一、包气带土体生物地球化学特征
包气带土体的结构决定了它的功能，在的钻孔地质剖面中，以浅主要为粉质轻亚粘土及粉土，以深则以砂层为主夹有数层厚度不等的粉质重亚粘土层（表6-1）。
表6-1 试验场ZK1取样孔剖面岩性表
（一）包气带土体剖面微生物分布特征
地下的生物主要是微生物，且以细菌为主，约占微生物总量的70%～90%（钱易等，2000）。微生物的活动不仅能促进岩石、矿物的风化和有机物质的分解，而且在为地表和地下生态系统提供营养和传输物质中起着重要媒介作用。在对整个地球的碳、氮、硫、磷等生命元素的循环特别是在氮素的转化中微生物起着重要作用。地下的微生物种类很多，1 g土壤里的微生物就有几千万个甚至几亿个之多。对正定试验场包气带剖面97组土样作了细菌总数、硝化菌、固氮菌、反硝化菌和脱氮菌的培养鉴定，其随深度变化见图6-1，由此图可看出：5种细菌指标的生物活性变化趋势具有良好的对应关系。在土壤表层0～段，5种细菌指标除个别外，大多显示出由上至下总的递减规律，这和以往土壤学的研究结果是一致的，尤其是细菌总数从106降至103有3个数量级的衰减；但在～出现了一个异常峰值区段，而在～为相对低值区段，～为另一个高峰值变化段，～又为一低值区段，～的剖面末段曲线再次显示微生物活动增强。
图6-1 土样细菌指标随深度变化曲线
的包气带剖面微生物变化特征，一方面验证了以往在表层2m内随深度增加土壤有机质含量减少，微生物活动逐渐减弱的结论；另一方面也看出土壤中微生物分布不是简单的自上而下递减，即使是在2m以内也有波动。如处的细菌总数高于段2倍多。而在2m以下随地质结构的变化出现了微生物活动强弱交替的层段变化。
（二）包气带土体的物理化学指标
包气带土体的物理化学特性决定着微生物的环境特性，这些环境特性影响到微生物菌群的生存、繁殖、组合和作用强度。我们测定了剖面土样的含水量、TDS、Cl-和有机质含量。其随深度变化的特点如图6-2所示。
图6-2 土样物理化学指标随深度变化曲线
1.土体的水理性质指标变化特征
从土样的含水量指标随深度变化曲线看出：其变化特征具有显明的分段性。0～段，含水量均值为7%；～均值为18%；～均值为3%；～均值为20%；～均值为3%；～均值为17%。总体上为3个高值区和2个低值区与细菌分布的峰谷变化趋势一致。土体的含水量与沉积物颗粒粗细所制约的容水性及持水性密切相关，细粒岩土容水性及持水性均优于粗粒岩土，含水量大。另外，靠近地下水饱和带部位含水量往往受毛细作用影响而增大。
2.土体的地球化学指标随深度变化特征
（1）土样的TDS值反映沉积物的可溶盐含量，在剖面中它与含水量随深度变化曲线有较好的关联性。0～ TDS均值为829mg/kg，～为1300mg/kg，～为431mg/kg，～为916mg/kg，～段TDS含量介于800～300mg/kg之间，其均值为544mg/kg。土体的氯离子含量与上述曲线有类似的变化特征。
（2）土样的 、 、 、总氮和碱解氮含量随深度变化情况如图6-3所示。它们的曲线形态表征出包气带土体中各种形态的氮化合物含量在纵向上的变化具有较好的一致性。在土壤表层深度的样品，土壤总氮、碱解氮和 和 含量出现高值，尤以碱解氮明显，在～层段则呈减少趋势；除 外，在～其余4项指标含量都在一个高值区；～ 深度土壤各种氮化合物含量明显增高；～剖面位置上，各种氮化合物含量又处在相对较低的水平，在～水位变动带附近， 含量有所增加。
图6-3 土样氮化合物指标随深度变化曲线
（3）土体有机质含量是沉积环境及其演化的指示剂，随深度变化有机质含量在0～段从逐渐降至，均值为；～ 均值为，～均值为，～均值为，～均值为，与微生物分布对应良好。
综合各指标随剖面深度变化趋势，相互间存在着较好的关联性，曲线间的高值峰段与低值谷段的波动大都相吻合，多数曲线存在着4个峰值和2个低值区段。
第一个峰值段为0～，总特征是多数指标在的近地表段出现高值，而后由高值向低值递减，尤以土壤的细菌总数、有机质含量、总氮含量、碱解氮、亚硝酸盐、反硝化菌和固氮菌表现明显，其他指标变化较平稳。
第二个峰值段为～（主要由粉质轻亚粘土组成），虽然各指标变化幅度有差异，但大多呈现高峰值，特别是土壤含水量、硝酸根离子和氯离子变化较明显，硝酸根离子平均含量为全剖面之最高值。土体中 含量在该段未显示明显的富集特征。
第三个峰值段为～（主要由两层粉质重亚粘土夹薄层粉砂组成），所有指标在该段都显示出峰值特征，尤其是土壤含水量、5种细菌含量和 含量在该段出现高峰值（尤以～层段最高）。
第四个峰值段处于地下水位波动带，为～，土壤含水量与微生物5种细菌在该段都有增高趋势，尤以固氮菌、硝化菌、反硝化菌含量增高明显。
第一个低值段为～，第二个低值段为～，两层段都主要由中砂组成。在此两层段内，各指标均在不同程度上出现含量相对较低的特点，土壤含水量与细菌总数反映得尤为明显。
二、包气带土体剖面特征在氮转化研究中的意义
（一）活性层的生物地球化学作用
由一定比例粘粒成分构成的粘性土层，称之为活性层。这是由于粘性矿物与土壤的吸湿性、对离子及微生物的吸附性以及较高的有机质含量等有关，对土壤微生物生长、繁殖和含量具有很大影响，它成为土壤活性的根本性区带，为此我们把粘性土层称为活性层，它起着生物地球化学屏障的作用。如果说地球化学屏障是指表生带在短距离内迁移条件明显交替并导致化学元素浓集的地段，使元素和化合物由迁移状态变为非迁移状态，那么生物地球化学屏障除了具有浓集元素和化合物的作用外，还具有因活跃于此带的微生物作用促进元素或化合物的转化功能，尤其对氮元素价态转换的影响更为显著，因为氮循环过程中氮素转化的几个重要过程主要由微生物推动。在氮转化研究中把活性层视为生物地球化学屏障对理解和阐释包气带土体剖面的生物地球化学特征具有理论和实际的指导意义。
（二）生物地球化学屏障锋面的构成
与活性层交接的非粘性土层是活性层与非活性层岩性变化过渡地段，是生物地球化学环境的交界线，是相对好气层和相对厌气层并存的部位，形成生物地球化学屏障的锋面。根据它与活性层层位的上下关系，又可分为上锋面与下锋面。就我们所研究的剖面而言，位于粉质轻亚粘土之上的深度段的粉土层段、位于粉质重亚粘土层之上的深度段的中砂层段、位于粉质重亚粘土层之上的深度段的粉砂层段，以及位于粉质重亚粘土层之上的 深度段的中砂层段，均属于上锋面类型；位于粉质重亚粘土之下的深度段的粉砂层段则属于下锋面类型。在我们所研究的剖面上出现的高值峰区主要由生物地球化学屏障与其锋面组成。
从锋面的生物地球化学效应来看，上锋面更为显著。最典型的例子是深度的中砂层段和深度的粉砂层段，除pH值、TDS和Cl-含量外，大多数测试项目均显示了不同程度的高值异常，在诸异常中，尤以细菌总数的增加最为突出。锋面上异常的出现，可能与岩性过渡带通气层和厌气层并存形成了有利于生物地球化学作用的生态环境有关（如通气性、有机质、粒度成分、湿度等因素的贡献性搭配）。其机制问题尚需进一步探讨。
（三）活性层与非活性层某些生物地球化学指标的对比分析
为了研究活性层与非活性层某些生物地球化学特征上的差异性，选择3个厚度较大的粘性土层段和3个厚度较大的中砂层段，进行对比分析（表6-2）。
表6-2 粘性土层段与中砂层段地球化学指标特征
粘性土层段与中砂层段有机质与总氮含量之间具有各自的对应关系：在大多数情况下，前者有机质含量为，总氮量为 n%；后者有机质含量为 n%，总氮量则为 n%，上述对应关系反映了有机质含量与总氮含量的内在关系。
有机质含量和湿度是影响微生物生长和繁衍的重要环境条件，粘性土层正是具备优于砂层的上述条件，因此，在微生物含量上有明显的优势。除表层和接近含水层的砂层段外，在总体上粘性土层中各种菌的含量均高于砂层，尤以硝化菌和固氮菌的反映明显。由于地质剖面上土体粒度成分分布的不均一性以及微生物分布控制性因素的多样性，在剖面上微生物含量的波动较大。粘性土层与中砂层在地球化学指标上的差别如表6-2 所示，主要表现在：前者的TDS与Cl-含量较后者高出1倍多。TDS含量在粘性土层随深度减少，砂层则相反；粘性土层TDS分布所具有的反向演化（即随深度减小）特点，除与近地表人为影响有关外，是否还隐含着气候变化的信息？Cl-含量除～深度的层段外，在粘性土层与砂层均趋向正向演化，其变化幅度很小，这与Cl-的地球化学特点有关。 、 和 在两类土体层段的变化很好地体现了活性层与非活性层的生物地球化学作用的差异。粘性土层 含量最高可高出中砂层3倍之多， 含量可相差一个数量级，而 含量在总体上粘性土层略高于中砂层。
将不同深度的粘性土层的 、 、 含量加以比较可以看出：高值段分别出现在不同的深度上： 在～深度段； 在～深度段； 在～深度段。上述不同价态氮出现于不同深度的特点反映了它们对氧化还原条件的依附性。
需要指出的是：剖面上还出现了两个 含量的高值异常点，分别位于和深度中砂层的两个取样段，其含量分别为24mg/kg与35mg/kg，超出粘土层1倍之多。与上述两异常点相对应，出现全剖面仅有的两个pH值低异常点，分别为和。这是剖面上仅有的偏酸性环境， 特高值出现的机制与其所处的酸性环境有关。这是由于NH3的离子化（即离子化为 ）高度依赖于环境中的pH值，较低的pH值有利于 的积累（陈文新，1996）。
