那么，月壤和地球土壤有啥不同？它能用来种菜吗？咱们嫦娥系列得到的月壤研究成果和 阿波罗登月 带回来的月壤研究成果完全一样吗？为什么一定要取得月壤？
实际上，除了嫦娥五号带回来了珍贵的月壤，嫦娥四号登月之后通过不少仪器也对月壤做了研究。这样说的话，嫦娥四号的新发现是什么？为什么说这一发现让大家判定嫦娥四号带回的月壤与美国的差别大？ 月壤中仅1吨就价值637亿的罕见物质 ，到底是什么呢？
在科学家表示 嫦娥五号带回来的月壤十分干燥 ，并 不适合种菜 之后，许多人表示非常遗憾。不过，咱们的嫦娥四号最新发现已经出炉，它到底发现了些什么？
原来， 哈尔滨工业大学国家实验室、中科院航天信息研究所、加拿大瑞尔森大学 等多个单位联合对嫦娥四号的月球 探索 数据进行研究，得到了有关月壤的喜人新发现。他们新发现整理归纳之后把名为 《“玉兔二号”月球车2周年的月球背面移动与科学 探索 》 的论文发表在了著名期刊《Science Robotics》上，引起了人们的激烈讨论。
嫦娥四号并没有采集月壤样品并带回地面，但是它在探测过程中却获得许多宝贵的数据。 月球车玉兔二号 之上装着三台仪器，分别是 全景相机、探月雷达、成像光谱仪 ，它们对后续获得更多的月壤数据起到了关键性的作用。并且 嫦娥四号的着陆区在冯·卡门撞击坑中 ，可以探到月球遭遇撞击的 历史 。
此次论文披露了最新的发现，即这里的月壤相较于美国阿波罗登月计划中的月壤应该 承压的能力更强 。这一发现是根据 玉兔二号运动时与地面的作用信息 得到的，并且根据图像的拍摄可以看出，咱们的玉兔二号在行进过程中车轮上粘上了不少月壤， 这些月壤呈现出“块状”的特征 。
这不禁让研究人员很奇怪，毕竟 中国首辆月球车“玉兔号” 在 探索 月表的行进过程中，轮子基本没有被土粘到过。对于这一点，研究人员得出了这样的结论，这里的 月壤“内聚力”明显更强 ，里面应该有不少 凝集物 。
而前面说 此处月壤的承压能力更强 ，其特性与咱们地球上的沙壤土更像。按理来说，沙壤土应该是不容易粘连的，可嫦娥四号在这里测得的月壤数据却这么诡异，因此还有许多的问题等待人们解开。
这项发现表现出 中国测得的月壤数据与美国的差别很大 ，这是否说明美国的 “阿波罗登月造假” 并非空穴来风呢？倒也不能，因为 嫦娥四号登陆的位置和阿波罗计划登月的位置不一样 。在不同的地质条件下，月壤呈现出很大的差别是很正常的。除了有差别性存在，还有相似性存在。
所以 不能因为不同地区月壤数据的不同 ，就直接断言阿波罗登月是假的。
不过可能会有人认为，美国的月壤可能是 探测器带下来的 ，这样的话他们也不能用月壤证实他们的清白。这样说也有道理，这些年阿波罗登月的疑云一直挥散不去，可能只有等到 未来其他国家成功实现载人登月 ，找到当年他们登月的痕迹，才能彻底的解开这个谜题了！
说起来， 为什么人类对月壤一直这么热衷呢？ 当年美国送给我国1克，都能成为科学家们的研究重点，所以月壤到底有什么用处呢？
首先，人类现在的 科技 程度尚且 不能支持我们大规模的开发月壤 ，所以想将月壤作为新能源，还有一段非常艰难的路要走。那么，既然都不能开发，为什么我们还要费劲儿地将月壤运回地面，做这么多的研究呢？
原来研究月壤对于 探月工程来说有着至关重要的作用 ，为什么这么说呢？因为月壤和地球土壤的差别是很大的，比如咱们在上文说最新的论文披露的嫦娥四号月壤新发现，就能看出 月壤的特性有时难以捉摸 。
至于为什么会出现这种情况，其实跟 月球上的地理环境有关 ，那里不仅 没有大气也没有生物 ，所以月壤的形成和演化和地球土壤形成演化的过程可谓是天差地别。
如果想 按照地球土壤的基本情况去设计“探月计划” ，那必然是会失败的。要知道探月计划中不管是月球车着陆行进还是未来实现载人登月， 月壤的特点对探月仪器和宇航员的行走都有影响 。举个例子，像嫦娥四号发现月背的月壤有着超强的“内聚力”，那是否意味着人在那里行走的话会出现“陷落”的情况呢？这很难说。
并且由于 月球的重力很弱 ，所以月壤颗粒的 电磁性是有改变的 。简言之，它们看起来和咱们地球的土壤差不多，可是却非常的尖利，如果不注意的话，很可能会被划伤。
此外研究 月壤其实也可以揭开地球身世之谜 ，毕竟作为咱们地球的卫星，月球伴着地球走过了无数“荒芜”的岁月。岁月的痕迹在地球上已经找不到了，但是月壤中却有着不少来自地球的物质，通过这些物质， 我们可以回顾古老地球的 历史 。
说到这儿，想必大家都明白了，月壤之所以一直是科学家眼中的“香饽饽”，是因为它确实有着很重要的作用。当然，月壤中某些物质的价值也是人类重视它的原因，要知道通过多次 探索 研究，月球上的罕见物质 氦-3 ，一吨就值637亿。
许多人可能表示这物质怎么能贵的这么离谱呢？难道说咱们地球上就没有吗？
氦-3之所以身价这么高，是因为它可以作为 可控核聚变的燃料 。对于可控核聚变，许多人可能不了解，它相当于现阶段全 世界最重视的一种新能源 。如果能够实现，那么未来我们将 步入完全不同的时代 。
所以作为可控核聚变燃料的氦-3一下就成为了各国都想要的资源，毕竟 它在聚变过程中产生的辐射很小 ，是清洁安全的燃料。可是这种物质在地球上实在是太稀少了，总量大约为 2 10^4千克 ，这对人类来说怎么可能够用呢？
可是后来人们通过研究月壤，发现 由于没有大气和磁场的保护 ，月壤和太阳风粒子的亲密接触就显得十分容易。正因如此， 月壤中含有丰富的氦-3 。
要知道，各国因为石油资源在这些年间都发生过多少的摩擦。未来， 不可再生的石油肯定是会枯竭的 ，到那时哪个国家先掌握了高新能源技术，就拥有了更多的话语权。
所以氦-3的价格才会这样水涨船高，如果未来人们真的能去 月球“采矿” 的话，在有足够能源的支持下，人类的 科技 将会迎来 飞跃式的发展 。
月亮对于我们人类来说是非常重要的，通过月亮能够探究出月球表面是否能够有生物存在，是否适合人类居住。
月壤本身就是资源，里面含有丰富的铁、金、银等矿物颗粒，是核聚变最理想原材料，不会有辐射，不会对环境有害
科学家首次用月壤种出植物
科学家首次用月壤种出植物，在这项实验中，科学家们利用月球表面材料（称为“ 月壤”）的样本，在地球上成功地种植植物。月壤中的植物显示出生长缓慢，科学家首次用月壤种出植物。
据美国有线电视新闻网(CNN)、今日美国等外媒报道，5月12日发表在《通讯生物学》杂志上的一项新研究显示，佛罗里达大学的研究人员首次在NASA阿波罗登月计划任务期间收集的月球土壤中种出了植物。这是植物第一次在月球土壤中发芽生长，为在月球上种植提供氧气和食物的植物奠定了基础。
佛罗里达大学负责研究的助理副校长、该研究的合著者之一罗布·费尔表示：“这是一个关键发现——植物在月球土壤中生长。这非常令人震惊，因为植物从来没有去过月球，种子也从未适应过在那里生活。”
酝酿15年的实验
拟南芥从月球土壤中发芽 CNN图
这是一项酝酿已久的实验，自研究人员首次提出月球样本的建议和要求以来，已经过去了15年，该请求终于在18个月前获得批准。
研究小组要求NASA提供阿波罗17号任务期间收集的4克月球土壤。NASA阿波罗样品策展人瑞安·齐格勒看到了从不同的阿波罗任务中提供更多样品的科学价值，最终提供了从阿波罗11号、12号和17号任务中收集的月球土壤，共12克。
