年代末) 进入70年代环境土壤学研究内容日趋丰富，从土壤环境背景值研究起步，分析元素由最初的几种主要有毒重金属元素扩展到60多种化学元素，研究区域从若干重点城市到主要农业区，“七五”期间发展到全国除台湾以外的30个省市自治区并注意了背景获取和实际应用相结合，同时开
展对主要土壤的环境容量、污染承载负荷、污水土地处理系统研究、土壤环境质量评价、土壤污染发生机制、各种污染物在土壤中的迁移转化行为与危害、控制土壤污染的工程技术与方法等方面的研究.
3) 逐渐完善阶段(90年代以后) 环境土壤学研究的深度和广度都有大的扩展，以土壤重金属污染研究为例，宏观上扩展到大范围、州际的分布、迁移规律和动态变化，微观上研究重金属对生物的毒害机理从个体水平、组织水平、细胞水平发展到分子水平。在继续研究污染物在土壤—植物系统迁移转化和累积规律的同时，开始关注污染物累积所引起土壤环境质量的变化、以及这一变化对生态系统结构、功能和人体健康的影响，多种元素多种污染物的交互作用和复合污染开始涉及土壤环境与温室气体排放的关系研究取得进展，在污染物迁移化方面开始重视土壤胶体的影响和作用，包括①对土壤背景值的影响②对土壤负载容量的影响③对酸雨危害的影响④对污染物化学行为的影响等。
四：土壤环境研究在环境科学中的作用
1土壤是自然环境的重要组成部分
土壤圈处在地球表面，它是地球系统的组成部分，既是该系统的支持者，又是它的产物。它支持和调节生物圈中生物过程，提供植物生长的必要条件，影响大气圈的化学组成、水分与热量平衡，影响水圈的化学组成和降水在陆地和水体的重新分配，土壤作为地球的皮肤，对岩石圈有一定的保护作用，而它的性质又受到岩石圈的影响。土壤圈物质循环是指土壤圈内各种元素的迁移与物质交换过程，其中包括：(1)土壤圈与生物圈的养分元素循环，主要表现为元素被植物吸收的生物迁移与交换；(2)土壤圈与岩石圈的金属元素循环，主要表现为以岩石为基础的成土过程中元素的迁移与物质循环(3)土壤圈与水圈的物质循环主要表现在水分运动及其对土壤圈元素的迁移作用(4)土壤圈与大气圈的大量气体及痕量气体的交换。
2土壤对水体和大气环境质量的影响
人们对于水体和大气环境比较重视，这是因为它们的污染比较直观，严重时通过人的感官即能发现。但人们往往忽视了土壤对水体和大气环境质量的制约作用。在某种意义上说，水的质量主要取决于土壤，这是因为土壤可控制水中有害物质的浓度，土壤与有害物质的反应包括：(1)土壤是一种含有固体和水的不均匀活性物质，这些固体具有独特的物理和化学性质，具有一定的化学活性，从而影响水中有害物质；(2)土壤是具有大的表面积的固体，可作为多种物理和化学反应的媒介，如过滤、残留、吸附、水解、氧化、还原及多种固定反应，水始终与土壤表面紧密接触，因而不难理解水、土壤环境质量之间的相互关系；(3)土壤含有大量的水，因而在土壤中亦可发生许多水化学反应如多氯联苯在土—水体系中往往在土壤颗粒表面吸附得十分牢固。但在油性溶剂中却难于吸附；(4)土壤含有大量的微生物，它们所具有的各种各样的酶可催化有机和无机分子的转化与降解；(5)土壤具有一定的孔隙，是许多挥发性有害物质的通路；(6)土壤体系中可能有多种反应同时出现，对许多有害物质来说，土壤是一个复杂的缓冲体系，它缓冲了水中许多有害物质的浓度。物理、化学和生物反应首先抑制了水中有害物质的浓度，但如果有害物质保持在土壤的交换位和有机质与矿物的吸附位上，则有可能重新释放到水中。
五：环境土壤学研究展望
土壤环境问题是未来土壤科学和环境科学研究的重要课题，保护自然环境，与自然相协调地利用土壤资源，防止土壤污染与退化，提高土壤肥力与土地生产
力，从而促进农业持续发展是未来环境土壤学研究的中心问题，21世纪世界土壤学的研究前沿在很大程度上偏重于环境土壤学，展望未来，下列几个主题应给予足够的重视：
1) 继续探讨土壤环境保护研究在整个环境保护中的作用与地位；
2) 土—水—植物系统中的元素循环与环境质量的关系；
3) 经济开发对土壤生态环境的破坏与重建；
4) 土壤与水质和大气环境质量相互关系研究；
5) 污染土壤的改良和污水土地处理等实用技术的研究；
6) 土壤生态优化的一般原理与应用技术；
7) 污染物在土壤—植物—动物—人类食物链的传递与危害机理；
8) 以土壤为中心的农业资源污染控制技术。
参考文献：
1高拯民，环境土壤学，中国大百科全书(环境科学) ，1983，P200一201。
2高拯民，我国土壤环境保护科学研究现状与展望。L 壤学报，]989，26:262一272。
3陈家坊等. 化学物质的土壤化学行为与环境污染研究展望。环境化学，1988，7(2):8一12。 4 刘培桐. 环境科学概论. 北京:水利出版社,1984
5夏增禄等. 土壤元素背景值及其研究方法. 北京:气象出版社,1987
6牟树森, 青长乐. 环境土壤学. 北京:北京农业出版社,1993
7张彭福, 张乃明. 农业与环境协调发展. 北京:中国农业科技出版社,1995