在上述几个地球化学指标中，TDS、 受控于颗粒的吸附性，而Cl-和 则很少受吸附性的影响。Cl-含量在两类土层和不同层位的变化除个别层段外，基本上是在一个数量级内波动。 则不同，其含量不仅有不同土层的变化，也有同一土类不同层段的变化，反映出它的积累过程与微生物分布紧密相关的特点。
（四）水位变动带与氮转化有关的菌群数量异常
异常带出现在薄层（）粉质重亚粘土之下、潜水面以上厚约的中砂层段，是在土体剖面上由包气带向饱水带转换的过渡空间内。它的特点是：与其上部中砂层段不同，粘性土层下的中砂层段的固氮菌、硝化菌、脱氮菌、反硝化菌在此砂层段内没有明显的衰减；硝化菌数超过上覆粘性土层段并达到剖面上粘性土层硝化菌数的最高数量级（107个/g）；脱氮菌、反硝化菌高点值也高出上覆粘性土层的细菌数，形成了以上述菌群活化为特征的微生物垒。另外，与其上部的中砂层段不同，其含水量高出一个数量级，达到粘性土层含水量的量级。在这个层段上还出现了 含量增高的趋势。
将上述异常与所研究的各项指标对比分析，此砂层段的含水量是此异常带可与粘性土层的水理特征相比拟的指标。含水量是否为此层段菌群数量异常的贡献性因子？这只是统计学相关的分析。控制微生物分布的因素很多，复杂的机理问题还需多学科联合深入研究。
三、小结
（1）包气带作为层圈相互作用及由地表向地下传输物质和能量的过渡带，生物地球化学场态研究和开发对评估和防治地下水污染以及进行环境演化和全球变化对比研究具有重要的科学价值。
（2）不同价态的氮及其相关的微生物含量，在包气带土体剖面上随深度的分布不是一个简单的线性递增或衰减。它们在剖面上的丰度波动及其递增和衰减的幅度受土体组构特点的制约。不同粒度成分土体在剖面上的配置关系以及包气带厚度、水位变动带岩性组成及其幅度均对生物地球化学场及其变化产生影响。
（3）在包气带剖面上，不仅自上而下存在着纵向的层间氮转化过程，也在不同的层段内部进行着强度不等的氮素形态转化。只有深入研究上述两个侧面氮转化的机制，才能全面认识氮在地质大循环基础上的地区和地段的生物地球化学小循环特征。
（4）包气带土体剖面上由活性层及相邻土层构成的生物地球化学屏障和锋面及水位变动带的微生物学特征，为氮素污染地下水的阻控以及污染土体（如有机化学物质污染等）的原位生态修复研究开辟了新的思路。
（5）包气带剖面中各项测试指标与其地质结构的对应关系揭示它们对研究区环境演变具有记忆效应，这些指标的提取对认识环境演变过程非常重要。也就是说，包气带中储存着更多环境演变研究的可提取信息，若能展开系统研究将对全球变化影响的对比具有重要意义。
1.氨氮的作用；2.土壤中氮的循环过程，有机氮，氨态氮，硝态氮；3.氨氮的来源（施肥、雷电、生物固氮等），对土壤中的植物、微生物以及环境的影响和危害；4.回头再增，有事先撤了
氮循环(Nitrogen Cycle)是描述自然界中氮单质和含氮化合物之间相互转换过程的生态系统的物质循环。 氮在自然界中的循环转化过程。是生物圈内基本的物质循环之一。如大气中的氮经微生物等作用而进入土壤，为动植物所利用，最终又在微生物的参与下返回大气中，如此反覆循环，以至无穷。 基本概念 空气中含有大约78%的氮气，占有绝大部分的氮元素。氮是许多生物过程的基本元素；它存在于所有组成蛋白质的氨基酸中，是构成诸如DNA等的核酸的四种基本元素之一。在植物中，大量的氮素被用于制造可进行光合作用供植物生长的叶绿素分子。 加工，或者固定，是将气态的游离态氮转变为可被有机体吸收的化合态氮的必经过程。一部分氮素由闪电所固定，同时绝大部分的氮素被非共生或共生的固氮细菌所固定。这些细菌拥有可促进氮气和氢化和成为氨的固氮酶，生成的氨再被这种细菌通过一系列的转化以形成自身组织的一部分。某一些固氮细菌，例如根瘤菌，寄生在豆科植物（例如豌豆或蚕豆）的根瘤中。这些细菌和植物建立了一种互利共生的关系，为植物生产氨以换取糖类。因此可通过栽种豆科植物使氮素贫瘠的土地变得肥沃。还有一些其它的植物可供建立这种共生关系。 其它植物利用根系从土壤中吸收硝酸根离子或铵离子以获取氮素。动物体内的所有氮素则均由在食物链中进食植物所获得。 氨 氨来源于腐生生物对死亡动植物器官的分解，被用作制造铵离子(NH4+)。在富含氧气的土壤中，这些离子将会首先被亚硝化细菌转化为亚硝酸根离子(NO2-)，然后被硝化细菌转化为硝酸根离子(NO3-)。铵的两步转化过程被叫做氨化作用。 铵对于鱼类来说有剧毒，因此必须对废水处理植物排放到水中的铵的浓度进行严密的监控。为避免鱼类死亡的损失，应在排放前对水中的铵进行硝化处理，在陆地上为硝化细菌通风提供氧气进行硝化作用成为一个充满吸引力的解决办法。 铵离子很容易被固定在土壤尤其是腐殖质和粘土中。而硝酸根离子和亚硝酸根离子则因它们自身的负电性而更不容易被固定在正离子的交换点（主要是腐殖质）多于负离子的土壤中。在雨后或灌溉后，流失（可溶性离子譬如硝酸根和亚硝酸根的移动)到地下水的情况经常会发生。地下水中硝酸盐含量的提高关系到饮用水的安全，因为水中过量的硝酸根离子会影响婴幼儿血液中的氧浓度并导致高铁血红蛋白症或蓝婴综合征(Blue-baby Syndrome)。如果地下水流向溪川，富硝酸盐的地下水会导致地面水体的富营养作用，使得蓝藻菌和其它藻类大量繁殖，导致水生生物因缺氧而大量死亡。虽然不像铵一样对鱼类有毒，硝酸盐可通过富营养作用间接影响鱼类的生存。氮素已经导致了一些水体的富营养化问题。从2006年起，在英国和美国使用氮肥将受到更严厉的限制，磷肥的使用也将受到了同样的限制。这些措施被普遍认为是为了治理恢复被富营养化的水体而采取的。 在无氧（低氧）条件下，厌氧细菌的“反硝化作用”将会发生。最终将硝酸中氮的成分还原成氮气归还到大气中去。 氮气(N2)的转化 有三种将游离态的N2（大气中的氮气）转化为化合态氮的方法： 生物固定 – 一些共生细菌（主要与豆科植物共生）和一些非共生细菌能进行固氮作用并以有机氮的形式吸收。 工业固氮 – 在哈伯-博施法中，N2与氢气被化合生成氨(NH3)肥。 化石燃料燃烧 – 主要由交通工具的引擎和热电站以NOx的形式产生。 另外，闪电亦可使N2和O2化合形成NO，是大气化学的一个重要过程，但对陆地和水域的氮含量影响不大。 由于豆科植物（特别是大豆、紫苜蓿和苜蓿）的广泛栽种、使用哈伯-博施法生产化学肥料以及交通工具和热电站释放的含氮污染成分，人类使得每年进入生物利用形态的氮素提高了不止一倍。这所导致的富营养作用已经对湿地生态系统产生了破坏。 全球人工固氮所产生活化氮数量的增加,虽然有助于农产品产量的提高,但也会给全球生态环境带来压力.,使与氮循环有关的温室效应、水体污染和酸雨等生态环境问题进一步加剧. [思路分析] 氮素是构成生物体的另一种必需元素，自然界中的氮素循环包括许多转化作用。空气中的氮气被固氮微生物及植物与微生物的共生体固定成氨态氮，经过硝化微生物的作用转化成硝态氮，后者被植物或微生物同化成有机氮化物。动物食用含氮的植物，又转变成动物体内的蛋白质。动物、植物、微生物的尸体及排泄物被微生物分解后，又以氨的形式释放出来，这种过程叫做氨化作用。由硝化菌产生的硝酸盐在无氧条件下被一些微生物还原成为氮气，重新回到大气中，开始新的氮素循环。微生物在氮素循环中的几种作用归纳为：固氮作用、硝化作用、同化作用、氨化作用和反硝化作用。 [解题过程] 氮素在自然界中有多种存在形式.其中数量最多的是大气中的氮气,总量约×1015t.除了少数原核生物以外,其他所有的生物都不能直接利用氮气,必须通过以生物固氮为主的固氮作用才能被植物吸收利用,动物直接或间接以植物为食获取氮. 构成氮循环的主要环节是:生物体内有机氨的合成,氨化作用,硝化作用,反硝化作用和固氮作用. 植物吸收土壤中的铵盐和硝酸盐,进而将这些无机氮同化成植物体内的蛋白质等有机氮. 动物直接或间接以植物为食物,将植物体内的有机氮同化成动物体内的有机氮.这一过程叫做生物体内有机氮的合成. 动植物的遗体,排泄物的残落物中的有机氮被微生物分解后形成氨,这一过程叫做氨化作用. 氨化作用和硝化作用产生的无机盐,都能被植物吸收利用.在氧气不足的条件下,土壤中的硝酸盐被反硝化细菌等多种微生物还原成亚硝酸盐,并且进一步还原成分子态氮,分子态氮则返回到大气中,这一过程叫做反硝化作用. 大气中的分子态氮被还原成氨,这一过程叫做固氮作用.没有固氮作用,大气中的分子态氮就不能被植物吸收利用. 地球上固氮作用的途径有三种:生物固氮,工业固氮和大气固氮.据科学家估算,每年生物固氮的总量占地球上固氮总量的90%左右,可见,生物固氮在地球的氮循环中具有十分重要的作用. 氮素是农作物从土壤中吸收的一种大量元素,土壤每年因此要失去大量的氮素.大量施用氮素化肥能保证植物的生长需要,使粮食增产,但同时又造成土壤板结和环境污染.所以人们研究生物固氮,通过生物固氮这条途径使土壤中的氮素得到补充,有利于环保和可持续发展.