研究人员使用了通常用来培育细胞的器皿作为“花盆”，每一格填充1克月球土壤，再添加营养物质和水，然后撒下一些拟南芥的种子，拟南芥是一种原产于欧亚和非洲的小型开花植物。
同时，拟南芥的种子也被种植在模拟月球土壤的合成物质和火山灰中，以便和月球土壤种植的植物做对比。
好消息和坏消息
到第16天，在火山灰中生长的植物（左）与在月球土壤中生长的植物（右）之间存在明显的物理差异。 CNN图
这项研究的好消息是，所有的种子都发芽并开始生长了。
但坏消息是，在第一周之后，月球土壤的粗糙度和其他特性对这些植物造成了很大的压力，以至于它们的生长速度比种植在模拟月球土壤中的幼苗要慢。
拟南芥的幼苗在适应月球土壤时表现出挣扎的迹象。与模拟月球土壤中生长的植物相比，播种在月球土壤中的植物生长得更慢、更小，并且表现出更多的压力迹象，例如色素沉着和压力相关基因的表达。
虽然在月球土壤中种植的植物都在发芽生长，但在阿波罗11号样品中生长的植物比在阿波罗12 号和17号样品中的植物表现更差，这表明月球土壤之间也存在差异。
阿波罗11号样本暴露在太阳和宇宙辐射的时间最长。研究人员推测，长期高能轰击的影响可能使月球风化层对生物学特别敏感。月球表面经常受到宇宙辐射和太阳风的轰击，还有铁粒子和微小玻璃碎片的影响，所有这些元素都会影响植物的生长。
后续研究
研究人员在LED灯下种植种子 CNN图
研究人员希望进行后续研究，了解在月球环境中种植植物是如何改变月球土壤的，以及如何启动月球温室等问题。
进一步的研究还可以帮助研究人员确定在月球土壤中种植植物的`最有效方法。研究人员还想要清楚地了解这些植物的营养价值，以及它们是否受到土壤的影响。
虽然拟南芥是可食用的，但它不好吃，也不被认为是一种粮食作物。但它与西兰花、羽衣甘蓝、芜菁和花椰菜属于同一植物科。
美国国家航空航天局航天仿生学首席科学家巴塔查里亚认为植物生长的发现“相当令人兴奋”，并表示该研究为科学家提供了许多后续机会。
巴塔查里亚在一封电子邮件中写道:“我们需要研究如何让植物在风化层基质中生长得更好。例如，我们是否需要添加其他组件来帮助植物生长，如果需要，它们是什么？是否有其他植物能更好地适应这些风化层基质，如果有的话，哪些特性使它们更能适应这些环境？”
“这就是科学令人兴奋的地方，每一个新发现都会带来更独特和变革性的结果，然后我们可以利用这些结果来帮助提高我们未来太空探索任务的可持续性！”
科学家表示，理想的情况是，未来的宇航员可以利用月球的可用土壤资源进行室内种植，而不是建立一个水培系统。在月球上种植植物是在月球上长期停留的关键，它不仅能为宇航员和其他访客提供食物，还有助于提供干净的空气和水。
据CNET报道，根据一项新研究，当美国宇航局在未来几年将 Artemis 宇航员送回月球表面时，他们有望能够种植自己的蔬菜。这只是一项历史性实验的结果之一，在这项实验中，科学家们利用月球表面材料（称为“ 月壤”）的样本，在地球上成功地种植植物。
与芥菜有关的植物拟南芥 (Arabidopsis thaliana) 的种子被放置在半个世纪前在三次不同的阿波罗任务中收集到的微小月壤样品中。虽然这些种子发芽并生长，但它们并没有完全茁壮成长。
佛罗里达大学的Stephen Elardo在周三的新闻发布会上说：“月球土壤没有很多支持植物生长所需的营养物质。”
Elardo是周四发表在《通信生物学》杂志上的一篇介绍该研究的论文的共同作者，其他作者还有 Anna-Lisa Paul和 Robert Ferl。
虽然这些植物的生长方式表明它们受到了压力，但它们仍然相对迅速地找到了方法，在团队为它们提供光照、水和营养物质的帮助下。
“两天后，它们开始发芽了！”同时也是佛罗里达大学园艺科学教授的 Paul在一份声明中说。“所有东西都发芽了。我无法告诉你我们是多么的惊讶！每种植物--无论是月球样本还是对照组，都是如此--直到第六天看起来都一样。”
在第一周结束时，月壤中的植物显示出生长缓慢，根部和叶子发育不良，还有一些红点。后来的遗传分析将证实这些绿色植物处于压力之下。
月壤的颗粒非常细小，呈粉状，但这些颗粒也有锋利的边缘。呼吸月球尘埃会损害肺部，而且这些东西对植物生命也不是特别好。
Paul补充说：“最终，我们希望利用基因表达数据来帮助解决我们如何能够改善压力反应，使植物--特别是作物--能够在月球土壤中生长，而对其健康影响很小。”
Ferl说，在月球上种植植物是在月球上长期停留的关键，它不仅有助于为宇航员和其他访客提供食物，还有助于提供清洁的空气和水。
“当我们去某个地方的太空时，我们总是带着我们的农业，”同样来自佛罗里达大学的 Fer说。 “显示植物将在月球土壤中生长，实际上是朝着这个方向迈出的一大步。”
根据周四发表在《通讯生物学》上的一项研究，研究人员有史以来第一次利用月球土壤成功种植植物。资助这项研究的美国宇航局表示，这一发现为未来在月球栖息地收获植物铺平了道路。
该研究的作者之一罗布·费尔周四说，“我们想做这个实验是因为，多年来我们一直在问这个问题：植物会在月球土壤中生长吗？事实证明，答案是肯定的。”
佛罗里达大学的研究人员从美国宇航局获得了月球土壤，也称为月球风化层来进行实验。少量土壤样本来自阿波罗 11 号、12 号和 17 号登月任务。
研究人员在塑料板中使用顶针大小的井，将大约一克月球土壤盆栽，用营养液润湿并添加 thale cress 种子，一种也称为拟南芥的植物，原产于欧亚大陆和非洲，易于种植。
NASA 表示，研究人员随后将托盘放入玻璃容器中，并每天添加营养液。对照组使用火山灰作为土壤。根据研究， 这些植物都在48到60小时内发芽。
“我们很惊讶，”该研究的另一位作者保罗（Anna-Lisa Paul）说，“我们没有预测到这一点。这告诉我们，月球土壤并没有中断植物发芽所涉及的激素和信号。”
但到了第六天，月球土壤中的植物开始生长不同于对照组的水芹。美国宇航局说，研究人员发现月球风化层植物生长缓慢，并显示出发育不良的根系。此外，有些叶子发育不良，色素沉着呈红色。
NASA 说，20 天后，植物的 RNA 测序显示，那些生长在月球土壤中的植物处于压力之下，并以植物在恶劣环境中通常会出现的方式做出反应。
“在遗传水平上，植物正在使用通常用于应对压力源的工具，例如盐和金属或氧化应激，因此我们可以推断植物将月球土壤环境视为压力”
这些植物对月球土壤样本的反应也不同。阿波罗 11 号的土壤中的植物不如其他两次阿波罗任务的土壤中生长的植物那么健壮。研究人员指出，每个任务都从月球上的不同区域收集土壤。
尽管如此，美国宇航局局长比尔尼尔森表示，这项研究对于了解植物如何克服地球上食物短缺地区的压力条件至关重要。
随着美国宇航局即将对月球南极进行的机器人任务，科学家们表示他们将继续研究月球土壤。
土壤学报，植物营养与肥料学报，土壤通报，土壤，土壤圈（英文），中国土壤与肥料，其他综合农学期刊均包括土壤学和植物营养学。国外的有science，nature，plant and soil， et al.
