近年来土壤学发展的特点范例(12篇)
时间：2024-03-11
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关键词：土壤湿度气象因子
农田土壤湿度随着气象要素的变化而变化。因此分析气象因子对农田土壤湿度变化的关系可知，作物生长发育受农田土壤墒情变化十分明显[1.2]。本文以南阳市为例，利用近30a土壤湿度观测资料和气象观测资料，分析南阳地区主要气象要素对土壤湿度的变化影响，得出气候变化对土壤湿度变化影响的规律。近30a南阳市因为平均气温上升，降水量减少致使各层土壤湿度为下降趋势，特别是春季农作物开始生长后，降水量较少、气温升高等因素影响，加之作物需水量大，土壤相对湿度变化呈下降趋势；夏季（6～8月）受各种气候因子的影响，土壤湿度为多波动；冬季由于降水稀少，温度较低，土壤湿度变化不大。
1、资料来源和分析方法
1.1资料来源
本文所用的气象资料和土壤湿度资料均为1981～2010年南阳市气象局观测站测定的逐旬资料，土壤湿度资料为0～100cm深土层，每10cm一个测定数值，用土壤相对湿度表示（%）。
1.2分析方法
序列时间变化趋势采用倾向率法，用一元线性回归方程拟合求得各要素的倾向率；用相关分析和回归分析法求得土壤湿度和气候因子的关系[3]。季节划分为：3-5月为春季，6-8月为夏季，9-11月为秋季，12月-次年2月为冬季。
2、结果与分析
2.1土壤湿度的垂直变化[4.5]
2.1.1土壤湿度的年际变化趋势
为了说明30年来南阳市土壤湿度的总体变化趋势，我们把1981～2010年逐旬土壤湿度资料进行年平均，绘制出南阳市年平均土壤相对湿度的年际变化曲线（图略）。可以看出南阳市的土壤湿度呈逐年下降趋势。气候变暖导致蒸发加剧，在降水量少的情况下，加剧了土壤干旱化程度。受长年受气候影响累积影响土壤湿度最低值下降趋势更大，这不利作物的生长。
2.1.2土壤湿度的垂直变化特点
根据南阳市的气候变化特点（主要是气温和降水量的变化），把1981～2005年分为1981～1985、1986～1990、1991～1995、1996～2000、2001～2005、20061～2010年六个时段，分别计算六个时段的土壤相对湿度逐层平均值并绘制垂直变化曲线图，分析不同年代土壤湿度的垂直变化特点。
从综合变化来看，以80年代前期土壤湿度最大，80年代后期次之，至90年代前期急剧变小，90年代后期又较前期有很大增加，而21世纪前期土壤湿度又开始下降。南阳市土壤湿度的变化规律和气候变化特别是降水量的变化表现一致。
另外，从土壤湿度的层次变化看，土壤表层（0～20cm）的变化幅度较小；而深层（40～100cm）的变化比较明显。
2.2土壤湿度与气候的关系
2.2.1土壤湿度与气温、降水量的关系
为了分析各层土壤湿度与气温变化的关系，分别将逐年0～20cm、0～50cm、0～100cm平均土壤湿度与年平均气温进行相关分析，建立回归方程。土壤湿度与蒸散的相关关系分析蒸散是温度的函数，用降水与气温的比值可以建立较好的土壤湿度模拟方程。春季气温回升，降水仍偏少，土壤湿度较低；夏季降水与气温的比值变化基本上反映了农作物生长季土壤湿度的变化。也就是说植株生长发育和地面蒸发受气温变化的影响明显，而随着层次的增加，其相关性逐渐减小，气温变化对浅层土壤湿度的影响较大，用浅层土壤湿度反映气温的变化比深层更好。从降水量对不同层次土壤湿度变化的影响来看，达到了极显著相关水平，但降水量主要影响深层土壤湿度的变化。
2.2.2土壤湿度与日照的关系
通过分析近30年来南阳市的日照和土壤湿度的变化资料，可以得出：日照主要影响蒸散量的大小。日照时数多，说明天气晴好，农作物生长旺盛，蒸腾耗水多，同时，日照时间长，蒸发量也相应增加，因此土壤湿度随日照时数的增加而减少；反之日照时间短，土壤蒸发量及作物蒸腾耗水少，土壤水分损失少而变化较小。
2.2.3气象要素与土壤湿度的综合分析
用逐步回归分析，建立了土壤湿度与气象因子降水、日照的模拟方程，分析气象要素对土壤湿度的综合作用，可以得出气象因子的变化对土壤水分有明显的影响，回归达到显著的水平。即：土壤湿度仅与日照呈负相关；与降水量与土壤湿度呈显著的线性正相关。南阳站土壤湿度剖面图分析，雨量多有利于土壤湿度的增加。表层土壤湿度增加的幅度要大于深层的增加幅度。
3、结语
（1）南阳市近30年来的土壤湿度呈明显下降趋势。
（2）南阳市不同层次土壤湿度与气温的关系均达到极显著相关，随着层次的加深，其相关性逐渐减小；不同层次土壤湿度与降水量的关系也达到极显著相关，随着层次的加深，其相关性逐渐增大。
（3）南阳市土壤湿度随日照时数的增加而减少；反之日照时间短，土壤蒸发量及作物蒸腾耗水少，土壤水分损失少，土壤湿度增加。
参考文献
[1]柏晶瑜，施小英，于淑秋.西北地区东部春季土壤湿度变化的初步研究.气象科技，2003，31（4）：226-229.
[2]覃峥嵘.南宁日照时数减少的气候特征及成因分析[J].广西气象，1999，20（2）：38-40.
[3]陈怀亮，胡鹏，张雪芬等.农业气候资源多时间尺度分析——以郑州市小麦玉米为例[J].自然资源学报，2006，20（1）：1-8.
引文
目前，人类面临能源短缺和环境恶化两大问题，开发利用可再生能源，是人类必须寻求的一条能源与环境可持续发展的战略道路。太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的清洁能源,在国内外倍受关注。在北方采暖地区，将非采暖季节的太阳能收集并存储于土壤中，冬季再被取出供热，这种充分利用太阳能来节约一次能源的技术被称为太阳能季节性土壤蓄热技术。
1太阳能季节性土壤蓄热技术概述
1.1太阳能季节性蓄热的分类
太阳能季节性蓄热是指将非采暖季丰富的太阳能转移至采暖季太阳辐射较弱时加以利用，以补偿太阳辐射与热量需求之间的季节性差异，从而达到更高效利用太阳能的目的。
太阳能季节性蓄热主要包括4种形式：热水蓄热、砾石-水蓄热、土壤蓄热和含水层蓄热[1]。其中，含水层蓄热被认为是成本最低的，其次是土壤蓄热，而带有地下蓄热罐的热水型和砾石-水蓄热成本较高，在没有合适的含水层土壤资源时，一般考虑使用土壤蓄热。季节性蓄热是一种长期蓄热形式，是与短期蓄热或昼夜型蓄热相对而言。
太阳能季节性土壤蓄热具有蓄热能力大、热损失较小的优点。从长远的观点来看，该蓄热方式被认为是跨季节储热的最有前途的方式之一[2]。
1.2太阳能季节性土壤蓄热的应用
土壤耦合热泵技术因其可利用浅层地热，且对环境无污染，在国内外被迅速推广应用。但是，在严寒地区，冬季热负荷远大于夏季冷负荷，即冬季系统从土壤的取热量远大于夏季的排热量，常年运行下去，土壤温度将逐年降低，热泵运行效率也将逐年下降。将太阳能季节性土壤蓄热技术与土壤耦合热泵技术相结合，通过太阳能的移季利用，使取热量等于排热量，可以从根本上解决土壤热量不平衡问题。该系统被称为季节性蓄热太阳能-土壤源热泵耦合系统。现已建立了示范工程，实践表明该系统比土壤源热泵供暖系统更加节能、热泵性能明显提高[3]。
2国内外研究现状
2.1国外研究现状
季节性蓄热的思想是20世纪60年代美国首次提出的，70年代进行了大量的理论和实验研究，80年代北欧各国也相继开展了太阳能季节性蓄热的研究。1985年，芬兰的Lund和Östman提出了一个三维数值模型，用来模拟垂直埋管季节性土壤蓄热，通过各种模拟分析和优化，得出对于一个有500栋房屋的社区，太阳能保证率可以达到70%[4]。D.Pahud对一个太阳能蓄热式集中供热系统进行了动态模拟。该系统由太阳能集热器、缓冲蓄热水箱、埋管土壤蓄热装置组成，短期的热需求由缓冲水箱承担，季节性的热需求由埋管土壤蓄热装置承担。作者对主要的系统参数进行了优化，得出每年太阳能提供热量的比率为70%，每m2太阳能集热器对应的缓冲水箱体积为110～130m3，埋管体积为4～13m3，对于导热系数为2.5W/m∙K的土壤来说，土壤埋管的最佳间距为2.5m[5]。Olszewski分析了在高纬度国家利用土壤作为季节性蓄热介质的可能性，建立了随时间变化的三维蓄热仿真程序，计算了蓄热过程中的太阳能集热器出口水温和土壤温度场[6]。
2.2国内研究现状