一块看似肥沃的土地，农民却仍要施用大量的肥料，来维持农产品的产量。土壤之中，到底隐藏着怎样的秘密，让土地“似肥实瘦”？
省农科院土肥所研究员张玉树带领团队采用15N同位素示踪技术，发现通过对土壤的调控，可提高土壤无机氮供应能力，实现氮肥形态与作物氮喜好的耦合，可显著增加作物产量、减少氮肥损失。
在玻璃温室内，张玉树（右一）在讲解土壤氮转化过程。 林霞 摄
“好比说有些人喜欢吃面食、有些人喜欢吃米饭，尽管土壤中存在大量氮素，也需要调控成为不同作物‘喜爱’的氮肥形态，才能让它们尽情吸收。”张玉树说。
基于此，他们根据我省果园、茶园、水田和旱地土壤无机氮供应特征和作物氮素形态喜好，分别制订了基于土壤无机氮供应过程调控的柑橘、茶叶、水稻和马铃薯氮肥减量增效施肥模式4套，累计推广至上百万亩田地中。
为何土壤“似肥实瘦”？
人类对化肥的依赖，可追溯至上世纪60年代初。彼时起，随着化肥的大量施用，粮食产量逐年增加。据联合国粮农组织统计，在全球耕地面积仅增加的条件下，截至2018年末，以小麦、水稻、玉米计的全球粮食年总产量达亿吨，是1961年的倍。
其中的主要推手，便是氮肥。
有研究表明，福建省氮肥利用效率是国外（如日本）先进水平的84%左右，环境影响却高于国外先进水平。
“化肥的过量施用，不仅会造成大量的经济损失，还会对空气、土壤和水体造成污染，给农业可持续发展带来了巨大的环保压力。”张玉树说。如，过量氮肥容易流失，是导致地下水硝酸盐超标的主要原因；过量氮肥还会增加温室气体排放，导致大气中氧化亚氮的浓度不断上升……
2022年5月，《福建省深入打好污染防治攻坚战实施方案》中提出，“十四五”期间，挥发性有机物、氮氧化物重点工程减排量分别达到万吨、万吨。
在“双碳”背景下，如何在氮肥中做文章，实现温室气体减排，是我省面临的重要而又紧迫的任务。“减少氮肥的使用量，又能保证作物该有的营养吸收，即‘喂得少，却吃得饱、长得好’，才是破解此题的关键。”张玉树说。
早在10年前，张玉树就开始关注“氮肥利用效率低”这一问题。
2012年，张玉树赴 泉州市 永春县 桃城镇人民政府挂职副镇长。芦柑，是永春农业发展的支柱产业。挂职伊始他就一心扑在永春县的芦柑园管理调研工作中。
福建土壤以花岗岩发育的红壤为主，有机质含量低，新开垦果园均为很贫瘠的红壤，随着种植年限的延长，土壤颜色会逐渐加深，趋向于黑褐色。在多家芦柑园中，果农却说，老果园与新果园相比，树体相似、产量相近的果树氮肥用量并无二致。“一旦降低施肥量，芦柑的产量与质量就下降了。”
这里产生了一个矛盾。传统的观念认为，颜色越深的土壤，肥力越强。既是如此，为何“肥”土的肥料用量不能减少？
追踪氮素的迁移“足迹”
原来，土壤中的氮95%左右为有机氮，并不能被作物直接吸收利用，要转化为无机氮（铵态氮、硝态氮）才能供作物使用。
张玉树采用15N同位素示踪技术，在微观世界中追踪氮素的流动“足迹”。“从有机氮，到铵态氮，再到硝态氮，只要给土壤中的氮素装上‘追踪器’，就能知道它们跑哪里去了。”
“追踪器”果然给力，清晰地展示了土壤中氮素的轨迹——
有机氮在一定条件下，会转化为无机氮，包括铵态氮、硝态氮，而铵态氮在一定情况下也能变成硝态氮。这些反应又是可逆的，导致这些调皮的“小家伙”根据“心情”变来变去，而它们的“心情”与环境、气候、土壤酸碱度等都有关系。
“这个时候，如果长期过量施氮肥，土壤的酸化程度会增加，有机氮就不‘乐意’转化成无机氮，这下子氮素就没法被植物吸收了。”张玉树说。
如此一来，土壤“似肥实瘦”的原因找到了，竟是因长期过量施氮肥！这会引起果园土壤酸化，降低了土壤有机氮矿化（转化为无机氮）速率。“就是说，土壤中的氮素‘形态转变’，第一步就被卡住了。”这就解释了土壤氮含量很高，却仍需要施用大量氮肥的原因。
必须摸清植物们的喜好，通过一定方法，“引导”土壤中的氮变成作物喜欢的无机氮形态，这样肥沃的土壤就能被利用，里头的氮素就能成为植物的“口粮”，不至于浪费。
为此，张玉树提出了通过增强土壤自身供氮能力来减少氮肥用量的思路，即通过施用酸性土壤调理剂，增强土壤自身供氮能力，从土壤内部挖掘氮肥减量增效空间。“这区别于以往主要通过肥料改性、改进施肥方法和时间等氮肥减量增效技术。”
初步掌握了“氮”密码，但在实践过程中很快又出现了另一个难题。
永春县桃城镇上沙村，双峰山家庭农场坐落于此，这里经营茶果园面积超过200亩。2018年，负责人姚连枝愁上心头，他的果园按照张玉树提供的“方子”治病，但果树长势却仍未好转。
施了调理剂，减施氮肥，为何果树长势还是不行？
张玉树在老姚的果园中安装了不少地下渗漏水采集和气体采集装置。“收集农田渗漏水和气体排放情况，继续使用15N同位素示踪技术，进一步追踪氮素去向。”
结果发现，土壤中的无机氮含量是高了，但在雨季时期，土壤氮素流失量显著增加。“施了调理剂，铵态氮更多转化成硝态氮，而硝态氮极易随水流失。”
因此，他们为雨季中的果园开出“新药方”：施了调理剂，还要配合施硝化抑制剂。
自此起，每年的3—7月，老姚家的芦柑园在施春梢和夏梢肥时，还会配施硝化抑制剂，减少硝态氮流失。同行们发现，老姚家的肥料施少了，但产量比之前的还好！
自此，张玉树团队大力推广基于果园土壤无机氮供应过程调控的柑橘氮肥减量增效施肥模式：在氮肥减量30%的条件下，配施土壤调理剂处理的芦柑和脐橙产量分别增加和；而同时配施土壤调理剂与硝化抑制剂的芦柑和脐橙产量分别增加和。
双峰山家庭农场也成了远近闻名的“领头雁”：每年辐射带动 永春芦柑 种植新技术示范点10个以上，已辐射带动近万亩芦柑种植。目前，该施肥模式在泉州、福州、南平等地柑橘园累计推广26万亩。
减“肥”增产的捷径
自然界中，有些作物主要吸收铵态氮或硝态氮，也因此被分类为喜铵作物或喜硝作物。
所谓“甲之蜜糖，乙之砒霜”。微观世界里的营养吸收，也需要投其所好。张玉树说，只要提高土壤中氮素供应形态与作物喜好的耦合程度，那无论是哪种作物，都能“对症下药”，从而科学提高土壤氮肥利用效率。
因此，他针对水稻、茶叶、马铃薯等作物的氮素形态喜好特征，分别制订了基于土壤无机氮供应过程调控的氮肥减量增效模式。
得益于此，一笔又一笔“生态账”“经济账”很快从四方传来：
水稻氮肥减量增效技术在泉州、三明、福州等地备受农户欢迎；茶叶氮肥减量增效技术在泉州、宁德、南平等地累计推广60万亩；马铃薯氮肥减量增效技术在宁德、三明、福州等地解决了实际问题……在氮肥减施20%~30%的条件下，茶叶、水稻和马铃薯分别平均增产、和以上，每亩新增经济效益从63元到248元不等。
这几年，张玉树团队深挖土壤中的秘密，在氮素的理论世界里尽情遨游——
他们发现了水田土壤独特保氮机制和影响水稻氮吸收的关键过程，明确了有机物料、农药等对土壤无机氮供应的影响，阐明了有机物料长期投入提高土壤无机氮供应能力，提出了通过调节土壤内部氮转化过程来提高土壤供氮能力、调节供氮形态……
随着土壤中氮素的面纱被揭开，更为科学的施肥蓝图也向农户们徐徐展开：畜禽粪便类有机肥、作物秸秆类有机物料等，也能轻松调控土壤无机氮形态；“秸秆还田，变废为宝”，还能阻止水田土壤中的氮“离家出走”；一些除草剂、杀虫剂还能成为喜铵作物的“好帮手”……
围绕“增强土壤无机氮供应能力，提高氮素供应形态与作物氮形态喜好的耦合程度”这一项目研究，张玉树团队与南京师范大学、英国洛桑试验站、德国吉森大学等高校和科研院所开展长期合作研究，取得显著科研成果：共获授权国家发明专利2件，发表论文48篇。同行专家评审认为，该研究成果整体达到同类研究国际先进水平。
他们仍然在探索土壤中氮素秘密的路上，“目前我们调节土壤氮转化过程的手段还不够多，今后还需进一步创新调控技术，提高氮肥利用效率，同时还需进一步监测调控技术对土壤质量的影响”。
那是一道又一道专业且未知的门槛，但并非不可跨越。“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！”（记者 林霞）
我知道， 碱性土壤有可能会导致农作物出现大量减产的情况，有可能会导致土壤的养分变低，会导致有效率变低，不利于农作物的良性生长，同时也不利于微生物的正常活动，一定要选择酸碱度适中的土壤。
莲藕喜欢偏酸性或中性的土壤，土质要富含有机质和粘性，碱性土质的藕田，莲藕是没发生长的。另莲藕的生长不可缺少氮、磷、钾。三种化肥的含量根据品种不同而不同。子莲类型的莲藕，需氮、磷含量较多;藕莲类型的莲藕，则需要氮、钾较多。因此，藕田的培土要根据莲藕的品种来进行。2、选择大小深浅莲藕在生长时对藕池大小深浅也是有要求的;藕池过大，在栽种、管理和病虫防护时不方便;藕池太小，不利于莲藕的衍生和成长;藕池过深，莲藕成熟后不便于挖掘;藕池太浅，冬季不利于续水保温。因此，藕池太大或太小，过深或过浅都不利于莲藕的生长。3、合理施肥莲藕喜欢肥沃的酸性或中性的土壤，因此，在莲藕的成长过程中，要合理的追加肥料。在莲藕的生育期，要除去杂草，追加2～3次人类尿肥;莲藕叶子长出5片时，每亩藕田施一千千克左右的尿肥;待终止叶结束开始结藕时，开始追加第三次肥，这次除了加入更多的人类尿肥外，还适当的追加饼肥。施肥也是有技巧的，应选在晴朗无风的上午或傍晚，施肥前先放掉藕田的水，施肥结束后，再灌水至原来的水位。深水的藕池追肥不能直接用液化肥，要使用固体肥料，将其埋入泥中。追施化肥时，将化肥与河泥混合搅拌均匀，做成肥泥团，再施入藕池，效果会更好。三、莲藕的功效1、清火凉血莲藕的生长离不开水，从小生长在水里，属寒性食物，食用莲藕，可以治疗热性病，有清热、清火、凉血的功效;口渴、衄血、咯血、下血患者食用，效果尤为明显。2、健脾开胃、通便止泻莲藕中含有较多的黏液蛋白和膳食纤维，这两种物质，能很好的结合人体内的胆酸盐和食物中的胆固醇及甘油三酯，将其排出体外从而减少人体对脂类的吸收，使人不容易长胖。另外，莲藕中还含有鞣质，可以健脾止泻、促进消化，增强食欲。3、提高免疫力连藕的营养价值很高，它富含的铁、钙、植物蛋白质、维生素、淀粉等人体必须的营养物质，可以补气补血，提高人体免疫力，中医将莲藕高评为：“主补中养神，益气力”。4、化瘀止血莲藕的寒性对热病血病的治疗有一定的功效，另外，其所含的大量的单宁酸，可以收缩血管，用来止血。因此，可以通过食用莲藕或是藕粉，达到预防热病血病、活血化瘀的效果。
自己在种植农作物的时候，也是要看一看土壤是否达标的。如果在碱性土壤里面种植农作物的话，可能也会让自己吃的不健康。自己对农作物一定要有所了解，千万不能够影响到农作物的生长。如果碱性过大会让农作物出现枯萎的现象，而且还会影响到自己肥料的使用。如果农作物都出现了变异，可能就没有办法进行大区域的种植了。自己在种植牵牛花的时候是紫色的但是如果放在碱性的土壤里面，很有可能就会变成其他的颜色。把牵牛花种在合适的土壤，长出来的样子就是不一样的。
农作物不能够跟带有碱性的土壤进行溶解，还会降低农作物的产量。让农作物进行好好的生长发育，就要去选择一些中性的土壤，这个时候它们也会发育的比较好。农村的人都很喜欢在田地里种上一些菠菜以及大白菜，但如果在碱性的土壤里面的话，这些农作物就会发生变质的现象。自己在吃东西的时候通过这些行为也可能会影响到自己的身体，也不能够给自己带来健康。