《土壤学报》是由中国土壤学会主办、中国科学院南京土壤研究所承办的中文（含英文摘要、图、表和关键词）核心科技学术期刊（双月刊）。它反映土壤学各分支学科有创新或有新意的、有较高学术价值的研究成果，主要刊登土壤科学及相关领域，如植物营养科学、肥料科学、环境科学、国土资源等领域中具有创造性的研究论文、研究简报、前沿问题评述与进展和问题讨论。
1土壤学报 中国土壤学会2土壤中国 科学院南京土壤研究所3土壤通报 中国土壤学会4中国水土保持 水利部黄河水利委员会5土壤肥料 中国农业科学院土壤肥料研究院、中国植物营养与肥料学会6水土保持通报 中国科学院、水利部水土保持研究所7土壤侵蚀与水土保持学报(改名为:水土保持学报) 中国科学院、水利部水土保持研究所8干旱地区农业研究 西北农业大学陕西省杨陵镇西北农业大学9植物营养与肥料学报 中国植物营养与肥料学会还有：PNAS ，SBB （soil biology and biochemistry），plant and soil
中国面临的最大环境问题及原因分析在环境污染中,空气污染和水污染是最大的问题.造成严重污染的原因很多,最主要的有八个方面的原因：1、发达国家的污染环境的企业,大量搬迁到发展中国家.我们一些地方政府,为了发展地方经济,大量引进这类企业,还给予各种优惠政策.2、国内一些中小企业,不重视保护环境.甚至净化污染物的设备只是摆设,是为了应付检查而设置的,平时随意排污.3、政府有关部门只追求经济指标,不顾老百姓的死活.凡是出现的重大污染事件,都与政府有关部门的渎职有关.4、对于造成污染的企业,处理不力.发生了大的污染事故,只是象征性的罚款,起不了警示作用,当地政府甚至于包庇纵容.5、对于洋垃圾走私的处理不力,以至于有的地方、有的人敢于从国外搞了洋垃圾来赚钱,却污染了自己的环境.6、城市的盲目扩大、发展,忽视公共交通,不切实际地发展私家车,造成交通堵塞,机动车尾气排放严重污染大气环境.7、农药、化肥的过量使用.8、城市垃圾没有好好处理,没有分类收集,造成垃圾污染.中国环境问题及水资源问题解决中国环境十大问题1、大气污染问题:2000年我国二氧化硫排放量为1995万吨,居世界第一位.据专家测算,要满足全国天气的环境容量要求,二氧化硫排放量要在现有基础上至少削减40%.此外,2000年中国烟尘排放量为1165万吨,工业粉尘的排放量为1092万吨.大气污染是中国目前第一大环境问题.2、水环境污染问题:中国七大水系的污染程度依次是：辽河、海河、淮河、黄河、松花江、珠江、长江,其中42%的水质超过3类标准（不能做饮用水源）,全国有36%的城市河段为劣5类水质,丧失使用功能.大型淡水湖泊（水库）和城市湖泊水质普遍较差,75%以上的湖泊富营养化加剧,主要由氮、磷污染引起.3、垃圾处理问题:中国全国工业固体废物年产生量达8.2亿吨,综合利用率约46%.全国城市生活垃圾年产生量为1.4亿吨,达到无害化处理要求的不到10%.塑料包装物和农膜导致的白色污染已蔓延全国各地.4、土地荒漠化和沙灾问题:目前,中国国土上的荒漠化土地已占国土陆地总面积的27.3%,而且,荒漠化面积还以每年2460平方公里的速度增长.中国每年遭受的强沙尘暴天气由50年代的5次增加到了90年代的23次.土地沙化造成了内蒙古一些地区的居民被迫迁移他乡.5、水土流失问题:中国全国每年流失的土壤总量达50多亿吨,每年流失的土壤养分为4000万吨标准化肥（相当于全国一年的化肥使用量）.自1949年以来,中国水土流失毁掉的耕地总量达4000万亩,这对中国的农业是极大损失.6、旱灾和水灾问题:20世纪50年代中国年均受旱灾的农田为1.2亿亩,90年代上升为3.8亿亩.1972年黄河发生第一次断流,1985年后年年断流,1997年断流天数达227天.有关专家经调查推测：未来15年内中国将持续干旱.而长江流域的水灾发生频率却明显增加,500多年来,长江流域共发生的大洪水为53次,但近50年来,每三年就出现一次大涝,1998年的大洪水造成了巨大的经济损失.7、生物多样性破坏问题:中国是生物多样性破坏较严重的国家,高等植物中濒危或接近濒危的物种达4000-5000种,约占中国拥有的物种总数的15%-20%,高于世界10%-15%的平均水平.在联合国40种世界濒危物种中,中国有156种,约占总数的1/4.中国滥捕乱杀野生动物和大量捕食野生动物的现象仍然十分严重,屡禁不止.8, WTO与环境问题:中国加入WTO将面临两方面新的环境问题.一方面是国际上的"绿色贸易壁垒".由于中国目前的环境标准普遍低于发达国家的标准,中国的食品、机电、纺织、皮革、陶瓷、烟草、玩具、鞋业等行业的产品将在出口贸易中受到限制.另一方面,由于国际市场对中国的矿产、石材、药用植物、农产品、畜牧产品的大量需求,可能会加重中国的生态、环境和自然资源的破坏.同时,中国可能成为国外污染密集型企业转移的地点和大量的国外工业废物"来料加工"的地点,这将极大地加重中国的环境问题.9、三峡库区的环境问题:三峡工程是中国目前正在实施的巨大的水利工程.该工程定于2003年开始发电.三峡建成后对地质环境、水资源环境、生态环境（涉及库区两岸和整个上游地区）的影响,以及如何有效防治库区污染是目前摆在三峡建设者面前的大课题.三峡工程已成为世界瞩目的环境问题.10、持久性有机物污染问题:随着中国经济的发展,难降解的持久性有机物污染开始显现.国际上今年签署了《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》,其中确定的首批禁止使用的12种持久性有机污染物在中国的环境介质中多有检出,中国是公约的签字国.这类有机污染物具有转移到下一代体内,并在多年后显现其危害的特点,也被称为"环境激素"或"环境荷尔蒙",危害严重.目前这类有机污染物广泛存在于工农业和城市建设等使用的化学品之中.下面就中国水资源问题以及解决方法加以论述资源有限中国水源短缺和水源污染问题,已成为全球最严重的地区,由于水资源短缺与过度开发及水污染问题加剧,目前城镇供水安全保障面临严峻挑战.中国的水资源非常有限,根本无法满足十三亿人口,目前人均水资源只有二千二百立方公尺,只是世界人均水资源的四分之一.由于水资源分布极端不均,主要集中在云南、西藏、青海等西部地方,而七大河川中的五大河流都严重受污染.在先天不足而又后天残缺的问题下,高速城市化又需要消耗大量水资源,这为水资源带来更巨大的压力.目前中国六百多个城市的污水处理率已达百分之四十五点七,但还有近三百个城市没有污水处理厂,绝大多数的镇没有污水处理厂,地下水污染严重；不少城市已建的污水处理设施运行状况不佳,污水处理的监管机制亟待建立.浪费严重专家指出,我国现在浪费水资源的现象十分严重.农业是水资源的浪费大户.在我国,“土渠输水、大水漫灌”的农业灌溉方式目前仍在普遍沿用,灌溉用水一半在输水过程中就渗漏损失了,耕地自然降水利用率只有45%左右. 因为现有用水设施技术落后,目前我国工业万元产值用水量为103立方米,日本只有6立方米;目前,我国工业用水的重复利用率仅为55%左右,而发达国家平均为75%—85%.城市居民生活用水不讲节约、铺张浪费的现象也十分严重.仅城市便器水箱漏水一项每年就损失上亿立方米.专家坦言,我国多数城市水资源实际漏失率全国平均数应在30%以上.建设节水型社会是唯一出路水利部长汪恕诚日前再次强调,建设节水型社会是解决中国水资源问题的根本出路.