国内关于利用土壤进行太阳能季节性蓄热的报导最早出现在1984年，马文麒对太阳池的跨季度蓄热问题进行了理论分析和数值计算[7]。从二十一世纪初，随着土壤源热泵技术发展，土壤热平衡问题日益受到高度关注，太阳能季节性土壤蓄热作为当前最佳解决方案，成为研究的焦点。哈尔滨工业大学的智艳生和吴冬梅等对严寒地区带太阳能季节性蓄热的土壤源热泵系统进行了实验研究，收到了良好的效果[8]。近几年，天津大学对太阳能跨季节蓄热进行了一系列研究，模拟并分析了供暖系统的长期运行特性和土壤的蓄热特性，并针对示范工程开展相应的应用研究[9-10]。中南大学的罗苏瑜通过数值模拟，分析了埋管间距对蓄热与释热的运行特性的影响，但是未结合蓄热源进行整体分析[11]。杨卫波等建立了考虑地下水渗流与热湿迁移影响的准三维U形埋管土壤蓄热的数学模型，探讨了利用太阳能-地源热泵系统中原有钻孔U形埋管进行太阳能跨季节性土壤蓄热的可行性及其特性，得出地下水渗流的存在可以强化地下埋管的换热效果，但不利于用埋管作为蓄热装置[12-13]。
3现状分析及展望
欧洲多年的研究和实践表明，季节性蓄热技术具有很大的潜能，是目前极具发展潜力的大规模利用太阳能的一种有效方式。国内对太阳能季节性土壤蓄热的研究和应用起步较晚，近几年才开始建立示范项目，但由于数量少，运行时间短，所获得的实际数据不充足；且该项技术受地域影响大，个别地区的研究及实践经验不具通用性。因此，各地区政府大力宣传并鼓励建立更多的示范工程，是推动该项技术快速发展的重要因素之一。
国内外对太阳能季节性土壤蓄热技术的研究，主要集中在地下换热器的形式，地下换热器传热模型，埋管布置方式，土壤特性对传热的影响及运行模式等几个方面，以往的研究多数只研究地下埋管传热，而缺乏对跨季节蓄热式供热系统的整体研究及长期研究，整体研究包括运行模式的选择及控制研究，关键设备（如太阳能集热器、埋管换热器、热泵及末端装置）的匹配研究和工作条件对系统运行特性的影响研究等。系统的整体运行优化是提高系统运行性能的关键。长期研究是指在系统寿命年限内，对其进行的连续动态模拟研究，如系统连续运行10年、20年、30年后的运行状况，依据模拟结果，为系统的可持续性应用提供理论依据。
4结语
太阳能季节性土壤蓄热技术，突破了太阳能利用的不稳定性及季节相反性的局限，扩大了太阳能的利用范围。该项技术在我国的快速发展不仅需要研究者的积极努力，还需要政府的大力支持。
参考文献：
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[4]LundPD,ÖstmanMB.Anumericalmodelforseasonalstorageofsolarheatinthegroundbyverticalpipes[J].SolarEnergy,1985,34(4-5):351-366.
[5]PahudD.CentralSolarHeatingPlantswithSeasonalDuctStorageandShort-TermWaterStorage:DesignGuidelinesObtainedbyDynamicSystemSimulations[J].SolarEnergy,2000,69(6):495-509.
[6]OlszewskiP.ThePossibilityofUsingtheGroundasaSeasonalHeatStorage-TheNumericalStudy[C].ProceedingsoftheASMEHeatTransfer/FluidsEngineeringSummerConference2004.Charlotte:AmericanSocietyofMechanicalEngineers,2004:437-441.
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[10]赵军,陈雁,李新国.基于跨季节地下蓄热系统的模拟对热储利用模式的优化.华北电力大学学报.2007,34(2):74-77
[11]罗苏瑜.土壤蓄热与土壤源热泵集成系统的数值模拟.节能.2007,(6):12-15
关键词：土壤污染；修复技术；探讨
中图分类号：X5文献标识码：ADOI：10.11974/nyyjs.20170432224
工业化和城市化建设使城市甚至郊区大规模兴建，经济得到发展，也带来不少城市问题，土壤污染就是其中一项。注重发展质量，促进人与环境的和谐发展，已经是社会的共识，但是在一些地方，城市建设带来的土壤污染问题依然非常严峻，造成了土壤资源的严重浪费。针对城市土地利用中的土壤和修复问题，总的思路就是要转变城市发展思路，提高土地的利用效率，促进城市环境的和谐发展。
1城市土壤污染的含义
城市土壤是指经过人类长期利用发育起来的土壤，与其他土壤类型相比，城市土壤本身具备土壤的基本特征，但是由于其成土环境的特殊性，容易受到城市建设带来的各种有害物质的污染造成土壤污染，并且由于城市用地的差异性，城市土壤污染本身还具备一定的地域性。
2城市土地利用中土壤污染的现状、特点及危害
城市土壤污染结构复杂，重金属污染比重大。粗放式的工业生产在我国持续了很多年，由此带来的土壤问题也是非常严峻的，有关研究报告显示，在中国城市土壤污染中，重金属污染物的含量远高于乡村地区。这是因为在大建设年代，城市发展依赖于大型工厂，所以不少矿产加工以及塑料加工等工厂选址都会选在离城市较近的地方，甚至不少就选在了城市里面，在当时的时代背景下，工业生产的废料就直接留在了土壤中，进而形成了土壤污染的早期状态。燃煤的不完全燃烧形成了大量的煤渣，这也是重金属污染产生的重要原因。汽车尾气排放以及日益增加的汽车数量都会以各种形式进入到土壤系统中，造成不可逆的污染[1]。
城市土壤污染特点有别于其他污染，治理难度大。城市土地污染的成因决定了其治理难度与策略差异，在相当长的一段时期内，人们对于城市建设的热度大于对环境的综合治理，这就意味着土壤中的污染物在此地域中存在了相当长的时间，其治理难度是非常大的。并且在有些快速城市化的地区，在原有厂矿基础上新建起来的城市设施往往不会对土壤质量进行详细检测，一些建造Y构极大地破坏了土壤的自净能力，并且其本身的建筑携带的有害物质也会加重此区域的土壤污染，这种恶性循环的情况在目前某些城市都是存在的，所以治理难度相当大。
3对土壤进行修复的技术探讨
技术修复的种类。鉴于城市土壤污染结构的复杂程度，相应的技术修复也是根据污染物进行的。现阶段主要修复技术有以下几类。
植物修复。即利用植物自身特点来吸收土壤中的重金属污染物。固定。即通过把主要污染物固定在某种介质中，使其化学状态保持稳定，从而减少其扩散，这是一种快速控制污染的方法。抽出气体。针对点源污染，可以把空气通过装置强制性地灌入土壤中，并随污染物一并抽出。土壤淋湿。即通过水来冲洗污染物，并对水进行回收，此种方法虽然在一定程度上能够防止工作人员与污染物直接接触，但是水进入时也有可能与土壤其他成分产生化学反应，引起二次污染。玻璃化。即把受到重金属污染的土壤放在高温环境中，使其变成玻璃物质，并且将重金属污染物固定其中，能够消除重金属的影响。但是这种方式最明显的缺陷就是造价太高，不利于普遍推广。
城市土壤污染修复的建议：完善土壤修复的技术标准。目前，我国在土壤污染治理方面虽然出台多部法律法规，但是涉及到技术修复方面的标准却非常少，所以在实际操作中，就会出现无法可依的情况。在一些大气等污染防治法中，对于技术修复的规定也比较分散，实际操作起来也有难度；定期进行土壤数据监测，加大监管力度。在广大乡村地区，由于耕地的原因，土壤质量监测已经形成了一定的流程，但是在城市土壤监测中，却存在很多误区，甚至还出现意识的错误。在不少重工业地区的城市化建设中，往往忽略了对土壤质量的监测，所以长期以来缺乏相关数据作为支撑，导致后期土壤技术修复无法顺利进行，监测监督不力或者地区利益，使得修复成为一句口号，所以加强数据监测，加大监管力度，是很有必要的[2]。
加大对技术修复设备的研发和投入。土壤污染是一个社会问题，也是一个技术问题，修复技术设备的落后以及高昂的成本限制了修复技术的推广。特别是对于一些混合污染物，快速的检测设备对于土壤防治都能起到关键性的作用。所以建立土壤监测的专业场所和研发便携式监测工具能够大大提升修复的效率。
参考文献
[1]王加华，张峰，马烈.重金属污染土壤稳定化修复药剂研究进展[J].中国资源综合利用，2016（02）.