如果不想让自己把农作物种在碱性过量的土壤里，就要进行科学的管理。自己在施肥的时候一定要增加一些剂量，一定要把肥料吸收的利用率提高一些。蔬菜使用的东西都是不一样的，自己在种植的时候要进行逐步的分析。
农民种植农作物就是希望得到一个好的丰收，希望可以拿去卖些钱维持生活。不可以把这些农作物放在碱性里面，会影响到农作物接下来的生长情况。除了要选择好的土壤，还要定期的给农作物进行施肥进行浇水。不同的蔬菜需要的呵护就是不一样的，作为农户一定要对自己的农作物多上心。
可以，碱性土壤要选用好的肥料，苗生财中微肥价格合理，营养元素多
活性炭净化空气的原理是靠依靠其炭自身发达的孔隙结构和表面积，可以很大程度的接触到周围空气，被动吸附一些污染物到自己的孔隙中，所以说活性炭的表面越大、孔径结构越发达吸附能力就越强。另外活性炭的孔径大小与能吸附什么分子量大小的一定关系，理论研究证明有害物质的分子量越大，越容易被活性炭吸附，如苯的分子量是78，甲醛的分子量是30，活性炭吸附苯的能力要比吸附甲醛的能力强，所以工业生产中活性炭多用于苯系物的吸附剂使用。
活性炭可以除甲醛和苯，尤其椰维炭是活性炭中效果最好的一种以椰壳为原料，经过高温活化、碳化处理，同时是一种内含光触媒、碳纤维的新型活性炭。椰维炭对有机气体的吸附能力是普通活性炭的5倍，吸附速率更快。
已发表学术论文40余篇，被SCI/EI收录23篇（其中SCI收录17篇），被引用136次，单篇引用最高达36次。 （1）学术论文： 2014-2015年17) Bing Zhang *, Dandan Zhao , Yonghong Wu, Hongjing Liu , Tonghua Wang *, Jieshan Qiu. Fabrication and Application of Catalytic Carbon Membranes for Hydrogen Production from Methanol Steam Reforming. . Res. (IF=), 2015, 54(2): 623-632. SCI/EI收录16) B Zhang*, D Wang, Y Wu, Z Wang, T Wang, J Qiu. Modification of the desalination property of PAN-based nanofiltration membranes by a preoxidation method. Desalination (IF=), 2015, 357: 208-214. SCI/EI收录15) Zhang, Bing*; Dang, Xiaolong; Wu,Yonghong; Liu, Hongjing; Wang, Tonghua; Jieshan, Qiu. Structure and gas permeation of nanoporous carbon membranes based on RF resin/F-127 with variable catalysts. Journal of Materials Research (IF=), 2014, 29(23): 2881-2890, (SCI/EI)14）Bing Zhang*, Yonghong Wu, Yunhua Lu, Tonghua Wang, Jieshan Qiu*.Preparation and characterization of carbon and carbon/zeolite membranes from ODPA-ODA type polyetherimide. 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July 19-21, 2006, Beijing,) 张兵，王同华，邱介山等，一种用于制备气体分离炭膜的新型聚合物材料, 第七届全国新型炭材料学术研讨会, 西宁, ) 张兵，王同华，邱介山等，聚酰亚胺基炭分子筛膜的制备及表征, 第二届中国膜科学与技术报告会, 北京, ) 张兵，王同华，邱介山等，前驱体化学结构对炭膜气体分离性能的影响, 第二届全国化学工程与生物化工年会, 北京, 2005. ) 张兵，王同华，邱介山等，聚醚砜酮基气体分离炭膜的制备及表征, 2005年全国博士生学术论坛, 上海复旦大学, 2005. ) 刘庆岭，王同华，张兵，等，新型/沸石纳米复合膜气体分离炭膜的制备与表征, 第二届中国膜科学与技术报告会, 北京, ) 刘庆岭, 王同华, 刘勤华, 张兵, 邱介山, 曹义鸣. 新型C/TiO2 纳米复合膜制备及其气体分离性能研究. 第二届全国膜技术在冶金中应用研讨会. 南京, 2006年5月27～28日.（2）教学改革论文1) 教改论文《化工热力学课程中“教-学-用”三位一体关系的探讨与实践》张兵，沈国良，李素君，吴永红，闫金城，徐铁军，班玉凤《化学工程与装备》，2013，（6）：) 教改论文《基于实践教学培养创新型化工类人才改革的探讨》张兵，吴永红，沈国良，朱静，孙明珠《中国科教创新导刊》，2011，（29）：) 教改论文《石油加工生产技术专业应用型人才培养的探讨》朱静，沈国良，赵文凯，孙明珠，班玉凤，张兵《化工高等教育》，2010，（05）：) 教改论文《在有机化学实验中培养低碳意识》胡志泉，张兵《学习月刊》，2010，（12）：1315) 教改论文《浅析化工专业英语教学方法》张兵，吴永红《化学工程与装备》，2008，（01）：98-100（3）专利申请[1] 张兵, 吴永红, 刘红宇. 一种调控聚丙烯腈纳滤膜截留率的预氧化方法. 发明专利申请号[2] 虞琦; 张兵; 徐铁军; 张航. 一种用于油水分离的炭膜的制备方法.发明专利申请号[3] 张兵;吴永红;傅承碧;徐铁军. 一种炭膜反应器及其使用方法. 发明专利授权号ZL201010118376，授权日[4] 张兵;吴永红;傅承碧;徐铁军. 一种2,4-二羟基二苯砜的合成精制方法, 申请号200910188206[5] 张兵;吴永红;孟繁妍;于智学;石毅. 一种制备有序多孔炭膜的基质诱导法，发明专利授权号，授权日[6] 张兵;吴永红,朱静,孙明珠,于智学,石毅. 一种制备催化炭膜的共混热解法. 发明专利申请号2012101815829[7] 张兵, 吴永红, 石毅,赵丹丹, 党晓龙. 一种用于调控炭膜气体分离性能的磁场干预成膜方法. 发明专利申请号2012104962336[8] 张兵, 王同华, 吴永红, 李琳. 一种用于调控炭膜气体分离性能的磁场装置, 授权号ZL ，授权日[9] 王同华,张兵,邱介山，一种气体分离膜渗透仪的改进方法，授权号ZL2005102007928，授权日[10] 王同华,张兵,邱介山, 蹇锡高. 聚醚砜酮基气体分离炭膜的制备方法，授权号ZL20051020079327，授权日
化学课程是从化学科学中选择部分内容,从学校课程体系出发,安排它的顺序、课时及期限。下文是我为大家搜集整理的关于初三化学小论文的内容，欢迎大家阅读参考! 初三化学小论文篇1 溶液溶解度的探究 上周，我们已经学完第九单元《溶液》课程的全部内容，在回顾单元知识的过程中，我着重回忆对溶解的加深理解，记得课后还曾经向刘老师求教空气和合金也是溶液，也有溶解度的概念，刘老师还在课上告诉我们一些溶液的形成和物质溶解时伴随着吸热和放热现象等等。为了深入理解溶液溶解度的概念，我和同学利用假日期间，通过做化学小实验来探究物质能不能无限地溶解在一定量的某种溶剂中，即溶解度的知识点。 我们在1月2日中午(室外温度13度左右)的情况下，做有关溶解度实验。 首先将超市购买的精制250克食用盐均匀分成5份，每份50克; 其次，将超市购买的550mL的农夫矿泉水缓缓倒入奶锅内，防止水溅出; 第三步，略微加热装有矿泉水的奶锅，并用筷子搅拌均匀后，用甩至0度的体温计测量奶锅内的矿泉水温度，为19度。随后加入1份50克的食盐，搅拌后全部融化。 第四步，再加50克的食盐，搅拌后仍能全部融化。 第五步，再加第3份50克的食盐，搅拌后观察，发现锅底有少量食盐未能溶解。 这时，我们查阅相关资料，得知“在20°C时,食盐的溶解度为36g”，我们计算550毫升的矿泉水约为550克，在20°C时可最多溶解146克的食盐。 因而，我们分析，此时奶锅里的溶液应为饱和溶液。 第六步，我们将奶锅里的溶液加热，一会儿，发现，沉淀锅底生物少量食盐不见了，因此，判定，此时溶液可能是不饱和溶液，说明溶解度与温度相关，随着温度升高，溶解度变大。 第七步，将热的奶锅放在室外(10度左右)1小时候后，观察，奶锅里又有少量的食盐沉淀物出现，说明溶解度与温度相关，随着温度降低，溶解度变小。 通过这次实验，我们进一步理解了以下几个知识点： 1、饱和溶液：在一定温度下，在一定量的溶剂里，不能再溶解某种溶质的溶液。 2、不饱和溶液：在一定温度下，在一定量的溶剂里，能继续溶解某种溶质的溶液。 3、将溶液加热(升温)可以使溶液由饱和状态变成不饱和状态，将溶液冷却(降温)可以使溶液由不饱和状态变成饱和状态。 初三化学小论文篇2 归纳一二三轻松学习碳 碳和碳的化合物可以说是化学世界里最庞大的家族，它们有超过二千万的成员。划玻璃用的金刚石，写字用的铅笔芯，我国古代的一些书法家、画家书写或绘制的字画用墨等等。近年来，科学家们发现，除了金刚石、石墨外，还有一些新的以单质形式存在的碳。其中，发现较早并已经在研究中取得重要进展的是C60分子等。那么同学们如何学好关于碳单质的知识呢?实际上我们只要善于总结，就能学好碳知识。 抓住一条主线 物质的结构决定物质的性质，物质的性质决定物质的用途。在学习碳的单质时要抓住“结构→性质→用途”这样一条主线。 对于几种常见的碳单质的结构、性质、用途，我们同学们要注意总结，并善于发现其中的内在规律，这对于掌握好碳的知识是非常有帮助的。 记住两种单质 金刚石和石墨是最常见的两种碳的单质，这就要求同学们记住这两种物质的性质和用途。金刚石和石墨虽然都是由碳元素组成的单质，但由于碳原子的排列方式不同，决定了它们的物理性质有很大的差异。 (1)金刚石中碳原子连接成牢固的立体网状结构，决定了金刚石具有坚硬的性质，由此决定了其可制作钻头、玻璃刀的用途。 (2)石墨中每个碳原子与同一个平面上周围的三个碳原子连成片，许多这样的片重叠起来构成石墨。由于每个碳原子都剩余一个电子成为自由电子，所以石墨能够导电，因此可制作电极;片与片之间可滑动，所以石墨质软，可制作铅笔芯、润滑剂;碳原子之间连接很牢固，所以它的熔点、沸点都很高，可用于制作航天飞机的绝热片。 另外，对于木炭和C60也要熟悉。木炭具有疏松多孔的结构，决定了它具有很强的吸附性，可作吸附剂。活性炭的吸附性比木炭还要强。可用于防毒面具里的滤毒罐、制糖工业上的脱色剂等。C60分子是由60个碳原子构成的分子，这种结构很稳定，决定了它具有许多特殊性能。 掌握三个性质 由于碳原子最外层有4个电子，在化学反应中，碳原子既不易失电子，也不易得电子，决定了碳是一种化学性质不活泼的非金属元素，而且同学们要注意，虽然金刚石、石墨、C60的物理性质不同，但化学性质却是一样的，因为构成它们的粒子是同一种粒子—碳原子。 (1)常温下的稳定性：在常温下，单质碳化学性质很稳定，不易与其他物质发生化学反应。因此，可用碳素墨水书写档案材料，这样可以长时间保存而不褪色。 (2)可燃性：在点燃的条件下，碳能与氧气反应，放出热量，决定了碳可用作燃料。 ①氧气充足时，碳充分燃烧，生成二氧化碳。 C+O2CO2 ②氧气不充足时，碳燃烧不充分，生成一氧化碳。2C+O22CO (3)还原性：在高温条件下，碳能跟某些金属氧化物发生反应，把金属氧化物还原成金属单质。碳表现出还原性，决定了碳可用于冶金工业。例如： C+2CuO2Cu+CO2↑ 3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑ 猜你喜欢： 1. 化学毕业论文精选范文 2. 材料化学论文范文 3. 化工专业毕业论文范文 4. 化学毕业论文范文参考 5. 化学毕业论文范例