由43位院士和300名专家提交的《中国可持续发展水资源战略研究报告》认为,解决我国水的问题,核心是提高用水效率,建设节水型社会.建设节水型社会是解决我国水资源短缺问题最根本、最有效的战略举措,也是全面建设小康社会的重要支撑.实践证明,建设节水型社会是社会主义市场经济条件下解决干旱缺水问题唯一的选择.通过建设节水型社会,使资源利用效率得到提高,生态环境得到改善,可持续发展能力不断增强,促进人与自然的和谐相处,从而推动整个社会走上生产发展、生活富裕、生态良好的发展道路.专家也指出,目前,随着全社会节水意识的提高和政府相关措施的落实,在国民经济持续高速发展的情况下,全国年用水总量正在得到控制,用水效率在不断提高,节水工作已经初见成效.国民经济近年来以7%以上的速度增长,而全国年用水量(不含工业的重复用水量)并未出现大的变化,稳定在5500亿立方米左右.这主要是因为我国农业节水初见成效,工业用水实现“增产不增水”,万元工业增加值取水量年均递减9%中国面临着水资源的严重短缺和污染,人均水资源量为2100立方米,仅为世界平均水平的1/4；由于地区间和年际间分布严重不均衡,北方和沿海地区的水资源供需矛盾犹为突出.水利部部长汪恕诚形象化的表述是：“有河皆干,有水皆污”.造成这种现象有自然的因素,有人为的因素.据水利部大坝安全管理中心人士介绍,中国的水坝数量世界第一,全世界12万座的各类水库中,中国就占了一半.以淮河为例,治淮半个世纪,淮河流域建成大中小水库5300多座.在这些大坝的控制下,河流的自然水文性质被改变,水体稀释自净能力急剧下降.枯水季节,整条淮河基本不流动,成了死水,不仅“五毒俱全”,而且浓度极高.丰水季节,尤其上中游泄洪时,高浓度污染团顺流而下,形成令人难以置信的恶性污染.保护环境人人有责没过进口普卫欣天 猫
勤劳与卫生对个人及职场中的影响通过分析劳动卫生与环境卫生学学科的研究现状及发展趋势,揭示其对人群健康影响的发生,发展规律,为充分利用有益因素和控制有害因素提出卫生要求和预防对策,增进人体健..一、环境的构成环境是人类和生物赖以生存和发展的各种因素的总和。环境包括自然环境和社会环境。环境与人相互对立又相互制约，相互依存又相互转化。1、自然环境人类的自然环境又称物质环境，可分为两类，一类指天然形成的原生环境，如空气、水、土壤等；另一类是由于工农业生产和人群聚居等对自然施加的额外影响，引起人类生存条件的改变，称次生环境。它是危害人类健康的主要环境因素。2、社会环境社会环境又称非物质环境，是指与社会主体发生联系的外部世界。其主体包括个人和群体。社会环境是由政治制度、经济文化、教育水平、人口状况、人的行为方式等要素构成的，是人类通过长期有意识的社会劳动，加工和改造自然物质所创造的物质生产体系、积累的物质文化等所形成的环境体系。二、环境与健康1、大气污染对健康的危害（1） 空气污染物在短时间内大量进入人体，会导致急性危害。产生的原因，一是污染地区的气象条件发生了变化，大量污物积聚在低空，扩散不开；另一种是事故排放使大量有害物质短时间内进入大气，造成严重污染。（2） 慢性危害长期生活在低浓度污染的空气环境中，机体可受到慢性潜在性危害，使慢性呼吸系统疾病的发病率增高。如目前吸烟引发肺癌、石棉引起石棉肺、二氧化硅致矽肺等已为人们所共知。（3）致癌作用空气污染物的致癌作用是慢性危害的又一表现，是现代肺癌发病率增高、死亡率增加的重要原因之一。2、水体污染对健康的危害水是人体的基本成分，也是生命活动、工农业生产不可缺少的物质，水是一种宝贵的自然资源。水体是以陆地为相对稳定边界的天然水域。如果外界许多物质被混入天然水源，降低了水质，通过稀释、混合、挥发、沉淀等物理方法，氧化、还原、酸碱中和、化合、分解等化学方法，以及水生生物对有机物的降解作用过程，使杂质下降，这就是水体的自净能力。当排入水中的物质量超过水体的自净能力，使水质物理与化学性质发生改变，水质变坏，降低了水的使用价值，称之为水体污染。3、土壤污染对健康的危害土壤受到一定程度污染后，土壤有一定的自净作用。当土壤被有机性废弃物或毒物所污染，其含量超过土壤本身的自净能力，就形成了土壤污染。土壤被污染后，对人体产生的影响大都是间接的。主要通过土壤——植物——人体或土壤——水——人体这两个基本环节对人体产生影响。对健康的影响有如下几个方面：（1）引起中毒；（2） 诱发癌症；（3） 传播疾病4、噪声对健康的影响凡是干扰人们正常休息、睡眠和影响人们正常工作、学习、思考和谈话等不协调的声音，均属噪声。我国规定每天工作8小时岗位的噪声强度：新建企业不得超过85分贝，现有企业适当放宽至90分贝。4,生活生产中主要噪声源有：（1）工业噪声：来自工厂各种机械和高速设备的撞击声和马达轰鸣声，如织布机、风动工具、冶炼设备、球磨机、锻压、电锯以及建筑工地的搅拌机、打桩机等产生的噪声。（2）交通噪声：主要来自各种车辆、火车、飞机、轮船等在发动和运行中产生的噪声。（3）生活噪声：主要来源是集贸市场的嘈杂声，娱乐、体育场所和宣传工具的高音噪声，家庭的收录机、电视机、洗衣机和缝纫机等发出的噪声。噪声对人体健康的危害可体现在神经系统、心血管系统和消化系统几方面，但对神经系统的作用最直接。长期接触噪声对人体神经系统产生不良影响，主要表现为听力下降；噪声还可引起头痛、头晕、耳鸣、心悸及睡眠障碍等神经衰弱综合症；对心血管系统损害主要表现出心率加快或减缓、血压不稳；对消化系统可引起胃肠功能紊乱、食欲减退、消瘦、胃液分泌减少、胃肠蠕动减慢等。5、社会环境对人体健康的影响社会环境对人们健康的影响、制约作用是巨大的，作为社会人口中正经历着生长发育和社会化过程的高中学生这一群体来说，也毫不例外地深受社会环境的影响和制约。环境给人类的生存和发展提供了一切必要的条件，而人类通过调节自身以适应不断变化的外界环境；同时也不断地改造环境，创造有利于自身生存、发展的环境条件。人类对环境的改造能力越强，环境对人类的作用就越强。人类在改造环境的同时，也将大量的废弃物带给了环境，造成了环境污染，对人体健康产生了不良影响甚至危及生命。1）大气污染对健康的危害 ① 空气污染物在短时间内大量进入人体，会导致急性危害。产生的原因，一是污染地区的气象条件发生了变化，大量污物积聚在低空，扩散不开；另一种是事故排放使大量有害物质短时间内进入大气，造成严重污染。 ② 慢性危害 长期生活在低浓度污染的空气环境中，机体可受到慢性潜在性危害，使慢性呼吸系统疾病的发病率增高。如目前吸烟引发肺癌、石棉引起石棉肺、二氧化硅致矽肺等已为人们所共知。 ③ 致癌作用 空气污染物的致癌作用是慢性危害的又一表现，是现代肺癌发病率增高、死亡率增加的重要原因之一。实验证实，有30余种空气污染物具有致癌作用，其中最突出的是多环芳烃化合物，以3，4-苯并芘为代表。它是煤炭、石油、天然气、木材等燃烧不完全所形成的一种高活性致癌物，在煤烟、煤焦油、汽车废气、飞机尾气、柏油路灰尘中都能分离出3，4-苯并芘。某些元素如砷、铅、镉、铬、铍的致癌性已在动物实验中被证实。 （2）水体污染对健康的危害 水是人体的基本成分，也是生命活动、工农业生产不可缺少的物质，水是一种宝贵的自然资源。水体是以陆地为相对稳定边界的天然水域。如果外界许多物质被混入天然水源，降低了水质，通过稀释、混合、挥发、沉淀等物理方法，氧化、还原、酸碱中和、化合、分解等化学方法，以及水生生物对有机物的降解作用过程，使杂质下降，这就是水体的自净能力。