[2]赵李宁.污染土壤生态修复技术研究[J].资源节约与环保，
关键词：土壤源热泵适用范围天津地区
Abstract:Aimingattheactualityofenergyusinginourcountryandtherequestofgreenbuilding，thispaperintroducetheadvantageanddisadvantageofGeothermalHeatPumpanditsusingareas.WiththebackgroundofTianjinarea，wepointouttheadvantagesofTianjinareainthedevelopmentofGeothermalHeatPumpandsomepresentissues
Keywords:GeothermalHeatPumpusingareaTianjinarea
1引言
当今世界，环境污染和能源危机成为威胁人类生存的头等大事。随着人类生活水平的提高，中央空调的能耗占整个世界能源消耗的比例不断增加，而中央空调的能耗中绝大部分是消耗在冷热源上。因此，国内外广大专业人士一直努力寻求高效节能且环保的空调冷热源，建筑绿色建筑。
对于绿色建筑应体现在以下几个方面[1]：
1、建筑与自然的共生：即要求保持环境、利用环境、防御自然灾害。保护生态系统并减少CO，及其他大气污染物的排放，保持建筑周边环境生态系统的平衡；充分利用太阳能、地热能进行供暖、供热、采光以及通风，充分考虑绿化配置，软化人工建筑环境；考虑建筑物的朝向等。
2、应用减轻环境负荷的建筑节能技术：即降低能耗、延长使用寿命、使用环保的材料，注重能源的再利用、使用耐久性强的建筑材料及可循环再生材料的利用。
3、循环再生型的建筑生涯。循环利用始终贯穿到整个建筑生涯。
4、创造健康、舒适的室内环境。包括健康持久的生活环境，优良的空气质量等。
5、使建筑融人历史与地域的人文环境。即继承地方传统的施工工艺，继承和保护城市与地域的景观特色，保持城市的恒久魅力和活力。
土壤源热泵系统是一种利用地下浅层的热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等），通过输入少量的高位能（如电能），将低温位能向高温位能转移，以实现既可供热又可制冷的高效节能的绿色空调系统。
在建筑绿色建筑的过程中，土壤源热泵是一种可以广泛应用的系统形式。
2土壤源热泵的优缺点及分类
2.1土壤源热泵的优点
土壤源热泵利用土壤一年四季温度稳定的特点，冬季把土壤能作为热泵供暖的热源，即把高于环境温度的地能中的热能取出来供给室内采暖，夏季把土壤能作为空调的冷源，即把室内的热能取出来释放到底于环境温度的土壤中[2]。通常土壤源热泵消耗1KW的热量，用户可以得到4KW左右的热量或冷量，从而达到节能的目的，而且在系统运行过程中，不产生任何有害物质，实现了环保的功效。土壤源热泵的工作原理如图1所示：
该系统有如下特点[3]：
1、资源可再生利用，土壤源热泵技术利用地球表面浅层地热资源（地能）作为冷热源进行能量转换，而地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳能，相当于人类每年利用能量的500多倍，且不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这是储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，也是清洁能源。与地面上环境空气相比，地面5m以下土壤温度全年基本稳定且略低于年平均气温，可以分别在夏冬季提供相对较低的冷凝温度和较高的蒸发温度。所以从热力学原理上讲，土壤是一种比环境空气更好的热泵系统的冷热源。而且土壤源热泵系统不会把热量、水蒸气及细菌等排人大气环境，符合当前可持续发展的战略要求。通常土壤源热泵消耗lKW的能量，用户可以得到4KW以上的热量或冷量，这多出来的能量就是来自土壤的能源。另外，地能温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。据美国环保署EPA估计，设计安装良好的土壤源热泵，平均来说可以节约用户30％～40％的供热制冷空调的运行费用。高效的土壤源热泵机组，平均产生1冷吨的冷量仅需0.88kW的电力消耗，其耗电量仅为普通冷水机组加锅炉系统的3O％～60％；
2、投资少，运行费用低，与传统空调系统相比，其一次性投资可节省15%~25%，每年运行费用可节约40%左右。采用土壤源热泵系统，由于土壤的温度理，土壤源热泵可以比风冷热泵具有更高的效率和更好的可靠性，其热源温度全年较为稳定，一般为l0-25℃。而且土壤源热泵系统可用于供暖、空调，还可提供生活热水，一套系统可以替换原来的锅炉、空调制冷装置或系统，一机多用；不仅适用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，更适合于别墅住宅的供热和空调。此外，机组使用寿命长，均在20年左右；机组紧凑、节省空间：维护费用低；自动化控制程度高，可无人值守。土壤源热泵中的热源不是指地热田中的热气或热(温)水，而是指一般的常温土壤，所以对地下热源没有特殊要求，可在中国绝大部分地区应用。
土壤源热泵系统的COP值一般在3~6左右，与传统的空气源热泵相比，要高出40％左右，其运行费用为普通中央空50％~60％。
3、占地面积少，机房占地面积小，节省空间，可设在地下；
4、绿色环保，土壤源热泵系统利用地球表面浅层地热资源，没有燃烧，没有排烟及废弃物，情节环保，无任何污染，土壤源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40％以上，与电供暖相比，相当于减少70％以上，如果结合其它节能措施节能会更明显。虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25％的充灌量；土壤源热泵系统属自含式系统，即该装置能在工厂车间内事先整装密封好，因此，制冷剂泄漏机率大为减少。该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，安装在绿地、停车场下，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。土壤源热泵系统没有冷却塔和其它室外设备，没有中央空调集中占地问题，节省了空间和地皮，为开发商带来额外利润，产生附加经济效益，并改善了建筑物的外部形象；
5、自动化程度高，机组内部及机组与系统均可实现自动化控制，可根据室外温度变化及室内温度要求控制机组启停，达到最佳节能效果，同时节省了人力物力；
6、可自主调节机组，能够任意调机，投资者可按需要调整供应时间及温度，完全自主；
7、一机多用，即可供暖，又可制冷，在制冷时产生的余热还可提供生活生产热水或为游泳池加热，最大限度的利用了能源。
2.2土壤源热泵的缺点
1、埋地换热器受土壤性能影响较大，土壤的热工性能、能量平衡、土壤中的传热与传湿对传热有较大影响[4]；
2、连续运行时热泵的冷凝温度和蒸发温度受土壤温度的变化发生波动；
3、土壤导热系数较小，换热量较小。已有的经验表明，其持续吸热速率一般为25W/m2，所以当供热量一定时，换热盘管占地面积较大，埋管的敷设无论是水平开挖布置还是钻孔垂直安装，都会增加土建费用。
2.3土壤源热泵的分类