土壤重金属的污染问题与防治路径论文
在平平淡淡的日常中，大家对论文都再熟悉不过了吧，论文是探讨问题进行学术研究的一种手段。相信许多人会觉得论文很难写吧，下面是我精心整理的土壤重金属的污染问题与防治路径论文，欢迎大家分享。
摘要：
当今环境问题中最为严重的就是土壤污染，土壤污染中危害最大、影响面积最广的是土壤重金属污染，极大地破坏了生态环境、损害人们的身体健康，甚至严重威胁到我国的可持续发展。在绿色发展理念的倡导下，人们逐渐意识到了土壤环境保护与污染的防治修复的重要程度。本文通过对我国重金属污染的现状、造成污染的原因以及危害的简要分析，结合全国各地治理土壤污染的基本措施，总结出了防治土壤污染的几点对策。
关键词：
土壤污染;危害;防治对策;
1、土壤重金属污染问题的现状与污染成因
、我国土壤污染现状
土壤是人类不可或缺的生存资源。人类从土壤中获得足以休养生息的物质财富，没有土地，人类难以生存。人们在日常生活中对土壤环境资源缺乏足够的保护意识，造成土壤污染状况日趋严重。近些年，我国工农业突飞猛进的发展，土壤环境污染程度越来越高，污染物的含量不断增加，种类也不断增多。土壤重金属污染已经严重影响人们的生活，威胁着每一个人的生命安全。土壤重金属污染是指比重大于5的金属或其化合物侵入土壤造成的污染，目前人们已发现包括镉(Cd)、镍(Ni)、铬(Cr)、锰(Mn)、砷(As)、汞(Hg)、锌(Zn)等大约45种重金属元素。我国受砷、镉、铅、铬等重金属污染的耕地面积大约占全部耕地面积的1/5。据我国2016年农业部监测系统的调查数据表明，我国每年因为重金属污染土壤而使粮食产量降低1000万t以上。根据农业农村部的污水灌溉区统计数据得出，我国有大约140万hm2的污水灌溉区，而有的土地面积遭受重金属污染。污水里的重金属污染物使土壤中的植物遭受二次污染。生物体吸收了这些有毒有害的物质，如汞、铅、锌、镉、铜等金属元素，通过食物链等渠道进入到人身体内，给人们的身体健康埋下巨大隐患，甚至会损害人体的生理器官，严重影响身体健康。
、我国土壤重金属污染成因
土壤重金属污染原因广泛，主要有过量使用化肥农药、工业和生活污染、交通污染等。化肥农药是重要的农业生产物资，农药在农业生产过程中对防治农作物的病虫危害具有至关重要的作用，但是由于缺乏正确科学选用农药品种和使用方法的指导，造成土壤的生态系统遭到破坏;化肥可以大幅提高农作物的产量，农民为了追求高产，长期施用过量的化肥，造成土壤酸化板结，不但降低了土壤肥力，还严重破坏了土壤耕地层的质量;长期使用化肥和农药造成严重的土壤和农作物重金属的累积污染问题。工业和生活污染是指工业及生活污水和垃圾，其中含有大量的重金属、有机物等大量有毒有害物质，将未经处理的工业污水直接灌溉农田，造成部分农田严重污染，破坏了土壤生态环境;凡以重金属和含有重金属的材料为原料的行业，在生产过程中如果将未经严格处理的废液、废渣、废水排放，都会造成重金属地污染。
2、土壤重金属污染的危害
土壤能够为植物提供生长所需的基本营养元素，当土壤中重金属超标时，将会影响植物对氮、磷的吸收，改变钾的形态，从而影响植物的生长，引起植物生理特征的改变，高浓度的重金属会引起植物营养不足，降低酶的有效性。有的农作物可以富集重金属，造成农作物本身重金属超标，甚至有的逐渐转化为毒性更大的甲基化合物，以有害的浓度通过食物链的方式在人类体内蓄积，严重危害人体健康。人体摄入过多的重金属会引起免疫力降低，呼吸系统紊乱等病变。铅能通过破坏儿童的中枢神经系统，造成儿童的智力和行为障碍，也能对成人的神经、消化、心血管等系统产生危害。摄入过量的`镉，可使骨折发生几率增加和骨密度降低，能够对人体的肾、肝、肺、骨骼，以及血液和免疫系统产生伤害。Pb、Hg能够通过影响人的妊娠，引发胎儿的流产、畸形、死亡等。砷能够造成肝脾肿大、肝腹水、抑制儿童智力发育，还能引发黑脚病、糖尿病、肾病、脑血管等方面的疾病。人体内积蓄过多的铜元素，会引起铜中毒，造成机体代谢紊乱，严重会导致急性肾功能衰竭。在土壤重金属污染、大气污染和水污染三者中，土壤重金属污染很难得到有效治理。土壤中汇聚的多种重金属会对土壤环境、动物、植物、微生物都产生严重伤害。
3、土壤重金属污染的防治措施
、制定管理和监督的法律法规
面对日益严重的土壤重金属污染，应当建立和完善保障土壤污染防治与修复工作顺利进行的政策和法律法规。2016年印发了《土壤污染防治行动计划》，2018年通过了《中华人民共和国土壤污染防治法》。2项法规都是以改善土壤环境质量为核心，严格防治工矿企业、农业生产生活等方面的重金属污染，进行土壤污染法规标准的制定与问责。土壤污染防治应当坚持预防为主，保护优先，严控新增污染，分阶段分类别管理，形成政府主导，企业担责、公众参与、社会监督的土壤污染防治体系。保护土壤质量，防治土壤污染是每一个公民和组织义不容辞的责任。
、紧抓源头，防控土壤重金属污染源
严控土壤重金属污染源必须从源头抓起，针对污染源头分类分级管理严控污染源。必须遵循预防为主，防与治相结合的基本原则。对工农业生产以及居民生活的污染排放进行严格控制。采取有效措施，以削减、控制和消除污染源。大力推广清洁无毒工艺，减少或消除工矿企业重金属污染物的随意排放，对工业“废水、废液、废渣”必须进行回收和处理，严格控制污染物排放量与浓度，避免重金属对土壤环境的二次污染。在农业生产化肥、农药的控制方面，要增强广大农民群体保护耕地质量的意识，加大土壤污染防治的宣传和教育;执法部门和农药监测部门定期对市场上流通的农药产品进行监测，禁止或限制使用剧毒农药，积极推广如除虫菊酯、烟碱等植物体天然成分的毒性小、效果好、残留低的农药;推广开展天敌防治法，既要消除病虫害对农作物的威胁，又要把农药对生态环境的危害降到最低程度。
4、做好污染土壤的防治修复工作
面对我国日益严重的土壤重金属污染现状，要充分认识土壤重金属污染的4大特点———不可逆性、治理难且周期长、累积与地域性、隐蔽性，积极采取各种各样的修复治理措施，缓解土壤污染的程度，营造安全、美丽、幸福的生态环境。针对目前我国各地治理土壤重金属污染采取的措施，一般有工程治理措施、化学治理措施、生物治理措施和农业生态治理措施4种方法。
、工程治理措施
工程治理措施作为一种比较具有权威性的土壤重金属污染治理方法，可以从根本上解决重金属的污染问题，但是实施起来工程量大，需要投入大量的人员和资金，而且会破坏土壤结构，降低土壤肥力，同时也需要处理置换出来的污染土壤。工程治理一般是通过客土、换土和深耕翻土等措施来治理土壤中的重金属污染。污染比较严重、面积较小的农业大棚的土壤污染适用客土法，把由别处移来的未被污染的洁净土壤加入到受污染的土壤里面，大多会选用质地好的人工土或沙壤土，降低土壤耕作层的重金属浓度，减少重金属对植物根系的毒害，加快土壤生态修复的速度。换土法是把受污染的土壤转移出来，更换没有被污染的洁净土壤。这种方法可以很快修复受损土壤，效果明显，但是换土法费时费力，成本较高。对于具有放射性污染物或含有难分解易扩散污染物的污染严重的景区花园和科研场所等面积较小的土壤可以采用换土法。污染较轻、耕作层较厚的土壤污染可采用深耕翻土法，翻土法是通过深耕技术，拌匀、翻动、混合耕作层土壤来降低土壤耕作层重金属污染物的含量。
、化学治理措施
化学治理就是向污染土壤投入抑制剂、改良剂，以降低重金属的生物可利用度。化学方法治理效果明显，周期短、投资适中，但是不能确保治理效果的长期稳定性。
、生物治理措施
生物技术治理污染土壤是一种正在被广泛推广的新型治理措施。是通过植物、动物和微生物的某些特有习性抑制、削减和改良吸收、降解土壤中污染物，降低重金属毒性。植物修复技术是利用超富集植物吸收土壤中的过量重金属，投资小和维护成本低，具有较高美化环境的价值、二次污染小的特点，是一种新兴的、很有潜力的绿色安全修复技术，受到许多国家的青睐。微生物修复是在合适的环境条件下，充分利用大自然中天然存在的或人工培养的具有特定功能的微生物群的微生物代谢功能，达到将其降解成无毒物质或降低有毒污染物活性的生物修复技术。微生物修复实际就是生物降解，是利用微生物群具有繁殖快、个体小、易变异、适应性强的特点来达到对环境污染的分解作用，还可以降解和转化那些“陌生”的化合物。
、农业生态治理措施
农业生态治理方法是在农业生产的过程中，采用一些因地制宜的土壤耕作管理制度，种植合适的植物品种，改善土壤的生态环境，减轻或阻断重金属对人体造成的危害。合理规划农业种植区域，把高富集重金属的经济作物或树、花、草种植在重金属污染严重区域，既能美化环境，又能净化土壤;将低富集重金属作物品种植在基本适宜区，这样能够减少重金属在作物中的累积，提高土壤的质量。农业生态治理方法循环周期长、效果不明显。
5、结束语
土壤中过高重金属含量严重危害了人类的生存环境，对整个自然界地理环境都造成负面影响。采用单一的修复技术无法完全修复土壤，必须要以植物修复为主，优化特定微生物的筛选，建立相关基因库，培养超强工程菌，多种治理措施相辅相成，从而彻底清除土壤中的重金属。做好土壤环境保护方面的知识引导和宣传，提高人们的环境保护意识，促进土壤生态向健康的方向发展。