当排入水中的物质量超过水体的自净能力，使水质物理与化学性质发生改变，水质变坏，降低了水的使用价值，称之为水体污染。 （3）土壤污染对健康的危害 土壤受到一定程度污染后，由于土壤的机械作用和物理、化学、生物化学作用，使病原体杀灭，有机物质被分解和合成，在卫生学上无害且能被植物利用的腐殖质和无机盐，这就是土壤的自净作用。当土壤被有机性废弃物或毒物所污染，其含量超过土壤本身的自净能力，就形成了土壤污染。土壤被污染后，对人体产生的影响大都是间接的。主要通过土壤——植物——人体或土壤——水——人体这两个基本环节对人体产生影响。对健康的影响有如下几个方面： ① 引起中毒 工业“三废”中排出的废水含有铅、镉等重金属毒物，灌田后可以通过稻米造成慢性镉中毒（疼痛病）和铅中毒；含砷、汞农药污染土壤引起慢性砷中毒和汞中毒；“三废”和农药污染土壤后，再经雨水冲刷而污染地面水和地下水，人们通过饮水、食物以及家畜通过饲料都可引起中毒。 ② 诱发癌症 近年来的研究进一步证实，镉、苯氧除草剂和氯酚农药等对人有致癌作用。土壤受到放射性污染，通过对人体的外照射和内照射（经呼吸道和消化道）操作，除诱发癌症外，还会导致头昏、乏力、脱发、白细胞减少或增多等病症。 ③ 传播疾病 被含有病原体的粪便、垃圾和污水污染的土壤，可成为有关疾病的传播媒介，如伤寒、副伤寒、痢疾、结核病等。还有破伤风、气性坏疽、肉毒杆菌等能在土壤中长期生存，成为人们感染这些疾病的重要来源。 （4）噪声对健康的影响 凡是干扰人们正常休息、睡眠和影响人们正常工作、学习、思考和谈话等不协调的声音，均属噪声。我国规定每天工作8小时岗位的噪声强度：新建企业不得超过85分贝，现有企业适当放宽至90分贝。生活生产中主要噪声源有： ① 工业噪声：来自工厂各种机械和高速设备的撞击声和马达轰鸣声，如织布机、风动工具、冶炼设备、球磨机、锻压、电锯以及建筑工地的搅拌机、打桩机等产生的噪声。 ② 交通噪声：主要来自各种车辆、火车、飞机、轮船等在发动和运行中产生的噪声。 ③ 生活噪声：主要来源是集贸市场的嘈杂声，娱乐、体育场所和宣传工具的高音噪声，家庭的收录机、电视机、洗衣机和缝纫机等发出的噪声。 噪声对人体健康的危害可体现在神经系统、心血管系统和消化系统几方面，但对神经系统的作用最直接。长期接触噪声对人体神经系统产生不良影响，主要表现为听力下降；噪声还可引起头痛、头晕、耳鸣、心悸及睡眠障碍等神经衰弱综合症；对心血管系统损害主要表现出心率加快或减缓、血压不稳；对消化系统可引起胃肠功能紊乱、食欲减退、消瘦、胃液分泌减少、胃肠蠕动减慢等。 （5）社会环境对人体健康的影响 社会环境对人们健康的影响、制约作用是巨大的，作为社会人口中正经历着生长发育和社会化过程的高中学生这一群体来说，也毫不例外地深受社会环境的影响和制约。我国现有80多万所中小学校和1 000多所高等院校，在校学生2亿多人，约占我国人口的1/5以上。他们不仅在社会人口比例中数量大，更重要的是代表着人类的未来，是民族振兴、国家富强的希望所在。因此，研究影响他们健康成长的各种社会因素，特别是家庭环境、学校环境、同辈群体和社会政治、经济、文化环境的影响，为其在走上社会以前打下良好的身心健康素质基础，具有重要而深远的意义。
水分迁移是土壤冻结过程中各种势能综合作用下的质量迁移，整个进程十分复杂。如果把土体与其所在的环境作为一个体系来看，则土中水分处于不断的运动状态，参与大气、地表及下伏水层的水文大循环。从形态学观点来看，土壤中水分的运动取决于控制水分的各种力的变化，包括土粒对水分的吸引力、水的表面张力、重力、渗透压和水汽压等。土中水的运动形式主要有渗入、毛管水上升、蒸发和汽化、水汽扩散、薄膜水迁移、毛管水迁移和地下水流动等。图6-3列举了土中水分分布的物理模型。由图6-3可见，土壤中的矿物颗粒外围主要有三层水膜：吸湿水、薄膜水和毛管水。土中孔隙完全被水充满，即土处于饱和状态时（模型1），冻结状态下土中只有液态水和固态水；土中孔隙未完全被水充满，即土处于非饱和状态时，土中存在气、液和固三种状态的水，而且毛管水可分为管状毛管水（模型2）和闭塞毛管水（模型3）两种情况。针对冻融条件下土壤水分迁移问题，许多学者各自提出自己的理论或假说，达14种之多，主要有：①毛细管作用理论：该理论认为水在毛细管力作用下，沿着土体中裂隙和冻土中的孔隙所形成的毛细管向冻结锋面迁移；②薄膜水理论：认为细颗粒土壤中，水的迁移以薄膜水运动为主，对冻土和融土都适用；③吸附-薄膜理论：它把吸附力和薄膜水迁移理论结合起来，水分从水分子较活跃、水化膜较厚处向水分子较稳定、水化膜较薄处移动等等。
经过几十年的研究、试验，特别是20世纪70年代以后，薄膜水迁移理论已为越来越多的学者所承认和接受（徐学祖，1991）。
薄膜迁移理论认为：介于冰和土壤颗粒间的未冻水膜的厚度是土壤温度的函数，在一定的温度下保持一定的厚度，靠近冰透镜体生长的水膜被吸入冻层，此处的未冻水膜变薄，这样原来未冻水-冰-土壤颗粒系统的平衡状态被打破。为了达到新的平衡，邻近温度较高、未冻水膜较厚处的水分必然向温度较低的未冻水膜处补充。这种迁移是一种水分连续从高温向低温、从薄膜水厚处向薄膜水薄处迁移的结果（见图6-4）。由上述可推论，水膜厚则迁移快，水膜过薄而失去连续性时，液态水停止迁移。粘性土中因土颗粒细小、比表面积大、孔隙小，水分迁移所受摩擦力大，且胶体易阻塞孔隙，但由于毛细势大，所以
图6-3 土壤中水分分布的物理模型
图6-4 土壤中薄膜水迁移示意图
水分迁移速度慢但迁移距离远。温度高表面张力和粘滞性小，温度低表面张力和粘滞性大，水分向温度低处迁移但其迁移速度将减缓。土中易溶盐含量高，表面张力大，虽有利于水分迁移，但水中摩擦力大又使迁移速度减小，同时冰点降低，不利于冻结过程中的水分迁移。该理论建立起土壤冻结过程中未冻水迁移与温度梯度之间的联系，为定量研究土壤冻结过程中的水分运动奠定了基础。非饱和土体中水分迁移量与饱和度密切相关，饱和度降低，水分迁移机制逐步由毛管水、薄膜水向气态水过渡。
薄膜水迁移理论，在冻融土壤水分的研究和生产应用中至今仍在起着积极作用，但由于土壤水形态分类本身的不严密性，该理论目前难以对土壤水分的分布和运动进行定量化研究。近年来，随着现代科学技术的发展，土壤水能态理论的研究以及在此基础上进行的采用数学物理方法对冻融土壤中水分运动的定量化研究不断取得新进展。
自然界的物质都具有能量。由于水分在土壤孔隙中的运动速度很慢，其动能一般很小，常忽略不计。所以，“土水势”就是土壤水分所具有的位能，即势能。对于所研究的冻融土壤系统来说，任意两点的土水势之差，即为此两点间水分运动的驱动力。土水势理论的引入，不仅从根本上解决了土壤水分迁移机制问题（即土壤水分由高土水势区向低土水势区运动，土水势梯度为土壤水分运动的驱动力），而且使采用数学物理方程定量研究土壤水分的时空展布和运动规律问题成为可能。
由于冻土介质的特殊性和土壤水分在其中运动的重要性，冻土中水分运动的研究受到世界上许多国家的重视。已经召开的七届国际多年冻土会议分别涉及到这方面的内容，美国公路研究部门及其他国家的类似组织已多次组织了有关专题会议，联合国教科文组织专门开办过寒区水土问题讲习班等等。据不完全统计，除我国外，目前开展这类研究的主要有前苏联、美国、加拿大和瑞典等十多个国家。近20年来，各相关学科的研究工作者从不同角度和研究目的出发，对冻融过程中土壤水、热迁移问题进行了多方位研究，取得了许多重要成果。
1.冻土学研究概况