2.3.1按地下埋管系统分类
地下埋管热泵系统按埋管形式可分为水平埋管热泵和垂直埋管热泵。水平埋管是目前工程实例中常采用的，多其用于采暖。而垂直埋管一般认为其性能优于水平埋管系统，但施工难度相对高一些。
1、水平埋管热泵系统
2、垂直埋管热泉系统
垂直埋管热泉系统有浅埋和深埋两种。浅埋深度为8m到10m．安装成环形、六边形或直角形，并采用同轴柔性套管。这种设计是由Ambrose在1946年提出的，增大外壳直径是为了提高热交换性能。深埋的钻孔深度由现场钻孔条件及经济条件决定，一般为33m到180m不等。溶液在垂直的U形弯管中循环。为了减少泵容量，有必要采用平行埋设，在垂直埋管系统中。管道深入地下，土壤热特性不会受地表温度影响。因此能确保冬季散热与夏季得热间土壤的热平衡。平衡的方法可以采用集热器，在夏季集中热量并送入地下加热土壤，或使热泵反转在夏季为土壤加热，以备冬季之用。集热设备一般采用太阳能和风能集热，此类设备具有高蓄热能力、温升能力。
垂直埋管热泵系统较水平系统有许多优点。首先它不需像水平埋管系统那样需要大的场地面积。其次在许多地区，地面以下的一段距离，土壤处于湿度饱和状态，而这段距离又正是热交换器所在的位置，因此对热交换有利。在制冷季节，水平系统流入盘管中的溶液加热了饱和的土壤层使水分降低，从而降低了土壤导热率。使得热交换的效率也降低。而垂直埋管中，这种水分转移只有很小的一部分。而且垂直埋管热泵的稳定工况和部分负荷的运行效率比满负荷情况好，而一般的空调系统设计工况是在满负荷情况下，但实际却很少在此情况下运行，效率也就很难保证是在高效区。
2.3.2按中有无中间流体分类
按有无中间流体分类，土壤源热泵分为一次流体地偶热泵，即在制冷剂和大地之间存在一种中间流体，多为水、盐水或乙二醇溶液；另一种用得较少的系统是直接膨胀式地偶热泵系统，即利用大量制冷剂直接在地下盘管内与环境进行热交换。
2.3.3按与土壤环绕管道材料分类
现在用于土壤系统的管道材料多采用热熔性塑料，包括聚乙烯管、聚丁烯管和聚氯乙烯管(PVC)。可见，PVC管的导热系数相对低，所以不适合用于此类系统下的导热材料。试验表明，若使土壤导热性提高一倍，在连续运行情况下，聚乙烯管道的热交换升高25％，而PVC管只升高l2％。所以应尽量采用高密度聚乙烯材料，尽管金属具有良好的导热性，它们的性能比高密度聚乙烯提高不多，但造价昂贵。另外由于高密度聚乙烯具有高强度和抗腐蚀能力，所以选用这一类柔性材料作为地下埋管换热材料的土壤源热泵系统寿命可长达50年之久。由于土壤热交换与管径并没有很明显的关系，所以管径的选择是出于管道压力损失而产生的运行费用与管道造价的折衷考虑，一般取20mm到50mm。
3土壤源热泵的适用范围
地能供暖技术对地能资源的收集，主要集中在100米以内的浅地层。这一范围地质结构是多样的，既有黏土也有砂土，砂土中既有粗砂也有细砂，还有卵石加砂，有的甚至是基岩。这些不同的构造，其渗水率和热导率都不同，渗水率高的只适用于水源热泵技术，热导率高的就适用于土壤源热泵技术。
4天津地区的应用
4.1天津地区运用土壤源热泵的背景
天津地区现有的供热(包括洗浴、饮水等)系统基本上是由各行政单位的燃煤锅炉承担，其供热管网也布置在本单位的范围内。煤烟污染严重，能源浪费大，安全隐患多的现象比较突出。近年来，天津陆续进行了锅炉房联网改造等，使上述现象正在得到逐步地改善
4.2天津港地区运用土壤源热泵的现状
天津市地热资源勘探开发起步于70年代，地热田的规模大、储量高，折合电能大于50兆瓦。天津市地热直接利用走在全国的前列，至2001年，用于供暖的地热井达200余口，地热供暖面积已达800万平米。我市在有效降低地热尾水温度，中高温地热热泵技术，地表浅层的地热能利用，既供暖又制冷的地源热泵节能技术方面有较好的研究基础和工程开发经验。
代表性工程有：天津市梅江居住区一综合办公楼，建筑面积2991m2，建筑热负荷147KW，建筑冷负荷320KW。经过了冬季1个月、夏季近3个月的实际运行，该地源热泵系统运行稳定可靠，总体效果上达到了预期的实际目标，冬季采暖房间的室内温度稳定在18℃以上，夏季空调房间的室内温度基本稳定在25℃左右，均达到设计温度的要求。[5]
4.3天津港地区运用土壤源热泵的优缺点
在天津港地区使用土壤源热泵时除了具有实用土壤源热泵共同的优点外，还具有许多地区不具备的优点：天津港地处温带地区，冬季供热负荷和夏季制冷负荷相差不大，容易平衡，不会导致地下积聚过多的热量和冷量。
缺点以及应该注意的问题：1、天津港地区地层条件复杂，约80%的面积被咸水覆盖，且咸水埋深较浅。建设地埋管式土壤源热泵项目极易造成咸淡水串层，导致地下水污染，对凿井工艺要求很高。况且，国内的设备材质、生产工艺水平与国外尚有一定差距，一旦控制温度的循环液泄露，也将对地下水造成严重污染。在设计和施工时应有其注意这方面的问题。
2、在北方寒冷地区，冬季进入地下埋管换热器的液体温度一般均在0℃以下，换热器周围含湿量的土壤可能冻结。根据定性分析，水份冻结时，有大量的潜热被释放出来，因此在吸收同等数量的热量情况下，土壤降低的温度幅度小，水份越多，释放的潜热越多，温度降低幅度越小，在邻近换热器埋管的土壤温度越高。因此，在设计时要考虑到以上因素。
5结论
尽管土壤源热泵还存在着初投资大、施工困难、埋地换热器受土壤物性影响较大、连续运行时热泵的冷凝温度或蒸发温度受土壤温度的影响而发生波动及土壤导热系数小而导致埋地换热器的面积较大等不足之处，但一些国际著名组织及从事热泵的研究者都普遍认为：由于土壤资源广泛，在目前和将来，土壤源热泵是最有前途的节能装置和空调系统，是国际空调和制冷行业的前沿课题之一，也是地能利用的重要形式，1998年，美国暖通空调制冷工程师学会的ASHRAE技术奖就授予了土壤源热泵的应用项目。
目前，世界各国都比以前更加关注能源、环境及可持续发展问题，而传统的以燃煤为主的能源结构也越来越满足不了当前形势发展的需要。因此，要实现经济的可持续发展，就必须尽可能地利用清洁、可再生能源，而土壤源热泵因其节能性、环保性及运行的稳定性而成为一个很好的选择。同时，经过多年的研究与发展，土壤源热泵在技术上也趋向成熟，而且通过大量的实践证明：土壤源热泵的确具有节能、环保、资源可再生、舒适安全、性能稳定等优点。目前，在地下土壤中广泛存在着可为我们所利用的大量能源资源，且在数量上近乎无限，不受地域资源的限制，如能通过设计合理的土壤源热泵加以利用，则必将为缓解世界各国所面临的全球性问题做出很大贡献，土壤源热泵因其节能性、环保性将成为21世纪最有发展前途的供暖空调系统装置之一。
参考文献
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关键词：土壤污染;土地;可持续利用
中图分类号：X144文献标识码：A文章编号：1006-8937（2016）03-0056-02
1概述
土壤被污染的主要特征有：隐蔽性与滞后性;累积性与地域性;不可逆性和治理难而周期长等四个主要特点，土壤一旦被污染了，不仅治理起来特别的困难，它带来的危害也相当之大，土壤污染会导致经济受损，导致大气的次生污染，土壤污染最直接的受害者就是农民。为了我们的子孙后代，为了人类的继续生存，实行土地的可持续利用成为了全世界人民共同的目标。