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由于回答限制，很多出处的页面网址不能加上去，见谅。1．中国土壤环境污染问题突出地区的污染现状及成因：据不完全调查，目前全国受污染的耕地约有亿亩，污水灌溉污染耕地3250万亩，固体废弃物堆存占地和毁田200万亩，合计约占耕地总面积的十分之一以上，全国每年因重金属污染的粮食达1200万吨，造成的直接经济损失超过200亿元。其中，一些地区土壤污染已呈严重态势，甚至出现了土壤重污染区和高风险区。1.重金属污染重金属是指密度 4．0以上的约 60种元素或密度在 5．0以上的45种元素。As和 Se是非金属，但是它们的毒性及某些性质与重金属相似，所以将 Se和硒列入重金属污染物范围内。污染土壤环境的重金属主要是指生物毒性显著的Hg、Cd、Pb、Cr以及类金属 As，还包括具有毒性的重金属 En、Cu、Co、Ni、Sn、V等污染物。当前最引起人类关注的是 Hg、Cd、Pb、Cr、As，它们被称为“五毒”（农田土壤重金属污染及防治研究进展）。土壤中重金属的来源是多途径的，首先是成土母质本身含有重金属，不同的母质、成土过程所形成的土壤含有重金属量差异很大。此外，人类工农业生产活动，也造成重金属对大气、水体和土壤的污染（土壤中重金属污染现状与防治方法）。我国 Cd 污染的土地涉及11 个省市的 25 个地区。 如江西省某县多达 44 ％ 的耕地受污染，形成670hm2 的“镉米”区；沈阳某污灌区农田土壤中 Cd 含量高达 130mg／kg ；成都东郊污灌区内米中含Cd 量高达165mg／kg 。 农业部农业环境监测总站 1996 ～ 1998 年的监测结果表明，污灌区 Cd 污染面积最大，占重金属超标面积的569 ％ ，而农产品 Cd 超标率达102 ％ （曹仁林等，2001）。我国各大城市的耕地土壤均存在不同程度的Cd 污染，其中沈阳市郊区和西安污灌区土壤 Cd 污染尤为严重，如沈阳市农田土壤中Cd 含量为088mg／kg ，西安污灌区土壤中Cd 含量为0628mg／kg（土壤镉污染特征及污染土壤的植物修复技术机理）蛐岩县主要的土壤污染物为Mg和B．43％的采样点土壤 Mg含量达重度污染水平，最高超标21．16倍．仅有 211和 238两个采样点达到清洁标准；而 B的污染似乎更为普遍，所用采样点土壤 B浓度超标，50％的样点达到重度污染水平．其原因是 在岫岩县石唐、偏岭、风源等区域．分布有众多的衰 3 蚰岩县土壤捡剥统计值殛帚染指矬国营及乡镇、个体 经营的采矿、冶炼企业，以轻烧 Mg、重烧 Mg为主要工艺的菱镁矿加工业排放 出大量 MgO、SO2等 污染物．／vlgO 白色粉末降落地表后，形成 MgCX~、Mg(H0 )2等反应产物，凝聚成大颗粒分散在土壤中，加之该区域土壤 中广泛存在的 MgSO+、MgCl2，形成硬壳覆盖地表，从根本上阻止作物生长．部分地区虽然作物可以生长，但土壤中可溶性 Mg被作物吸收，对人及其他生物的健康形成较大的威胁．而 B污染也是由于B矿点源污染所致（辽宁东部山区土壤污染状况与防治对策研究）．稻米对于镉污染的吸附作用明显强于玉米、大豆等其他的作物品种在各种人为因素中，则主要包括工矿业、农业和交通等来源引起的土壤重金属污染（土壤中重金属污染现状与防治方法）。2.污水灌溉污水灌溉等废弃物已造成大面积农田的土壤污染。如沈阳张士灌区用污水灌溉 20 多年后，污染耕地2 500多 hm 2，造成了严重的镉污染，稻田含镉 5～ 7m gökg。天津近郊因污水灌溉导致213 万 hm 2 农田受到污染。广州近郊因为污水灌溉而污染农田2 700hm 2 , 因施用含污染物的底泥造成1 333hm 2 的土壤被污染, 污染面积占郊区耕地面积的 46% 。20 世纪 80 年代中期对北京某污灌区进行的抽样调查表明, 大约 60% 的土壤和 36% 的糙米存在污染问题（我国的土壤污染现状及其防治对策）。早在 30 年代 ,就有抚顺炼油厂污水排入浑河灌溉水稻的记载。到了 50 年代 ,随着农业生产的发展，在北方一些干旱、半干旱地区，由于水资源比较紧张，为了充分利用污水的水肥资源，污水灌溉被大面积采纳、推广，这对促进当地农业的粮食生产曾起到了积极的作用。到了1983 年，污水灌溉面积达到 2 ×106 hm2 。然而，由于长期的污水灌溉 ,土壤 —作物系统的污染逐渐暴露出来，为了解决这一土壤环境问题，污水的土地处理系统得到了应用和发展长三角、珠三角、辽中南城市群3个典型区的土壤污染状况调查；在典型地区启动污染土壤修复与综合治理试点；建立健全基于风险评估的土壤环境质量标准体系；完成《土壤污染防治法》草案。从污染物的种类和类型上看 ,新技术、新产品应用未能有效预防导致我国新型污染物不断出现 ,这些新型污染物影响更持久 ,危害更大 ;从污染物的浓度上看 ,污染物的含量 ,随着经济的发展 ,一些污染物因为无法降解、逐步积累 ,增加还是非常快的。例如 ,有资料表明 ,近年来 ,上海土壤中汞和镉的含量增加了 50% ;浙江南部一些地区土壤中 Cu、Zn等重金属全部超标 ,持久性有机污染物部分检出率达100%。辽河流域据介绍，辽河流域是我国传统的工矿区之一，交通便利、矿产资源丰富，长期以来形成了以煤炭、石油、钢铁等工矿业为主的经济结构，资源利用效率较低，污染强度高；污染源污染治理水平低，化工、冶金、采矿、制药等行业污染严重，部分企业设备陈旧、落后，污染治理设施不完善；加之辽河流域环境监测、预警、应急处置和环境执法能力薄弱，有些地区有法不依，执法不严现象较为突出，环境违法处罚力度不够，污染的现象不能得到有效遏制。有关人士还指出，土壤污染和水污染是相互交替、互相影响的。一方面，部分地区的土壤污染是由于污灌造成的。由于辽河水资源短缺，为解决工农业用水问题而长期进行污水灌溉，使得大量有毒、有害物质进入土壤，积累到一定程度，超过了土壤本身的自净限度。另一方面，辽河流域鞍山、辽阳等地是全国闻名的工矿区，常年的矿产开发造成一些矿区土壤污染非常严重，通过水体的冲刷，土壤中的重金属和有毒物质加速了河流的污染。有专家指出，在资源和重工业为主导的经济结构下，工业生产的污染程度相对会比较高，治污难度大；受经济利益的驱使，部分企业安装、运行污染治理设施不到位，随意排放废水废气废渣的现象时有发生，使人防不胜防；同时，地方政府重地区GDP轻环境保护的意识依然存在，对污染现象听之任之。对于辽河而言，其治污问题面临更多重的考验——在当前经济危机的影响依然持续、东北老工业基地亟待振兴的形势下，一方面辽河流域土壤污染和水污染等问题严重，已经到了非治不可的地步；另一方面，在2008年来的全球性金融危机的席卷之下，地方政府面临着经济增速放缓，失业率增加的巨大压力，一切工作的中心都集中到了保障经济平稳发展上来。环境治理面临着让位于经济发展而被忽视的问题。对于几十年污染“积重”的整个辽河流域，有人表示担心，“有些地方为了发展经济，根本不管所谓的环境污染，这么几十年下来，才造成整个流域污染情况严重。如果这一点不改，只是沿着‘污染——治理——污染’的老路子，最后只能是越治越污，环境越来越坏。”一． 长三角根据中科院南京土壤所2006年在南京郊区蔬菜基地做的定点测试，仅有40%的土壤处于安全等级，而30%的土壤已经受到污染。而浙江省有关部门的调查显示，全省Ⅰ类和Ⅱ类土壤占调查区总面积的82%，其余18%的土壤均受到了不同程度的污染。“区域内工业化、城市化和农业集约化的快速发展，加上疏于防治，大量未经处理的废弃物通过多种渠道向土壤系统转移、残留，是形成土壤污染的主要因素。”近期，浙江省台州市路桥区峰江街道139名村民被查出血铅严重超标，元凶是建在村里的一家被列为重点监控企业的蓄电池企业。在上世纪80年代末期，我国污染面积只有几百万公顷，而现在已经超过一千万公顷。土壤污染类型多样化，其中严重的是重金属污染，根据中科院生态所研究，目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积近两千万公顷，约占耕地总面积的五分之一，全国每年因重金属污染而减产粮食1000多万吨。此外农药、抗生素、病原菌等也成为土地污染的来源。土壤污染除导致土壤质量下降、农作物产量和品质下降外，更为严重的是土壤对污染物具有富集作用，一些毒性大的污染物，如汞、镉等富集到作物果实中，人或牲畜食用后发生中毒。 如我国辽宁沈阳张士灌区由于长期引用工业废水灌溉，导致土壤和稻米中重金属镉含量超标，人畜不能食用。土壤不能再作为耕地，只能改作他用。 3.固体废弃物堆放 另外，在农田中，由于化肥的不合理施用，农药喷施和 地膜等造成的污染也相当严重。2. 地方土壤环境保护工作面临的问题和对国家土壤环境保护法规、制度、政策等方面的需求目前，我国土壤污染面临着严峻的形势，部分地区土壤污染严重，土壤污染类型多样，呈现新老污染物并存、无机有机复合污染的局面，土壤污染途径多，原因复杂（环保总局在京召开首次全国土壤污染防治工作会议，且污染面积、分布和程度不清，污染防治基础薄弱，地方土壤保护工作防治措施缺乏依据和方向，状况不容乐观，面临诸多挑战。同时，防治土壤污染的法律还非常欠缺，土壤环境标准体系也尚未形成，法律是土壤污染防治的关键，是实现土壤环境保护的最主要途径，它对保护土地质量，维持社会、经济和环境的可持续发展具有重大意义。从法律角度分析，土壤污染现状的原因包括以下三个方面：首先，我国土壤污染防治的相关法律法规空白，缺乏有效的法律制度。在我国现行的法律体系中，已经制定了环境保护、土地管理、水污染防治、大气污染防治等相关的法律法规，但土壤污染防治的法律基本上是一项空白（论我国农业用地土壤污染的法律保障）。虽然若干法律中一些零星规定，对农业生态环境的保护起到了一定的积极效果，但都是分散而不系统的，缺乏可操作性的具体法律制度。随着我国快速的工业化、城市化进程，农业用地土壤污染仍有继续加重的趋势，说明现行立法有限条款的粗略性规定不可能有效防治现代农业技术和不合理的土地利用方式造成的土壤污染问题，满足不了土壤污染防治的现实需要。而法律的“真空”状态则会进一步滋长土地资源的滥用现象，加剧土壤污染问题（浅析我国土壤防治的法律问题）。在长三角地区环保工作中，南京理工大学经济管理学院教授徐光华指出“缺乏相对统一的区域环境准入和污染物排放标准、缺乏相关法律规范，是长三角地区环保工作目前的软肋。”区域经济发展中所遇到的各类环保问题，通常都很难靠一地的政府来解决。要应对日益严重的环境污染形势，两省一市的有关部门必须尽快建立起区域环境信息共享与发布制度，启动区域环境监管与应急联动机制，并在此基础上加快区域环境保护相关法律规范的研究和制定，长三角土壤污染后果堪忧）。因此，在现行法的基础上，有必要对土壤污染防治保护采取一定的法律措施，健全和完善环境相关法律法规。其次，土壤污染防治的行政管理和执法混乱。依据我国现有的法律体制，对于土壤的法律保护，实行管与分管相结合的多部门分层次的管理体制，涉及多个行政部门对土壤污染的行政管理，在这种体制下，管理主体林立，权力和责任分散，不仅不利于集中、统一管理，而且容易造成管理上的混乱（浅析我国土壤污染防治的法律问题）。由于土壤污染的来源多样，情况复杂，所以除了职责最多联系最为紧密的环境保护部门、农业部门有环境行政监管权力外，许多其他的部门如水利部、国土资源行政主管部门等在特定的情况下也有管理权限（我国农村土壤污染防治的法律问题研究）。