冻土学的研究包括冻土物理学、冻土化学、冻土力学、工程冻土学、冻土环境学等学科。土壤冻融过程中水、热迁移问题属于冻土物理学的研究范畴。冻土物理学为冻土学的基础研究内容，其研究范围包括：冻土的基本物理性质、结构、构造，土壤冻融过程中的水分迁移、成冰作用及冻胀，盐分迁移及盐胀。
冻土学较为系统的研究始于19世纪末期。1890年俄国成立了冻土研究委员会，开始对冻土进行了比较广泛的研究。进入20世纪后在苏联时代，冻土学研究发展较快（崔托维奇，1985；费里德曼，1982），研究内容涉及到冻土物理学、冻土力学、土壤水热改良、工程稳定性等。在美国、加拿大等国，从20世纪开始，自然资源的开发利用直接推动了冻土学的不断发展。
1963年举行的第一届国际冻土大会（International Conference on Permafrost，简称ICOP），标志着冻土学的研究进入了新阶段。此后从1973年起每隔5年举行一次ICOP，以交流各国在冻土学领域的研究成果。在1983年举行的第四届ICOP上，由中、俄、美、加四国倡议成立了国际冻土协会（International Permafrost Association，简称IPA）。
我国的冻土学研究起步较晚，但发展较快，目前已跻于国际先进行列。我国主要的研究单位有：中国科学院兰州冰川冻土研究所，水利、公路、铁路、建筑等行业的设计、科研院所及相关的高等院校等。
中国于1982年成立了中国地理学会冰川冻土分会，并举办了全国冰川冻土学大会，交流国内外相关领域的研究成果，对推动冻土学的发展起了很大的促进作用。
2.地气界面间的水热交换研究
从能量平衡过程看，低层大气中所发生的各种物理现象，基本上都是在下垫面（如土壤、植被、水面等）影响下形成的。不同的下垫面具有不同的物理特性，在邻近下垫面的近地气层和土壤上层出现复杂的物质、能量交换过程，并对小气候的特点和形成规律产生重要影响。
下垫面由于吸收来自太阳的直接辐射和天空散射辐射（短波辐射）而升温，同时也因长波辐射而降温。短波辐射与长波有效辐射之差即为下垫面所获得的净辐射。白天，太阳短波辐射一般大于长波有效辐射，下垫面所获得的净辐射将通过向上的显热通量和向下的土壤热通量分别使近地层的空气、上层土壤增温；夜间下垫面净辐射为负，需要依赖近地层空气和土壤层来补充热量。因此近地层大气和土壤上层的温度状况受着下垫面的强烈影响。
下垫面是低层大气中水汽的主要源泉。当下垫面发生蒸散而将水汽输送到大气时，也要消耗大量的蒸发潜热。蒸发潜热也是下垫面热量平衡中的重要组成部分。当下垫面发生凝结现象时，会有相应的潜热释放。这种依赖于下垫面的水分循环过程对小气候的形成亦起着重要的作用。
近地气层中的温度和湿度的垂直分布与热量、水分的收支状况有关，因此下垫面向上和向下的热量输送、水分输送也是决定近地气层、土壤上层气候特点的基本因素。地气界面间的水热交换作为冻融土壤水热迁移的上边界条件，对于采用数学物理方法研究土壤水热迁移规律是必不可少的。
目前用于确定地气界面间水热交换通量的方法主要为微气象学方法，包括空气动力学法、能量平衡法、能量平衡-空气动力学法和涡度相关法等。这些方法在生产实际中均有一定的应用价值，但各有其优缺点。其中，能量平衡-空气动力学相结合的综合法考虑了下垫面和近地表大气的特性，具有很好的物理背景和依据，是了解地表水热交换动态变化过程及其影响因素的基本方法，在土壤水热耦合迁移过程的研究中，已得到了广泛的应用。
在不考虑土壤水平方向热交换量的情况下，根据能量守恒定律得出的下垫面的能量（热量）平衡方程为：
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动
式中，Rn为净辐射；G为土壤表面热通量；LE为土壤蒸发潜热通量；H为显热通量。
地表潜热通量LE、显热通量H与水热状况和近地表小气候有关，一般用阻抗模式来计算。Penman在1948年最早采用该方法研究潜在腾发，提出了著名的Penman公式。在潜在腾发的计算模式中，只考虑了大气边界层空气动力学阻抗ra。Monteith在1963年提出了表面蒸发阻抗rs的概念，为计算非饱和土壤水分蒸发开辟了新途径。
空气动力学阻抗ra取决于近地层空气的风速分布。当风速廓线近似于对数分布时，可近似认为这一层内的热量、水汽传输阻抗与动量传输阻抗ra相等，其值可根据大气紊流边界层理论计算。
受地气间温差所引起的浮力效应的影响，风速的对数廓线不再成立。此时，热量、水汽传输阻抗与动量传输阻抗不再相等，需要对其计算模式进行修正。Camillo和Gurney（1986）用大气稳定性修正因子表示这种影响，这两个修正因子与Monin-Obukhov长度有关；Acs等（1991）在土壤含水率和地表温度的耦合预报模型中采用该方法对大气稳定性进行了修正。
表面蒸发阻抗rs的确定比较困难，目前既无理论预测，又缺乏试验资料。林家鼎和孙菽芬（1983）认为，对于同一种土壤，蒸发阻抗变化主要与地表土壤含水率θ有关，而且与θ的某负次幂函数成比例，并根据实测数据给出了rs的经验表达式。Camillo和Gurney（1986）认为可将rs视为一个拟合参数，通过实测数据与模拟结果的比较来拟合rs，使计算和试验结果相吻合。据此，他们也提出了相应的rs与θ的经验关系。
在土壤水热迁移研究中，地表能量平衡方程（或与其他方程相结合）一般作为上边界条件来处理。在一定的时间、地点、气象条件下，地表能量平衡方程中的各分量均为地表含水率、温度和温度梯度的函数。一般情况下，表土水分在短时间内可认为保持不变，因此能量平衡方程仅是地表温度及其梯度的函数，对此可有不同的处理方法。其中一种是将该方程视为地表温度的非线性隐式方程，通过方程求解得到地表温度；另外一种是通过潜热、显热计算地表热通量，将其作为热方程的第二类边界条件。
3.冻融土壤水分运动问题的实验研究
1）室内实验研究
土壤水分运动规律的研究最早始于法国的Darcy，1856年他根据饱和沙土的渗透试验，得出了渗流通量与水力梯度成正比的著名的达西定律。1931年Richards将这一规律应用于非饱和土壤水，认为非饱和土壤水分通量ql可表示为：
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动
式中，Ψ和Ψm分别为土壤的总土水势和基质势；K（Ψm）为土壤非饱和导水率。
在冻土的研究过程中，水分通量一般采用上述表达式，但冻土基质势目前还不易测定。假设土壤基质势与冻土未冻水含量之间存在一一对应关系，那么冻土中的水分通量亦可用未冻水含量θu的梯度来表示：
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动
式中，D（θu）为土壤水分扩散率。
20世纪80年代，美国陆地寒区研究与工程实验室（US Army Cold Regions Research and Engineering Laboratory，简称CRREL）进行了一系列室内试验，以探索冻土中水分迁移的机理。Nakano等（1982，1983，1984a，1984b，1984c）、Nakano和Tice（1987）对等温条件下的水分迁移进行了室内实验研究，认为水分迁移通量取决于土壤总含水率（包括未冻水和冰）的梯度。
Konrad和Morgenstern（1981）进行了不同温度梯度下冻土中的水分迁移试验，根据试验结果得出了水分迁移通量与温度梯度ΔT成正比的结论，即：