土壤污染的问题越来越严重，仅仅依靠个人已经不能解决了，要想从根源上解决土壤污染的问题，需要国家和人民共同努力。我们总以为土壤污染很多是发生在北上广等发达的大城市，因为那里经济发展的更快一些，工业也会相对发达，土地污染便会变的很严重。殊不知，日常生活中的很多小事积少成多都会对土壤造成污染，随后丢在地上一个垃圾袋，或者旧电池不好好处理，都会造成土壤的污染。一个垃圾袋埋在地下就需要用大约200年的时间才能腐烂，对土壤的污染特别大，废旧电池中的铅、汞、镉等都会造成土壤的污染。汽车尾气，过量使用农药等都在直接或间接的造成了土壤的污染。所以说，解决土壤污染的大问题，必须从生活中的一件件小事抓起。
我国在环境修复数量历年变化曲线图，如图1所示。
由此可见，我国在治理土壤污染方面取得成就还是相当高的，环境修复数量也在稳步上升，治理土壤的形势也非常的好，下面我们就来说一说如何实现土地的可持续利用。
2通风去污法
通风去污法主要采用的方法就是在受污染的地区打上几口井，一部分的井用于通风，一部分的井用于抽气，在抽气的井口上安装净化装置，这样做既可以把地下的脏气排出去，又可以把地上的新鲜空气稠抽入到地下，抽气的井口还安装了净化装置，可以防止空气的二次污染。通风去污法首先在德萨斯研究院通过，被认为是最有效的去污技术。通风去污法所用的成本较低，安全性又极高，对环境的要求也比较低，可以在各个受污染的地区都可以进行土壤净化。它简单方便还不会对空气造成二次污染。通风去污法把土壤中的有害气体通通排出去，把外面新鲜的空气再次吸入到地下，这样一呼一吸之间，让土壤进行了充分的呼吸，土壤自身得到了更好的修复，人类需要呼吸，土壤同人类一样也需要呼吸。充分的呼吸才有利于排污气吸新气，让土壤自身进行改良。
3植物提取法
植物提取法是利用超积累植物将土壤中的毒素转接出来，再搬到植物的根部和地上部位，等这种植物取得果实之后，再将它的果实继续播种在其他地方，这样做看似将污染转移到更多的地方，实则是通过土壤中的堵塞分解开来，植物本身就有一定的修复功能，把土壤中毒素转接到植物身上，由植物进行净化。
很多植物都有一定的净化功能，研究表明牛角瓜，香根草，飞机草等植物自身的净化能力都比较强。可以大面积的种植这几种植物，然后利用技术将土壤的毒素转移到这些植物的根部，待这些植物果实成熟之后再继续进行种植。
4微生物修复法
微生物在治理土壤污染，实现土地的可持续性利用方面还处在一个不成熟的阶段，实施这一措施具有一定的风险性。微生物修复是指利用微生物来吸收和沉淀土壤中的污染物，完好的微生物修复会让土壤中的污染物降解成水和二氧化碳，但是如果降解的不够充分，微生物就会转化成带有毒性的中间产物，这些未降解好的中间产物对于人类的身体健康有很大的害处，所以说，要想进行微生物修复一定要进行风险评估，它存在的威胁性比较大，微生物运用的好就会治理土壤，运用的不好就会成为另外一种威胁人类健康的隐形杀手。
5化学栅防止法
化学栅是近几年深受人们重用的一种利用化学方法进行对受污染土壤的治理的方法，化学栅是一种拥有能透水又能沉淀污染物的固体材料，像活性炭和树脂等都属于化学栅产品。将化学栅放在土壤受污染地区的底层，将土壤中的污染物进行吸附和沉淀，又不会阻碍土壤的水流，水流对土壤有一定的活化作用，化学栅材料的最大特点就是透水，既起到了净化土壤的作用又不会让土壤缺水，一举两得。
化学栅根据性质又可以分为沉淀栅，吸附栅，和混合栅。在运用化学栅材料时还可以根据不同地区不同的土壤污染情况利用不同的化学栅进行净化。但是化学栅还存在一定的问题，就是化学栅材料老化的问题，将化学栅放在土壤受污染地区的底层，将土壤中的污染物进行吸附和沉淀，又不会阻碍土壤的水流，水流对土壤有一定的活化作用，化学栅材料的最大特点就是透水，既起到了净化土壤的作用又不会让土壤缺水，一举两得。
化学栅根据性质又可以分为沉淀栅，吸附栅，和混合栅。在运用化学栅材料时还可以根据不同地区不同的土壤污染情况利用不同的化学栅进行净化。但是化学栅还存在一定的问题，就是化学栅材料老化的问题，和化学栅费用高的问题等，这些问题都需要不断的进行探究进而解决。
6异位生物修复法
异位生物修复是指将被污染的土壤通过搬运输送到其他地区，然后进行生物修复，这种方法主要包括土地耕种，堆肥等，土地耕种法实施范围广泛且费用较低，但是对于一些土地稀少的地区而言，这种做法会将有害的物质挥发到空气中，造成环境的二次污染;而堆肥法具有处理时间短，而且效果好的特点，更多的应用在治理土地污染当中。
除了这些生物修复我们还可以从其他方面治理土地，比如多层面的实施土地管理制度;做好相关调查，让土地环境一直在掌控之中;环保部门充分发挥自己的职责，进行治理;加强对土地污染源的控制;加强土地修复技术。我们可以从很多方面进行土壤污染的治理，从国家到个人，每个人都可以为治理土壤，实现土壤的可持续性利用贡献自己的力量。
7结语
土地污染越来越严重，很多地区的土壤都受到了不同程度的污染，控制土壤污染，实现土地的可持续利用是一项长期而艰巨的工作，国家要制定相应的法律法规，企业要发展绿色经济，公民个人也要从日常生活的每件小事着手，从上到下的实行土地的可持续利用。土壤是我们赖以生存的根本，土壤遭到了污染，从动植物到人类自己都会受到不同程度的威胁。我们自己要生存，我们的子孙后代也要生存，控制土壤污染，实现土地的可持续利用，不仅仅是为了环境，更多的是为了人类自己。
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【摘要】目的研究土荆芥生长土壤地球化学特征，为土荆芥gap管理提供环境因素的依据。方法通过对地道药材土荆芥生长环境的实地调查，并采集其生境土壤样品进行元素分析及研究适宜的肥力条件。结果土荆芥适宜生长土壤为中性或弱碱性沙质土壤，其生长土壤肥力较高，而且分析发现其中al2o3，k2o，ni，zn，rb，ba的含量明显高于福建省及全国土壤中的平均值，含有丰富的微量元素，na2o，k2o含量高于非生境土壤，而al2o3，fe2o3，cao，tio2低于非生境土壤，且土荆芥对p、ca有选择性的富集作用。结论土壤的地球化学特征对土荆芥的生长有影响。
【关键词】土荆芥；土壤；地球化学特征
土荆芥为藜科植物土荆芥chenopadiumambrosioidesl.带有果穗的干燥全草，为一年生或多年生直立草本，为常用苗药，主要分布于我国的中南、华东和西南等地，通常生长在村落周围的山坳、道路及河岸两侧，福建、广东是我国土荆芥生长的主要地区。wWW.133229.cOm土荆芥具有驱风除湿、驱虫、通经、止痛之功效，主治肠道寄生虫病，外用治湿疹、脚癣，并能杀蛆和驱除蚊蝇［1］。现代医学研究表明，小剂量的土荆芥叶的水醇提取物具有明显的抗肿瘤作用，对人体内的结核杆菌生长有抑制作用，对抗真菌则有良好的抑制作用［2，3］。文献报道［4］，不同产地土荆芥中黄酮成分的含量有一定的差异，表明环境因素对土荆芥的生长有一定的影响。植物生长、形态和品质好坏的因素不仅是气候条件，更重要的是地质环境、土壤营养元素组成、含量及其存在形态。土壤中元素与植物生长和人体健康有密切的关系［5～7］。由于成土因素和过程的不同使每种土壤具有自身的理化和地球化学特征，也就形成了特有的土壤生物作用，而土壤矿质元素作为植物的营养库，它们对植物的生长发育，产量，初生和次生代谢产物的种类数量均有很大的影响，所以研究道地药材生长的环境因素，首先要研究支持它们赖以生存的土壤的理化性质及其地球化学特征。目前，关于土荆芥化学成分及药理作用方面的研究较多，而关于其生长的环境因素及其地球化学特征方面的研究未见报道。作者选取土荆芥主要生长区——福建、广东地区生长的土荆芥，对其生境土壤地球化学基本特征（矿物组成，理化性质等）进行了研究，旨在为其规范生产，gap管理提供科学依据。