但是，由于法律并没有赋予环境保护执法部门对其他行政主管部门的环境执法的监督权，同时对于各个执法部门之间在土壤污染处理上应当如何相互配合的重要问题也没有做出规定，这就导致了在具体的土壤保护的执法当中多头执法，交叉执法，执法不到位，甚至部门之间借执法来争夺各自的利益，降低了土壤保护的整体实效，损害了土壤保护的整体利益，有关法律法规对部门之间如何监督协调没有具体规定，并且在实际环境行政执法管理中地方情况差异较大，出现的许多污染问题无法很好的得到解决，从而导致部门与部门之间相互扯皮、争权推责（浅析我国土壤污染防治的法律问题）。可以说，这种多头管理体制，不仅严重影响了治污的效率，也浪费了诸多的行政管理资源。另外，在我国大多数基层地区尤其是贫困的农村地区，由于经济发展落后，摆脱贫困的愿望强烈，大多领导干部以经济的快速发展为首要目标，当经济发展与环境保护发生冲突的时候，就会牺牲环境来图发展（防控农村土壤污染的迭律对策研）。因此，我国在对土壤污染管理及执法上也存在许多的问题。最后，土壤环境保护的司法保障有待加强。目前，虽然我国土壤污染比较严重，污染情况时有发生，但涉及土壤污染诉讼的案例却很少，从仅有的几个案例中，不难发现我国农村土壤司法救济中存在的问题。首先，我国至今没有关于土壤污染修复和赔偿的条例规定，对企业也没有任何约束，即使土壤被污染了，也很难追究他们的责任。2006年8月，甘肃省徽县发生的“铅中毒”事件就是一个典型的案例。当时，这个县水阳乡的两个村庄共有368人查出血铅超标，其中14岁以下的儿童149人。经环保部门调查发现，位于这两个村庄附近的一家铅冶炼厂是重要污染源，造成当地土壤、空气和水体污染。虽然这家工厂后来被勒令关停，但如何给那些遭受污染损害的村民以有效的补偿，如何从根本上转变那种以群众健康甚至生命为代价的粗放型增长方式，却是一个难题。（邱林，中国1/5耕地受污染防治形势严峻，改善土壤环境质量系国家行动。另外，在农村环境诉讼中，一个最现实的问题就是诉讼费用的负担问题。我国农民是社会中最大的弱势群体，他们是城市发展的牺牲品，长期处于经济的困窘之中，他们的收入大多仅能勉强维持生计（防控农村土壤污染的迭律对策研）。与此同时，土壤污染对农民造成的损失是长期的也是巨大的。在我国司法实践中 ,诉讼费用直接与诉讼标的额挂钩 ,且实行诉讼费用预交制度 ,农民很有可能会因为交不起诉讼费用而无法得到司法保障（我国农村土壤污染防治的法律问题研究）。1999年 12月 20 日大庆市红岗区杏树岗镇民吉村十三户农民向大庆市中院起诉 ,要求被告大庆油田有限责任公司赔偿原告土地污染损害赔偿518431. 06元。本案中十三户农民的土地污染发生于1993年 ,但是当年只给付原告青苗补偿款。由于农民对土地是否被污染不懂 ,在 1999年前没有提起诉讼 ,但一直以上访的形式找镇政府、土地局以及被告单位要求解决 ,虽在 1999年 11月 4日达成协议 ,但未实际履行。1999 年 12 月 ,原告向大庆市农业局申请对受污染的农田进行取样化验鉴定。2000年 1月农业局进行了取样 ,并由市农业局送省质量检验检测中心检验。2001 年 5 月农业局根据检验结果又组织五位专家现场勘查 ,做出鉴定意见：已造成受污染农田土坡次生盐渍化 ,对农作物已造成严重危害。《中华人民共和国环境保护法 》第七条：国务院环境保护行政主管部门 ,对全国环境保护工作实施统一监督管理。县级以上地方人民政府环境保护行政主管部门 ,对本辖区的环境保护工作实施统一监督管理。《中华人民共和国水污染防治法实施细则 》第四十三条第二款。该案件从 1999 年 12 月到 2003 年 12 月 ,经两级法院长达四年的审理 ,最终法庭调解结案 ,被告赔偿原告损失 159607. 38元 ,一、二审诉讼费用由被告承担。值得注意的是在案件审理过程中。大庆中院以原告超诉讼时效为由 ,判决驳回原告的诉讼请求。判后原告不服 ,但由于农民多年未耕种土地无收入没有上诉费用 ,为维护原告人合法权益 ,由代理人交上诉费 10196. 00元 ,才使得农民的合法权益能够得到最终的保护（一件土地污染损害赔偿案的艰难诉讼）。因此，为有效防治土壤污染，应在现行有关土壤污染防治立法的基础上，细化、扩展土壤污染防治的制度，或制定专门的法律法规，以加强对土壤污染的监督和管理。从法律上，对污染灌溉、工矿废弃物、城市生活垃圾、化肥农药等土壤污染物及污染行为作出明确规定，通过法律手段有效防治土壤污染。另外，在法律法规中应当理顺土壤污染防治的行政管理体制，建立土壤污染的动态监测评价制度，制定相关土壤污染防治的具体规划制度，确立土壤污染的环境标准，建立土壤污染应急措施制度和法律责任制度等相关的制度。（浅析我国土壤污染防治的法律问题（论文）。3.土壤环境保护工作经验和典型模式、政策建议由于土壤污染的潜伏性、不可逆性、长期性和后果严重性等特点，土壤环境保护应遵循 “防重于治”的基本原则，坚持“预防为主、防治结合、综合治理”。对未被污染的土壤采取预防措施，要控制或消除污染源；对已经污染的土壤则要采取积极治理措施 ，将污染控制在最低限度（我国环境保护科学研究现状与展望）。土壤一旦被污染，治理起来相当困难，相对于污染物在土壤-植物系统中含量、行为、生物地球化学循环、毒理、代谢模式和与重金属有关的流行病等方面的研究，土壤污染的治理与管理研究要薄弱得多，大多数治理方法尚处在试验阶段，再加之考虑到治理费用等问题，能应用的成熟方法目前很少。总结出现的各类土壤污染治理方法，大体上可分以下四类：1．工程措施(包括客土、换土、翻土、去表土、隔离、热处理、电化学方法等)此种方法效果好、稳定，是一种治本措施，适用于大多污染物和多种条件，但一般在小范围内较实用，且代价昂贵，还可能造成地下水或其他介质的潜在污染。近年来，把污水、大气污染治理技术引进土壤治理过程中，开辟了土壤污染治理新的途径，如磁分离技术、阴阳离子代换法等（土壤污染治理方法研究）。2.化学措施施用改良剂、抑制剂等降低土壤污染物的水溶性、扩散性和生物有效性 ,从而降低污染物进入生物链的能力，减轻对土壤生态环境的危害（）。例如：在某些重金属污染的土壤中加入石灰、矿渣等碱性物质，使重金属生成氢氧化物沉淀。或添加膨润土、合成沸石等交换容量较大的物质来钝化土壤中的重金属等。3．生物措施生物治理方法有着物理治理方法和化学治理方法无可比拟的优越性，其优点主要表现在以下几个方面：①处理费用低，其处理成本只相当于物化方法的二分之一到三分之一；②处理效果好，对环境的影响低，不会造成二次污染，不破坏植物生长所需要的土壤环境；③处理操作简单，可以就地进行处理。基于这些优点，应用生物修复已成为当今土壤污染治理技术研究的一大热点（土壤污染的生物修复技术研究进展）。生物措施是利用特定的动、植物和微生物吸收或降解土壤中的污染物。与此措施相对应的新兴学科“环境生物技术”方兴未艾。应用现场污染治理的生物措施始于 1989 年 3 月，美国阿拉斯加海岸被石油污染，采用了两组亲脂性微生物后，使其净化过程加快了两倍。早期生物治理采用的主体生物类群多为微生物。最近，植物修复正成为生物治理措施中的一个亮点。植物对污染点的修复有三种方式：植物固定、植物挥发和植物吸收。研究表明，利用适当的植物不但可去除土壤环境中的有机物，还可以去除重金属和放射性核素。超累积植物已成为环境保护工作者追寻、筛选的目标。我国对植物修复和超积累植物的研究已有良好的开端（我国土壤环境保护研究的回顾与展望）。例如，在土壤重金属镉污染的植物修复研究中，通过大量筛选研究发现，十字花科芸苔属植物（Brassica spp.）中的很多种或基因型具有较强的吸收累积 Cd特性。我国广泛种植的油菜(）就是该属植物，其中某些品种或基因型在累积 Cd 方面可能很高。筛选并种植可食部位低积累 Cd 作物品种（低吸收或低转移），通过作物互做（间作、轮作）减少作物对Cd 的吸收等植物修复方面的研究也需做进一步研究（土壤镉污染特征及污染土壤的植物修复技术机理）。4.农业措施包括增施有机肥提高环境容量、控制土壤水分、选择适宜形态化肥和选种抗污染农作物品种等。另外，国外发达国家在土壤污染防治方面的工作开展得较早 ,许多国家都已建立了相对完善的污染土地识别、评价和处理体系 ,其中美国、德国和日本的土壤保护实践在世界范围内极具代表意义。在国外，有关土壤污染防治法律保护的立法经验很多。美国于1985年和1990年修订的《农业法》希望实现劳动生产率的提高的同时保护资源与环境，实现“持续农业”的发展。另外，1990年在联邦政府实施了“保护计划”管理。1987年为了控制农业水源水质而制定了《水质法》。欧盟到目前为止还没有明确的土壤保护政策，但现有许多欧盟立法都与土壤保护有关。如《关于环境保护、尤其是污泥农用时保护土壤的86／278／EEC指令》对农用污泥作出了规定；《关于废物的75／442／EEC指令》要求废物在处置时不能污染土壤；2004年底前，提出《关于堆肥和生物废弃物指令》，其目的是为了控制潜在的污染，并鼓励使用被批准的混合肥料，等等。日本已经建立了由预防对策和治理对策构成的土壤环境保全体系。有《农用地土壤污染防止法律》（1970）、《市街地土壤污染暂定对策方针》（1986）、《土壤污染环境标准》（1991）、《土壤污染对策法》（2002），等等。《土壤污染对策法》的实施，使得污染治理由被动向主动转化，以前无法计算的环保社会效益可体现为可以计算的经济效益，此种趋势表明日本的土壤环境保护已经呈现出新的阶段特点[3]。这些国外的立法经验对我国土壤污染防治的法律完善具有非常重要的借鉴意义（浅析我国土壤污染防治的法律问题）。“重视生态补偿机制，是国外土壤污染防治工作中的一大经验，值得我们借鉴。”虞锡君向记者介绍道，生态补偿机制，又称生态系统服务付费，主要原则就是“污染者付费”和“保护者受偿”——由污染事故的责任方治理土壤污染、或者支付土壤污染治理的费用。国外在这方面有过不少成功案例——1972年，美国通过的《纳税人减税法》，目的之一就是以税收方面的优惠措施，来刺激私人资本投资于土壤清洁治理。根据美国政府的报告，其直接结果是吸引了34亿美元的私人投资，8000个受到污染的棕色地块恢复了生产能力。虞锡君表示，在区域联动的基础上确立土壤生态直接补偿制度，或许是我们目前值得努力的方向（长三角土壤污染后果堪忧。）郑进华 彭 强 郑晓琴.浅析我国土壤污染防治的法律问题.[A], 环境法治与建设和谐社会——2007年全国环境资源法学研讨会（•兰州）论文集高拯民．我国环境保护科学研究现状与展望lJ1．土壤学报，1989，26 (3)：262-272．