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动
其中参数SP称为分凝势（Segreation Potential），它与具体的试验条件和土壤冻结速度、土壤含水率等因素有关。这一参数的复杂性使得其应用受到很大限制。
自20世纪70年代以来，中国科学院兰州冰川冻土研究所对土壤冻结特性、冻结条件下的水分迁移、成冰作用及冻胀、盐分迁移及盐胀等问题进行了大量的室内实验研究（Xu等，1985；徐学祖和邓友生，1991；徐学祖等，1995；Chen和Wang，1985，1991）。根据其研究结果，冻土中的水分迁移与冻结缘中的土水势梯度有关，而该梯度主要取决于土体的性质、边界条件、冻结速度和冻胀速度等因素。
根据上述试验研究结果，非饱和冻融土壤水分迁移的推动力主要包括土壤含水率梯度（土水势梯度）和温度梯度（Nakano，1991），二者既可以相互独立，也可以相互依赖。
到目前为止，对于冻土中水流问题的研究，多采用与土壤非饱和水流类似的方法，即引入土水势的概念（Hillel，1980；雷志栋等，1988），用能量观点进行。这样可以对土壤的冻结区、非冻结区进行统一分析，便于用数学、物理方法对冻土中水热耦合迁移问题进行统一研究。
2）室外试验研究
室外试验研究主要包括与农业水资源高效利用及土壤盐渍化改良有关的田间入渗试验、水热盐迁移试验和与工程建筑物冻胀防治等问题有关的现场试验。
冻融土壤的入渗特性的试验研究开始于20世纪60年代。Stoeckjer和 Wetzlllan（1960）认为冻融土壤的入渗特性与土壤冻结类型有关。把冻土分为水泥状冻结、多孔状冻结和粒状冻结三种类型。水泥状冻土多为细粒结构，土壤含水率较高，由许多复杂的薄冰透镜体组成，常为密实块状，类似于水泥地。粒状冻土颗粒粗，土壤含水率较低，冰晶在土粒周围聚集但彼此分离。多孔状冻土的特点介于以上二者之间。Sthecker和Weitzman（1960）曾用单环入渗仪测了三种类型冻土的入渗率，同质地土壤水泥状冻土入渗率极小，粒状冻土比未冻前入渗率更高。Boombny和Wang（1969）室内测定了不同初始含水率的土样在快速冻结条件下的渗透性，发现当土壤的饱和含水率和初始含水率之差小于0.13 m3／m3时，冻土属于水泥状冻结，其渗透性可忽略。
大多数学者认为影响冻土入渗特性的主要因素是冻结时的含水率。Kane和Stein（1983）用双环入渗仪在美国Alaska季节性冻土中做了不同含水率条件下的入渗试验，结果表明季节性冻土中的入渗曲线类似于非冻土，土壤初始含水率愈高，入渗率愈小。Lee和Molnau（1982）经分析入渗试验结果发现，土壤的稳定入渗率与冻结期土壤含水率具有很强的负相关关系。
土壤质地对入渗特性也有很大影响。瑞典农作土壤的质地主要为重粘土，其入渗率变化在0.004～5.0 mm/min之间（Kapotov，1972；Engelmark，1987）。低入渗率主要是由于土壤质地粘重和高含冰量导致的低渗透性造成的，而高含冰量除了受冻结期高土壤含水率的影响外，还受冻融期融雪水入渗、重新冻结的影响；高入渗率则是粘土冻结后形成宏观垂直裂隙的结果（Thunholm和Lundin，1989）。
Zuzel和Pikul（1987）用模拟降雨装置测定了茬地、冬小麦田和犁地在深秋冻结之前、冬季冻结期和春季消融期的入渗率。同质地土壤犁地入渗率最大，冬小麦田入渗率最小。比较冻前、融后的土壤入渗率，结果并无太大变化，说明不同耕作措施条件下的土壤并不因为冻结过程而改变其入渗特性。Pikel，Zuzel和Wilkins（1991，1992）做了土壤冻结期已耕地和未耕地在两个不同冻层厚度下的入渗试验。当冻土深度为0.12 m（小于耕作深度）时，已耕地土壤入渗率大于未耕地；当冻土深度大于0.35 m时，已耕地和未耕地土壤入渗率相差很小。
在冻土分布区，地面冻结、土壤入渗能力降低是融雪产生地表径流、水土流失的主要原因（Kalyuzhnyi，1980；Zuzel和Pikul，1987）。美国Alaska地区地表径流量占融雪水总量的25%～47%（Kane和Stein，1987），而在Oregon北部地区地表径流量占融雪水总量的4l%～49%（Zuze，1982）。为了减少水土流失、增加土壤入渗，许多学者研究了不同土地管理措施下的土壤入渗规律，为当地优化水土保持措施提供了依据。
近年来，我国季节性冻土分布区有关部门、科研院所的科技工作者，结合当地生产实际对冻土中水分、盐分迁移及水工建筑物冻胀防治等问题，进行了大量的野外现场试验及应用研究，取得了一批有意义的研究成果。朱强（1988）、Zhu（1993）研究了季节性冻土区的冻胀问题；内蒙古自治区水利科学研究所（1987）、Wang（1993）、赵东辉（1997）对冻结过程中土壤水分、盐分迁移进行了试验研究；张转放等（1992）研究了北京地区土壤在两种灌溉定额下的冻后聚墒特点；郭素珍（1996）对内蒙古河套灌区秋浇时间对水盐运移和农业环境的影响进行了试验研究；太原理工大学樊贵盛和郑秀清等（1997，1999，2000）、郑秀清等（2000，2001）、邢述彦（2002）在国家自然科学基金的资助下，从冬春灌溉用水管理的角度出发，研究了田间冻融条件下土壤的入渗特性；黄兴法等（1993）在山东禹成对冬春季节土壤水分、温度、盐分的变化过程进行了观测，并对其变化规律进行了分析；尚松浩等（1997）对北京地区越冬期土壤水热迁移规律进行了研究。
4.冻融土壤水分运动问题的理论研究
对于土壤中水流和热流问题的研究，在早期是相互独立进行的，二者分别建立了自己的理论体系，并在各自的研究领域对求解方法进行了较为深入的研究。
对于土壤非饱和流问题，将达西定律与水流连续方程相结合即可得到土壤水分非稳定运动的基本方程（Richards方程）
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动
式中，θ、t分别为土壤含水率、时间；其他符号同前。
土壤热流的研究始于20世纪40年代末期，将Fourier导热定律应用于土水系统，由能量守衡原理可得到土壤中热流的基本方程：
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动
式中，T、C、λ分别为土壤温度、体积热容量和导热率。
1957年Philip和de Vries开创了土壤水热耦合研究之先河。他们基于多孔介质中液态水粘性流动及热平衡原理，提出了水热耦合迁移模型（Philip和de Vries，1957；de Vries，1958）
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动
式中，q、ql、qv、qh分别为土壤中的总水分通量、液态水通量、水汽通量和热流通量；Dθ、DT分别为水分、温度梯度所引起的水分迁移的扩散率；ρl、Cl分别为液态水的密度和热容量；Dθv为水分相变时的扩散率；L为参考温度T0时的相变潜热。
以上模型考虑了温度梯度对水分运动的影响，水的相变及水分对温度的影响。