1材料和方法
1.1研究区概况
福建、广东位于我国东南沿海，隔台湾海峡与台湾省相望。样品采自福建省、广东省中亚热带季风性湿润气候及南亚热带海洋性季风性湿润气候2个不同自然地带，福建漳州、广东汕头属南亚热带海洋性季风性湿润气候区，位于东经116°14′～118°08′、北纬23°02′～25°15′。光热资源丰富，雨量偏少，受台风影响显著为本带气候的3个主要特征，年平均气温19～22℃，平均最低气温在0℃以上，年日照时数1800～2500h，年雨量约1000～1600mm，阳光充足，无霜期长，冬无严寒，地貌类型以花岗岩丘陵及冲击平原为主，由于背靠大山，又有许多支脉伸向海边，紧靠北回归线，以及地形上的特点，来自西北和东北方向的冷气流对本区影响轻微，加之地势相对开阔平坦，利于充分接受光照。这种地貌空间结构，宜于避寒、避风，是多种热作的理想种植地，农作物年可3熟。
福建三明地区位于东经116°22'～118°39'、北纬25°30'～27°07'，地处闽江流域上游，正好介于闽西北武夷山脉与闽西南戴云山脉之间，该地区属中亚热带季风性湿润气候，平均海拔高，地势起伏大，山地丘陵占绝对优势，盆谷比重较小，光照资源较漳州、汕头差，但水分资源丰富，气候垂直变化显著，四季分明，冬季长1～4月有霜雾及结冰现象，夏季长3～5个月，气温高，盆谷内常出现酷暑天气，年平均气温15～20℃，日照时数1600～2000h，耕作制度以一年二熟为主，水资源丰富，年平均降水量1500～2200mm；基本上为多水带或丰水带。
研究区属华南低山丘陵区，植被茂盛，土层较深厚，土壤类型主要为红壤、黄壤，还有黄棕壤、水稻土等，一般呈酸性，铁铝氧化物含量很高。成土母质主要为岩石（花岗岩，火山岩等）风化的产物，是土壤矿物质和植物营养的最初来源，是土壤形成的物质基础，它影响着土壤的发育方向和肥力状况。
1.2样品采集分析方法
样品采自福建漳州（zzsj）、三明（smsj），广东省汕头（stsj）土荆芥生境根际的土壤及其药材，采用随机多点采样法，收集根际土壤时先除去表面土壤，然后采用抖落法收集根际土壤，充分混合，用4分法缩分，为了进行土壤元素比较，同时采集500m以外（或附近山坡）无土荆芥生长的非生境土壤样品，分别为福建漳州（zzfsj）、三明（smfsj），广东汕头（stfsj）作为对照。样品在室内自然风干，去除石块﹑植物根茎等杂质。
1.3土壤理化分析方法
1.3.1ph值电位法测定，土壤样品过10目尼龙网筛，水土比为1∶1。
1.3.2土壤颗粒组成采用ms2000型激光粒度分析仪测定。
1.3.3土壤元素分析土壤样品用玛瑙研钵研磨样品至200目以下，利用日本3080esx射线荧光光谱仪对土壤样品中的常量元素al2o3，sio2，mgo，cao，na2o，k2o，fe2o3等组分及微量元素zn，sr，ba，ni，cu，pb，v等进行了全量分析，元素分析在中国科学院兰州地质所国家重点实验室分析测试中心完成。1.3.4土壤营养物质分析采用常规分析方法。土壤阳离子交换采用醋酸铵法；土壤盐基饱和度采用氯化钾法；土壤速效钾采用火焰光度法；土壤有机质采用重铬酸钾法；土壤速效磷采用氢氧化钠（碳酸氢钠）浸提－钼锑抗比色法。
1.3.5土荆芥药材黄酮类成分含量测定采用日本岛津lc20a高效液相色谱仪测定。
2结果
2.1土荆芥生境土壤与非生境土壤质地与理化特性分析
2.2.1土壤ph
ph值是土壤重要的基本性质，直接反映了土壤溶液中氢离子和氢氧根离子的相对浓度，是土壤中影响范围极为广泛的一个化学指标，它是土壤中各种养分的存在状态，有效性和土壤中生物过程，土壤微量元素含量分布的重要影响因素［8，9］。由表1可知土荆芥生长的土壤为中性至弱碱性，其不同生长区生境土壤的ph值比较接近，分别为7.63，7.20，6.77，而非生境土壤ph值相差较大，分别为4.55，5.95，6.65，为中性至酸性。表明土荆芥适宜在ph值中性至弱碱性的土壤中生长。
2.2.2土壤肥力及盐基饱和度（bs）
从表1中可以看出土荆芥生境土壤肥力均较高，其有机质，速效钾，速效磷比较高，阳离子交换量(cec)均＞10cmol/kg，福建漳州的稍高，为20.473cmol/kg，广东汕头的略低，为11.070cmol/kg。而非生境土壤阳离子交换量略低，福建三明非生境土壤对比样仅为7.309cmol/kg。土荆芥生境土壤盐基饱和度接近且较高，均在85％以上，而非生境土壤肥力相差较大，福建三明非生境对比样速效磷仅为1.48mg/kg，且盐基饱和度为35.56％。说明土荆芥适宜于较高盐基饱和度的土壤。
2.2.3土壤肥力与药材质量关系的比较
土壤作为生态环境中最为重要的一部分，其肥力状况直接决定了土荆芥的生长、品质、初生和次生代谢产物的形成。由表1及表2可以看出福建三明土壤有机质、速效钾、速效磷等肥力较高，其黄酮类化合物的含量也较高。福建漳州与广东汕头生态环境，气候条件，土壤肥力相近，其黄酮类化合物的含量也接近。表明土荆芥在生长过程中土壤因素是保证其质量的主要因素之一。表1土荆芥土壤样品理化特性（略）表2药材样品黄酮含量测定结果（略）
2.2.4土壤颗粒组成土壤颗粒组成在植物生长，土壤的利用中具有重要意义，直接影响土壤水、肥、气、热的保持和运动，并与植物的生长发育有密切的关系。植物生长的土壤砂粒过多易漏水漏肥，土壤黏粒过多持水性强，透水性差，研究区雨量充沛，若黏粒过多易烂根。对土荆芥土壤机械组成研究，由表1可知，土荆芥生境土壤质地以砂质壤土为主，砂砾较多，泥质，粉沙质，矿物质并存，不但带给土壤较丰富的矿质元素，而且使土壤质地适中，通透性好，多种元素有效性高，有利于植物生长。而非生境土壤机械组成相差较大，福建三明非生境对比样黏粒含量较高＞30％。研究表明含砂砾较多的砂质壤土有利于土荆芥生长。
2.3土荆芥生长土壤地球化学特征
2.3.1土荆芥生境土壤与非生境土壤元素比较土壤大量营养元素，微量元素是研究土壤环境质量的重要特征，也是土壤农业地球化学评价的主要指标［10］。由表2可知，土荆芥生境土壤样品中元素的含量特征，土荆芥生境土壤中常量元素主要以al、si为主，二者含量之和达70％以上。al2o3，k2o，mg0，cao显著的高于福建土壤中的平均值，fe2o3，tio2接近于福建土壤中的平均值。与全国土壤中元素含量相比，al2o3，k2o，fe2o3的含量明显高于全国土壤中的平均值；na2o，cao低于全国土壤中的平均值。生境土壤中na2o，k2o均高于非生境土壤中的含量，al2o3，fe2o3，cao，tio2显著低于非生境土壤中的含量。生境土壤中微量元素ba，zn，zr，rb，mn等元素含量较高。其顺序为ba﹥mn﹥zr﹥zn﹥rb，其中ni，zn，rb，ba明显高于福建省及全国土壤中的平均值；co，cr，cu接近福建省及全国平均含量。sr明显高于非生境土壤中的含量。v，cr，co，ni，cu显著低于非生境土壤中的含量。
研究结果表明土荆芥生境土壤与非生境土壤元素特征有一定差异，从我国土壤区域的划分研究区均属于硅铝区域，但其地球化学特征还有较大的差异，造成这种差异的主要原因是其成土母质和成土过程不同，这种差异是土荆芥道地性形成的主要土壤生态因子，表明研究其地球化学特征具有一定的意义。
2.3.2药材与土壤中元素相关性分析