陆地生态系统碳循环、碳源汇格局及其驱动机制，以及陆地生态系统的固碳潜力及其可持续性是当前国际气候变化科学界广泛关注的前沿科学问题。目前，国际上关于生态系统碳固持潜力及其维持机制认识明显不足，尤其是对土壤系统的关键碳过程及其稳定性变化，导致陆地生态系统碳汇潜力的评估结果存在着极大的不确定性。因此，迫切需要深入开展陆地生态系统碳循环机制、关键过程和碳源汇格局及其驱动力机制的研究，藉以增强对全球气候变化和生态系统管理对陆地生态系统固碳潜力及其不确定性的科学认识。过去几十年，生态学家们在全球范围内针对气候变化、土地利用对碳循环时空动态的影响开展了大量的研究，认为陆地生态系统在调节全球碳平衡和减缓全球气候变化中起着重要作用。20世纪80—90年代，全球陆地生态系统每年净吸收1—4Pg (1Pg =1015g)的碳，这抵消掉了约10%—60%的化石燃料燃烧释放的碳。但仍不能确切解释碳排放与碳吸收的收支不平衡的现象，这中间存在一个巨大的未知汇。陆地生态系统碳汇的时空分布及其不确定性，主要缘于陆地生态系统类型的多样性、结构复杂性、时空分布的异质性，以及陆地生态系统和气候变化之间相互作用的关系复杂性和人类活动对陆地生态系统的干扰，还有碳储量、碳汇的监测与评估的方法学等等，造成了陆地生态系统碳汇及其变化的不确定性。关于陆地生态系统最大碳汇的阈值尚未科学定论。经典生态学理论认为与非成熟森林相比，成熟森林作为碳汇的功能较弱，甚至接近于零，“成熟森林碳循环趋于平衡”是现今大量生态学模型的基础。而我国中科院华南植物园周国逸博士研究团队通过25年持续观测, 发表在2006年《科学》杂志的研究成果，揭示我国南亚热带成熟的老林龄在1979－2003年SOM浓度平均每年增加，SOM储量增加吨/年/公顷，即成熟森林土壤可持续积累有机碳。国际著名期刊《科学》和《自然》认为该研究奠定了成熟森林作为新的碳汇的理论基础，有力地冲击了成熟森林土壤有机碳平衡理论的传统观念，将从根本上改变学术界对现有生态系统碳循环过程的看法。这一发现有可能将从根本上颠覆学术界对现有生态系统碳循环过程的理论，对全球碳循环研究产生深远影响。北京大学城市与环境学院朴世龙与方精云研究小组及合作者在2009年《自然》杂志上发表的研究成果，采用土地利用和资源清查数据、大气CO2浓度观测数据、遥感数据以及气象数据，并结合大气反演模型和基于过程的生态系统碳循环模型，综合研究了中国陆地碳汇/源的时空格局及其机制，得出中国陆地生态系统是个碳汇。但是，我国中高纬度的北方地区并不是陆地碳汇，而陆地碳汇却发现主要分布在南部，主要缘于大规模造林和灌丛植被的恢复重建形成的碳汇。这一结论与国际社会普遍认为北半球中高纬度地区是陆地生态系统的碳汇的结论并不一致，再次表明了陆地生态系统碳汇的时空变异性及不确定性。上述两项标志性的研究成果，显示出我国生态学研究对全球变化科学的贡献，科学阐述了中国陆地生态系统在中国乃至全球碳平衡中的巨大作用，也得到了国际社会的普遍赞誉。中国还将继续推进生态建设和加强陆地生态系统的有效管理，以扩大和增强陆地生态系统的碳汇潜力。在中国应对气候变化的国家方案中，确定了继续实施林业生态建设工程，扩大森林面积，力争实现森林碳汇数量比2005年增加约亿吨二氧化碳的目标。胡锦涛主席代表中国政府在2009年联合国大会上庄严承诺，中国将在2020年前，再净增森林面积4000万公顷，增加林木蓄积13亿立方米，藉以实现中国对增加全球碳汇的贡献(初步估计可增加碳吸收亿吨亿吨，折合二氧化碳亿吨亿吨)。然而，大规模植被建设需要相应匹配的水资源支持，水资源的有效性与时空变化的异质性必然影响陆地生态系统的固碳潜力，以及产生固碳能力的不确定性。因此，区域植被建设的水、碳平衡及其调控将成为关注的核心问题。包括IPCC报告在内的相关研究显示，陆地生态系统碳收支的最大不确定性在于土壤碳储量和变率的科学估算。Johnston et al. (2004) 发表在《生态环境前沿》的文章将土壤系统的研究面临的挑战概述为两个主要方面：1）土壤系统的结构和过程我们无法直接观察到，地上系统的研究方法（遥感方法等）无法直接应用到土壤系统；2）土壤是一个动态系统，随地下环境的改变而变化。土壤系统是由植物、微生物和动物的残体和代谢产物共同构成的一个复杂的混合体，并且土壤系统包含了固体、液体和气体三种基质。对土壤系统这个复杂的“黑箱”的各个组分分解研究的同时，它的功能也会发生变化。土壤碳储量和动态变化的科学估算的准确性受限于研究者对关键的土壤过程理解程度和土壤系统和全球变化之间相互作用的复杂性。因此，研究者需要清楚掌握控制土壤有机碳化学性质、形成过程和稳定固持的关键机制，并且包括增加土壤固碳潜力和持续固碳能力的技术和方法。Johnston et al. (2004) 总结了当前土壤碳研究需要重视的几大关键问题：1）目前受土壤容重测定方法的限制，土壤容重测定的准确度较低，导致目前对土壤碳储量的计算误差；2）准确计算源于根系的土壤碳库需要深入了解根系生命周期的动态过程，而目前的方法尚需改进和提高；3）考虑根系、土壤微生物和土壤动物在历史过程中的协同进化效应，有助于理解当前的土壤碳循环过程；4）土壤动物是调控土壤碳动态的关键因子。需加强在全球变化背景下，土壤动物入侵对土壤碳动态影响的研究；5）随城镇化的加快和湿地面积的减少，土地利用方式的改变对土壤碳过程的影响需要考虑；6）需要获取更全面的有关全球变化造成的极端气候，如干旱、火灾和土壤侵蚀等，对土壤碳储量和碳动态产生影响的数据和信息。基于上述陆地生态系统土壤碳关键过程和机制研究面对的挑战和问题，未来的研究需要改进现有的测定技术，如采用地面穿透雷达、激光分解波谱、13C核磁共振和热解质谱测量等土壤原位和非破坏性分析的技术和手段。综合人工调查数据、网络长期监测数据和建模等研究方法，并且整合生态学、地球化学和化学等领域的技术和资源，以减少对陆地生态系统土壤碳储量和变率的科学估算的不确定性，建立与人类经济社会发展相协调的土壤持续固碳的管理体系。人类活动已经明显的改变了全球碳循环。森林作为陆地上最大的生态系统，在调节全球碳循环的过程中具有重要的作用。如何通过森林经营管理增强森林减缓和适应气候变化的能力是当前国际上关注的焦点。土壤是陆地生态系统最大的碳库，土壤碳储存与释放的平衡发生微小变化即会对温室气体产生很大影响。森林保护、恢复、造林再造林等经营管理措施可以直接影响森林生物量碳库，并且能够通过改变凋落物数量和化学性质及土壤有机质分解影响土壤碳库。综合已有的研究结果，维持森林的高生产力带来的碳输入，并且避免由于土壤干扰等造成的碳释放是提高土壤碳储量和土壤持续固碳能力的有效森林经营管理方式。但是，土壤有机碳是由不同有机组分构成的高异质性混合体，结构的差异决定了性质的不同，并且碳稳定地固持在土壤中是一个漫长而又复杂的过程，关于森林经营管理对土壤固碳潜力和持续固碳能力的影响仍有很多不确定性。目前的研究较多的关注了森林生态系统管理对土壤有机碳储量的影响，而对土壤碳是否能稳定并持续的固持及其维持机制的研究较少。综合研究森林经营管理对土壤有机碳储量、化学组成及其稳定性的影响有助于更全面地评价森林生态系统的可持续固碳潜力。我国人工林发展十分迅速，人工林面积居世界第一，已经逐渐成为世界森林资源的重要组成部分。提高人工林的碳汇功能和持续固持能力是林业减缓气候变化的重要途径之一，并在京都议定书中予以肯定。目前，国内外人工林均存在树种单一，特别是人工针叶纯林所占比例较大，生态稳定性较差和生态服务功能低等亟待解决的问题。欧洲国家近年来主要通过增加阔叶树比例和采用近自然林经营模式改造人工林藉以提高人工林的多样性和生态稳定性。世界范围内热带地区也正通过造林再造林及可持续森林管理恢复退化的土地。因而，如何通过合理的森林经营模式，包括造林树种的选择、林分抚育和采伐措施等，提高人工林的经济、社会效益并且获得最大化的固碳潜力成为国内外关注的焦点。在中国广西，我们选择了树龄25a的马尾松、红锥、火力楠和米老排4类主要的亚热带人工林类型，研究了不同造林树种对土壤碳储量，碳库稳定性和温室气体排放的影响。预期从森林土壤固碳潜力和持续固持能力考虑，为在亚热带地区筛选造林树种提供科学依据。研究结果表明：（1）不同树种对土壤碳储量的影响仅表现在土壤表层（0-10 cm）；（2）马尾松林土壤碳储量比红锥、火力楠和米老排林分别低11%、19%和18%；（3）13C核磁共振波谱显示马尾松林土壤碳的稳定性高的组分比例明显高于红锥、火力楠和米老排林；（4）马尾松林比其他三种阔叶林具有较低的土壤CO2和N2O排放速率，并且具有较高的土壤CH4吸收速率。以上结果说明红锥、火力楠和米老排3种阔叶林虽然比马尾松林有较高的土壤碳储量，但土壤碳的稳定性较低并且土壤温室气体排放较高。因此，在我国亚热带地区，从森林土壤的固碳潜力和持续固持能力考虑，马尾松等人工针叶林应该与人工阔叶林均衡发展，空间上合理配置森林类型，维持适宜的森林景观多样性，森林的经营管理需要综合考虑树种对土壤碳储量及其稳定性的影响。很多研究表明随林龄升高，土壤表面碳通量随之改变。事实上，在研究林龄与土壤呼吸的关系时，大多数研究只测定了总的土壤呼吸通量，而较少研究区分了自氧和异氧呼吸对土壤总呼吸的贡献。然而，根呼吸占土壤呼吸的比例是不可忽视的，占到了土壤呼吸总量的10-90%。另外，目前大多数的土壤呼吸模拟模型并未分别估计土壤呼吸中的自氧和异氧组分，而近来有研究表明，土壤呼吸中自氧和异氧呼吸具有不同的温度敏感性，也就是两个组分对气候变化的响应是有差异的，因而有必要对两种组分进行区分研究。通过区分土壤呼吸不同组分，不仅可以阐明土壤呼吸随林龄的变化规律，还可以进一步阐明土壤呼吸随林龄的变化规律是由土壤呼吸中哪个组分的贡献起到了更关键的作用。因此，了解不同林龄土壤呼吸的控制因素对于估计中国森林碳收支具有重要意义。通过暖温带地区典型群落锐齿栎年龄序列（幼林，中龄林，成熟林，过熟林）土壤自氧和异氧呼吸研究发现：1) 各林龄根系呼吸的时间变异同异氧呼吸一样，可以很好的被土壤温度所解释。但不同林龄根系呼吸的季节格局存在差异，即不同林龄间物候特征可能存在差异；2) 不同林龄土壤自氧，异氧呼吸存在显著差异。土壤总呼吸随林龄增加而增加。土壤异氧呼吸也随林龄增加而增加；3）土壤表层的轻组有机碳库很大程度上解释了土壤异氧呼吸的空间变异。我们没有发现细根生物量与根系呼吸很好的相关性，但土壤基础呼吸很大程度上依赖于细根生物量，表明根际对土壤呼吸的影响；4）异氧呼吸表面温度敏感性高于自氧呼吸，表明该地区土壤微生物呼吸对未来气候变化将更加敏感；5）林龄增加造成了成熟林和过熟林土壤毛管空隙度的降低，一定程度上解释了这两种林龄较高的土壤呼吸通量，尤其在土壤水分含量较高时解释程度更高。以上结果表明，组分分离在评价林龄对土壤呼吸影响时的重要性；该区土壤异氧呼吸对未来全球变暖响应较自氧呼吸更加敏感。通过以上研究，了解了部分典型的森林管理模式下土壤固碳潜力和持续固碳能力的变化规律，增强了对我国陆地生态系统固碳潜力评估的不确定性的理解。但是，对我国陆地生态系统管理影响土壤碳截获的关键科学问题仍需进一步地深入探讨专家简介：中国林业科学研究院副院长、研究员，森林生态学首席专家，博士生导师，长期从事森林生态系统与森林景观生态学研究，涉及生产力生态学、养分循环、恢复生态学、生态水文学和全球变化对森林影响机制等方面研究。国家级垮世纪学术技术带头人,国家杰出青年基金获得者。曾取得过国家科技进步二等奖二项、省部级科技进步三等奖三项，获第四届中国林业青年科技奖，主编或参编的学术专著有10部，在国内外发表学术论文120余篇。