在Philip-de Vries模型的基础上，人们对土壤水热耦合问题进行了更广泛深入的研究。Kay和Groenvelt（1974）在水分运动方程中，以土壤含水率θ和温度T为独立变量，将含水率梯度作为土壤水分运动的驱动力，该项研究没有反映出土壤水分运动的物理本质，并且只适用于均质各向同性的土壤系统。Milly（1982）在此基础上，采用了以土壤基质势和温度为变量的土壤水、热耦合方程，使之能够适用于非均质土壤，并用有限元法模拟了等温、非等温条件下的土壤水分运动。de Vries（1987）对此前这一领域的研究进行了综合评述。Chung和Horton（1987）研究了地表有部分作物覆盖条件下土壤水热迁移。蔡树英、张瑜芳（1991）用该模型计算了不同温度条件下土壤水分的蒸发过程。土壤-植物-大气连续体（SPAC）中水热迁移的研究是土壤水热迁移问题的引深，目前已进行了大量的研究工作（Camillo等，1983；Van de Griend和Van Boxel，1989；康绍忠，1994；吴擎龙等，1996；李家春和欧阳冰，1996）。
冻融条件下的土壤水热迁移是一个多因素综合作用的复杂物理过程，对该问题的研究30多年来已取得重要的进展。自20世纪60年代以来，许多科技工作者对这一问题进行了研究，提出了各种各样的数学模型，这些模型大致可分为两类。第一类是在Philip和de Vries模型基础上建立起来的所谓机理模型（Harlan，1973）。在该模型中忽略了土壤中冰与水的相互作用，认为冻土中的未冻含水率仅与土壤负温有关，与总含水率无关，并与负温处于动平衡状态。土壤未冻含水率与负温的关系（亦称为土壤冻结特性曲线）需根据试验来确定，目前这类模型的应用较多。Harlan（1973）、Taylor和Luthin（1978）、O’neillomd and Miller（1985）等对土壤冻结条件下的水热迁移进行了数值模拟，Jame和Norum（1980）用本质上近似于Hanlan的模型模拟了水平土柱冻结状态下的温度、含水率、含冰率的动态变化，并与室内试验结果进行了比较。Fukuda和Nakagawa（1985），Flerchinger和Saxton（1989），Lundin（1990）采用机理模型模拟了冻土系统中的水热迁移，在模型中考虑了地气间的显热交换，但没有考虑潜热交换和地表蒸发。在冬季地气间潜热通量虽然小于显热通量，但二者为同一量级，忽略蒸发潜热必然会对计算结果产生一定的影响。
第二类模型是应用不可逆过程热力学原理描述土壤水热通量，称为热力学模型（Kay和Groenevelt，1974；Groenevelt和Kay，1974；Kung和Steenhuis，1986）。这一模型与机理模型在土壤未冻区一致，其区别仅在于冻结区。模型中考虑了在温度梯度及水（包括固、液、气三相）势梯度作用下的水、汽、热迁移。模型假定冻土中冰和水处于平衡状态，其化学势相等，并假定冰压力为0，忽略重力影响，利用Clapeyron方程，可得到：
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动
式中：pw为水压力；Hf、vl分别为水的结冰潜热和比容；T为土壤温度。
根据这一关系，土壤水势梯度可用温度梯度表示，因此在冻结区的未知量只有温度T，水、汽、热通量均为温度及温度梯度的函数。将这些通量关系与质量、能量守衡原理相结合即可得到冻土中水热耦合迁移的热力学模型。这一模型与机理模型相比，不需要确定未冻含水率与负温的关系。但在模型的推导过程中引入了Clapeyron方程，一般认为该类模型只适用于土壤冻结温度附近的一个有限温度范围，对于较低负温下该模型的适用性尚未得到试验验证。
Kung和Steenhuis（1986）用热力学模型模拟了土柱一端突然降到负温时的土壤冻结过程，其结果与实验规律相一致。计算结果表明，水汽迁移量比液态水迁移量小两个数量级，而对流传热量比传导热量也小两个量级。因此，忽略土壤冻结过程中的水汽迁移，对流传热对计算结果的影响较小。
Shen和Ladanyi（1987）在冻土水、热耦合模型中加入了土体应力场模型，模型中考虑了水热迁移和土体变形，并分别用有限差分法、有限单元法模拟了饱和土壤的冻结过程，其温度剖面、土体冻胀量与试验结果比较吻合。
国内对冻土水热耦合迁移问题的研究起步较晚。杨诗秀（1988）采用机理模型模拟了水平、垂直土柱的冻结过程，并定性地分析了土壤初始含水率对土壤冻胀量的影响。中国科学院兰州冰川冻土研究所（1989）对冻结过程中土壤水分、温度、应力场问题进行了研究。叶伯生和陈肖柏（1990）、胡和平（1990）在水热迁移的机理模型中，引入Clapeyron方程研究冻土中水热迁移问题，这种处理方法不仅存在上述Clapeyron方程的适用性问题，而且还存在该方程与土壤冻结特性曲线之间的相容性问题。李述训和程国栋（1995）对室内土壤冻结、融化过程进行了数值模拟。雷志栋等（1998，1999）模拟了冻结条件下土壤的水热耦合迁移规律，但未考虑气态水迁移及热的对流迁移。郑秀清（2001）采用包括气态水迁移和热对流迁移的水热耦合数值模拟模型，模拟了天然条件下土壤的季节性冻融过程以及其中的水热迁移规律，取得较好的结果。
土壤盐分对土壤冻结状况及其水分迁移有很大影响，正如Cary等（1979）所指出的，当土壤溶液中的盐分在冻结缘积累时，冻结锋面处的渗透压梯度对水分迁移有很大的阻碍作用。即使土壤的含盐量非常低，渗透势和盐分迁移对土壤水热迁移也有很大影响。美国农业部农业工程研究服务中心Flerchinger及Saxton（1989）建立了积雪-残茬-土壤系统中水热迁移的数值模拟模型，考虑了盐分对水热迁移的影响。练国平和曾德超（1988）首次在国内建立了冻土水热盐运动数学模型，在此基础上黄兴法等（1993）对冻结期土壤水热盐运动规律进行了数值模拟，并取得较好的效果。
综合20世纪60年代以来国内外关于冻土水分入渗、迁移问题的研究进展，冻融土壤水分运动问题在理论、计算方法以及室内外试验方面均进行了一定的研究，对其运动规律有了一定的认识，取得了可喜的进展，但由于课题本身的复杂性、测试仪器设备的限制以及研究的滞后性，大多数研究都是模拟室内的土壤冻融过程。由于这类模拟试验土柱的边界条件比较简单，与自然条件下的冻结过程差异较大，因此很难应用于生产实际。有关自然条件下冻融土壤系统的水分运动规律问题有待于进一步深入研究。在土壤水分入渗和迁移方面，存在下列问题亟待解决：
（1）对田间冻土入渗普遍规律的研究缺乏综合性和系统性。尽管国内外对田间冻土入渗试验的研究已经取得一定的进展，但由于研究目的不同、考虑因素单一，其研究多以冰川和积雪地区的区域水资源评价或预测为目的。
（2）对冻融土壤水分入渗的主导影响因素的研究和认识很不够。如研究者对土壤温度对冻结土壤入渗能力影响的认识等。
（3）冻结土壤水分入渗模型的研究还不够深入。纵然就目前的研究手段而言，研究出较好的描述田间冻土水分入渗理论模型存在很大困难，但提出有关冻土入渗的经验模型还是有可能的。但截止到目前，对冻结土壤水分入渗模型的研究甚少。
（4）结合生产实际对自然条件下整个越冬期长时间的土壤冻融过程中水热迁移问题的研究还很缺乏，尤其是对冻融土壤水分保持特性及不同地表条件下越冬期土壤水分的保持特性的研究。
（5）冻融条件下土壤水分迁移的理论还不够完善，对其内部客观物理机制的理解还不够深入，快速、有效的数值计算方法还有待进一步的研究，结合生产实际对天然条件下土壤冻融过程中水热迁移问题的研究成果相对薄弱。
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