从表3中可看出土荆芥药材中p，zn，mn，ca的含量较高，尤其是p、ca元素含量高，而土荆芥生境土壤中p、ca的含量接近或相对低于非生境土壤，土荆芥药材对p，ca具有富集作用，p，ca平均吸收系数分别为3.4478，2.4026。表明p，ca对土荆芥的生长具有相关性，这种对部分元素的依赖是土荆芥生长的重要特征之一。表3土荆芥根际土壤样品中元素的含量特征（略）
生命的生长发育过程中，矿物元素起着重要的作用。如钾具有促进植物体内代谢，提高植物抗病能力，提高光合作用强度，加强碳水化合物的合成与运输，以及能促进植物对氮素的吸收，加速含氮化合物的形成等都有重要作用，土壤中的钾主要来源于土壤母质中钾矿物的分化，分解，释放，铁是形成叶绿素必需的成分，土壤缺铁，则叶呈淡黄色，甚至白色，铁对植物呼吸作用和代谢过程有重要作用；锌在植物叶绿素及糖类形成过程中是必不可少的，是某些酶的组成部分；磷是植物生长重要元素之一，磷能促进植物生殖器官的形成，保持优良的遗传特性，增强植物的抗旱，抗寒，抗病能力，对细胞的分裂和分生组织的发展，以及对糖，脂肪，蛋白质等物质的形成和转换有重要作用。磷在近中性的微酸性到微碱性的范围内，其有效性较高，该土壤为中性至微碱性土壤，磷的有效性较高，其土壤中钾，锌等含量较丰富，这些因素是土荆芥生长的必要条件。
3结论
土荆芥生长的适宜ph值为6.5～8，属中性偏弱碱性土壤。生长土壤质地为通透性良好的含有少量黏土的砂质壤土。
土荆芥适宜于85％以上较高盐基饱和度的土壤。有机质1.38～3.71％，速效磷111.9～242.8mg/kg，速效钾109.5～168.8mg/kg肥力较高的土壤中，有利于土荆芥生长及其有效成分的积累。
土荆芥对p，ca具有选择性富集作用，其生长土壤中大量元素na2o，k2o，cao，p的含量应较高，这种同一基因植物对元素吸收的差异，以及生态环境，气候条件，土壤肥力相近，其有效成分黄酮类化合物的含量也接近。提示外因—地球化学作用对其生长、有效成分的积累具有重要的意义。
只有在上述条件有机的结合在一起，形成其特有的生态系统才有利于地道土荆芥的生长，因此对药用植物进行规范生产，gap基地建设与管理，不仅要研究药材有效成分含量，还应对其生长的生态环境，尤其对其赖以生存的重要因子之一——土壤进行研究。
致谢：在土荆芥样品采集的过程中，福建省将乐县万安卫生院的官瑞医生给予了热情的帮助，特此表示衷心的感谢。
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关键词：土壤重金属复合污染
中图分类号：X131.3文献标识码：A文章编号：1674-098X（2016）10（a）-0071-02
近年来由于人类科技的不断进步和工农业的迅猛发展，土壤环境中的污染物种类和总量日渐增长，使得土壤环境重金属污染很少以单元素的形式存在，多滴两种或者多种元素共存，即多种重金属元素形成重金属复合污染（TeutschNetal.，2001年）。土壤环境中各种重金属的赋存形态因为不同重金属元素彼此的各种相互作用如络合、吸附-解吸及氧化-还原等各种理化作用制约，而且重金属元素的移动性、生物有效性和生理毒性对重金属彼此作用有着显著响应关系（Tandyetal.，2009年）。这也是形成土壤环境重金属复合污染对生态系统的影响效应不同于单一元素重金属污染的主要因素。至此，重金属复合污染已然成为环境科学研究中又一个热点（Zhongetal.，2012年）。
1土壤重金属污染
重金属通常是指比重等于或大于5.0g・cm-3的金属，如汞、镉、铅、镍、铜、铁、锰等（Adriano，2001年）；砷是介于金属与非金属之间，与重金属元素的环境效应和化学特性存在诸多相近之处，所以一般研究中将砷元素纳入重金属元素范畴（陈怀满，2005年）。
土壤环境重金属污染的特点是滞后性、隐蔽性、有毒性、难降解和污染现象不明显，但重金属含量在环境中形成污染效应后，对环境影响不容易改变和去除，具有较强的顽固性（郝春玲，2010年）。经调查，在我国大部分省份土壤环境中都存在程度不同、种类各异的重金属污染（王恒，2014年）。全国每年遭到重金属污染影响的粮食数量超过1200万t，带来的经济损失超过200亿元（王燕等，2009年）。
重金属元素不仅在食物链的各级生物中不断传递进而富集，而且通过一定的生物作用转变成为毒性更强的大分子有机化合物，所以说重金属污染对于整个生态系统影响不仅是停留在让土壤环境质量下降，减少农作物产量和影响农作物品质，甚至对人类及动物的健康产生威胁；对于生态环境中其他要素都产生负面效应。
2重金属复合污染
通常我们说绝对单一一种重金属元素污染环境的情况是不存在的，重金属元素在环境介质中都是相伴共存的。
一般认为的复合污染是指同一环境介质（土壤、水、大气、生物）受到多元素或多种化学品（多种污染物）对其的同时污染（陈怀满等，2002年）。因此土壤重金属复合污染可定义为：在土壤介质中，两种或两种以上重金属元素同时存在，满足各种重金属元素的赋存浓度大于国家土壤环境质量标准或者没有超过相应标准但对于土壤环境质量已经产生影响作用的土壤污染（周东美等，2005年）。重金属复合污染中各种重金属元素相互作用极其复杂，并且重金属复合污染在土壤环境中更为普遍，因此重金属复合污染相关研究工作也成为环境污染领域重要开拓方向之一。
3重金属复合污染特点
相对于单一重金属污染，土壤重金属复合污染中重金属迁移转化遗存效应的影响因素更多且更为复杂。研究者在1939年提出复合污染效应分为叠加效应、同向效应和驳斥效应3种不同类型（何勇田，1994年），其基本内涵是：叠加效应产生的毒性效果等于各污染物单独作用的毒性效果叠加之和；驳斥效应的毒性效果小于各污染物单独作用的毒性之和；同向效应产生的毒性效果大于各污染物单独作用的毒性效果之和。此外，在美国相应研究中将重金属复合污染的相互作用定义为单元素作用、协助、竞争、累积和屏障作用（Wallace，1982年）。
通常情况下，因为有着相近性质的不同重金属元素更容易对生态系统造成复合污染，而且不同重金属之间的相互作用会随着各自存在浓度的不同表现出特有的效应模式。镉锌复合污染研究表明，土壤中的锌元素浓度不同时，锌元素与镉元素对于水稻生理指标的联合作用效果存在差异。当土壤中锌元素添加浓度为100mg/kg时，水稻生物量随镉元素浓度增加而不断升高，镉锌之间在此浓度时表现出同向效应；当锌元素添加浓度为200mg/kg或者400mg/kg时，水稻的生物量会因为镉元素浓度的增加反而降低，镉锌之间存在驳斥效应（周启星等，1994年）。
在土壤中存在铅镉复合污染情况下，因为铅元素可以争夺镉元素的土壤中的接触点位，促使镉元素活性增加，进而产生同向效应，使得土壤中镉元素的生物有效性提升，导致土壤-植物系统中镉元素的迁移转化更容易发生。（王新等，2001年）。
土壤中元素的含量和其与共存元素相互之间效应决定着生长在该土壤植株中的元素。研究表明，镉、铅、铜、锌、砷生理毒性呈现出对水稻苗的剂量与效应的正相关，表现出随着重金属添加浓度增加毒性作用越严重的现象。土壤环境中重金属复合污染存在两元素、三元素和多元素共存的各种组合形式。
参考文献
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[12]WallaceA.Additive，protective，andsynergisticeffectsonplantswithexcesstraceelements[J].Soilscience，1982（133）：319-323.
关键词：重金属土壤修复清洗剂
中图分类号：X53文献标识码：A文章编号：1674-098X（2012）12（a）-0-01
1土壤中重金属的来源及其危害
1.1土壤中重金属的主要来源分析
土壤当中的重金属元素并非是与生俱来的，一般都是由于外因（主要都是人类活动）导致重金属元素进入到土壤当中，因为重金属本身很难被降解，所以其会始终存在于土壤当中。污染土壤的重金属主要包括以下元素：Hg（汞）、Cd（镉）、Cr（铬）、Pb（铅）、As（类金属砷），这些都是生物毒性较为显著的元素，除此之外还包括一些毒性一般的Cu（铜）、Ni（镍）、Zn（锌）等元素。上述重金属元素基本都来自于农药、污泥、废水以及大气沉降等。例如，Hg主要来源于含汞的废水；Cd、Pb则主要来源于冶炼排放和汽车尾气；As大部分都来自于除草剂、杀菌剂和杀虫剂等化学药剂。
1.2重金属土壤的危害
由于土壤中的重金属大部分都与人类活动有关，而近些年来，国家在大搞建设和大力发展经济的同时，使得土壤中的重金属污染日益加重。因为重金属在土壤当中较难迁移，具有残留时间久、毒性大、隐蔽性强等特点，而且还会经一些作物吸收后进入人类的食物链当中，也有可能借助一些迁移方式进入大气和水中，使人类的健康受到威胁。为此，国内外都非常重视重金属土壤及河流的治理，也将之作为重点课题来进行研究。通常情况下，重金属的生物毒性不但与量有关，而且还与形态分布有关。因不同的形态会产生出不同的环境效应，这会对重金属的毒性、循环规律以及迁移等造成直接影响。大部分重金属都属于过渡性元素，这种元素最为典型的特点之一是原子具有独特的电子层结构，从而使得重金属在土壤当中的化学行为也相应地具有了一系列的特点。大部分重金属元素都能够在一定幅度内发生氧化还原反应，这是因为重金属元素都具有可变价态。由于不同的重金属元素具有的可变价态均不相同，从而使得毒性和活性也都不相同。重金属元素非常容易在土壤当中发生水解反应，进而生成氢氧化物，同时还能够与土壤当中的某些无机酸发生反应，生成硫化物、磷酸盐和碳酸盐等化合物。因为这些化合物本身的溶度积都比较小，故此会使重金属累积在土壤当中，不容易发生迁移。虽然重金属的污染范围不会扩大，但却会导致污染区域范围内的污染周期变长，致使危害程度增大。
土壤重金属污染会对自然生态环境造成以下危害：其一，受重金属污染的土壤由于直接暴露在环境当中，其中的重金属元素会通过土壤颗粒直接或间接地被人吸收，从而威胁人体健康；其二，在雨水的作用下，土壤当中的重金属元素会逐渐向下渗透，这样一来便有可能使地下水系受到污染；其三，外界环境条件发生变化时，会使土壤中的重金属活性和生物可用性提高，致使重金属容易被土壤上的植被吸收从而进入人类的食物链对人体产生毒害
作用。
2重金属污染土壤修复清洗剂的研究与应用
2.1无机溶液
这是一种较为常用的重金属污染土壤清洗剂，其主要通过溶解作用或络合作用来增强土壤当中重金属元素的溶解性。常见的无机溶液有水、无机盐、无机碱以及无机酸等等。这是人们最早使用的一类土壤重金属清洗剂。在诸多无机溶液中水最容易获得的一种，但是水对土壤中重金属的清洗效果却比较有限，为了提高水的清洗效果，一些专家学者利用粒径分离，用水清洗的方法将铅含量为1700mg・kg-1的土壤清洗至铅含量≤150mg・kg-1，这一研究极大程度地提高水的清洗效果；还有一些专家经试验研究后发现，利用9.4%的H3PO4清洗被类金属砷污染的土壤，通过6h的清洗，土壤当中类金属砷的去除率可达到99.9%。
2.2复合清洗剂
前文中提到重金属元素的种类较多，为此，土壤当中有可能同时存在多种重金属元素，如果仅仅采用针对某一种污染物的清洗剂可能无法达到彻底去除的目的。而此时便需要联合使用或者依次使用清洗剂来对土壤进行清洗，这有助于提高污染物的去除效果。复合清洗剂是目前土壤重金属清洗技术研究的一个主要方向，业内的一些专家学者提出采用HC1+CaC12复合淋洗剂来去除含有镉和铅的土壤，通过试验发现，经复合淋洗剂淋洗后的土壤中污染沉积物的浸出毒性检测符合有关标准的规定要求；还有一些学者提出了采用ETDA和SDS加强型清洗剂对含铅和MDF的复合污染土壤进行修复，经研究后发现，使用EDTA后再依次使用SDS可以使该土壤中的铅去除率达到最高，而颠倒使用顺序则可以使MDF的去除率达到最佳。这一研究充分证明了当土壤当中存在多种不同重金属元素时可以通过复合清洗剂进行去除修复，并且清洗剂使用先后顺序的不同去除效果也是不同的。
3结语
综上所述，通过对土壤当中重金属元素的危害分析，使我们清楚地认识到重金属元素的危害性，为了保护我们懒以生存的土地和人类的健康，有必要加大对重金属污染土壤清洗剂的研究，并将一些切实可行、效果较好的清洗剂应用到土壤重金属污染较为严重的地区，以此来降低和消除重金属造成的危害，这对于人类社会的发展具有重要的现实意义。
参考文献
[1]赵广孺.海南岛东西部砖红壤重金属元素地球化学特征研究[D].广州：中山大学.2009.
[2]陈莉，陈红路，吴小寅，等.重金属污染土壤的生态治理与示范[J].中小企业管理与科技，2011（34）.
关键词:土壤污染、生物修复、研究进展
前言
土壤重金属污染是指由于人类活动将金属加入到土壤中，致使土壤中重金属明显高于原生含量、并造成生态环境质量恶化的现象。加之重金属离子难移动性，长期滞留性和不可分解性的特点，对土壤生态环境造成了极大破坏，同时食物通过食物链最终进入人体，严重危害人体健康，已成为不可忽视的环境问题。随着我国人民生活水平的提高，生态环境保护日趋受到重视，国家对污染土壤治理和修复的人力，物力的投入逐年增加，土壤污染物的去除以及修复问题，已成为土壤环境研究领域的重要课题。而生物修复技术是近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术，同传统处理技术相比具有明显优势，例如其处理成本低，只为焚烧法的1/2-1/3，处理效果好，生化处理后污染物残留量可达到很低水平;对环境影响小，无二次污染，最终产物CO2、H2O和脂肪酸对人体无害，可以就地处理，避免了集输过程的二次污染，节省了处理费用，因而该技术成为最有发展潜力和市场前景的修复技术。
1.污染土壤生物修复的基本原理和特点
土壤生物修复的基本原理是利用土壤中天然的微生物资源或人为投加目的菌株，甚至用构建的特异降解功能菌投加到各污染土壤中，将滞留的污染物快速降解和转化成无害的物质，使土壤恢复其天然功能。由于自然的生物修复过程一般较慢，难于实际应用，因而生物修复技术是工程化在人为促进条件下的生物修复，利用微生物的降解作用，去除土壤中石油烃类及各种有毒有害的有机污染物，降解过程可以通过改变土壤理化条件(温度、湿度、pH值、通气及营养添加等)来完成，也可接种经特殊驯化与构建的工程微生物提高降解速率。
2.污染土壤生物修复技术的种类
目前，微生物修复技术方法主要有3种:原位修复技术、异位修复技术和原位-异位修复技术。
2.1原位修复技术：
原位修复技术是在不破坏土壤基本结构的情况下的微生物修复技术。有投菌法、生物培养法和生物通气法等，主要用于被有机污染物污染的土壤修复。投菌法是直接向受到污染的土壤中接入外源污染物降解菌，同时投加微生物生长所需的营养物质，通过微生物对污染物的降解和代谢达到去除污染物的目的。生物培养法是定期向土壤中投加过氧化氢和营养物，过氧化氢则在代谢过程中作为电子受体，以满足土壤微生物代谢，将污染物彻底分解为CO2和H2O。生物通气法是一种加压氧化的生物降解方法，它是在污染的土壤上打上几眼深井，安装鼓风机和抽真空机，将空气强行排入土壤中，然后抽出，土壤中的挥发性有机物也随之去除。在通入空气时，加入一定量的氨气，可为土壤中的降解菌提供所需要的氮源，提高微生物的活性，增加去除效率。
2.2异位修复技术：
异位修复处理污染土壤时，需要对污染的土壤进行大范围的扰动，主要技术包括预制床技术、生物反应器技术、厌氧处理和常规的堆肥法。预制床技术是在平台上铺上砂子和石子，再铺上15-30cm厚的污染土壤，加入营养液和水，必要时加入表面活性剂，定期翻动充氧，以满足土壤微生物对氧的需要，处理过程中流出的渗滤液，即时回灌于土层，以彻底清除污染物。生物反应器技术是把污染的土壤移到生物反应器，加水混合成泥浆，调节适宣的pH值，同时加入一定量的营养物质和表面活性剂，底部鼓入空气充氧，满足微生物所需氧气的同时，使微生物与污染物充分接触，加速污染物的降解，降解完成后，过滤脱水这种方法处理效果好、速度快，但仅仅适宜于小范围的污染治理。厌氧处理技术适于高浓度有机污染的土壤处理，但处理条件难于控制。常规堆肥法是传统堆肥和生物治理技术的结合，向土壤中掺入枯枝落叶或粪肥，加入石灰调节pH值，人工充氧，依靠其自然存在的微生物使有机物向稳定的腐殖质转化，是一种有机物高温降解的固相过程。上述方法要想获得高的污染去除效率，关键是菌种的驯化和筛选。由于几乎每一种有机污染物或重金属都能找到多种有益的降解微生物。因此，寻找高效污染物降解菌是生物修复技术研究的热点。
3.影响污染土壤生物修复的主要因子
3.1污染物的性质：
重金属污染物在土壤中常以多种形态贮存，不同的化学形态对植物的有效性不同。某种生物可能对某种单一重金属具有较强的修复作用。此外，重金属污染的方式(单一污染或复合污染)，污染物浓度的高低也是影响修复效果的重要因素。有机污染物的结构不同，其在土壤中的降解差异也较大。
3.2环境因子：
了解和掌握土壤的水分、营养等供给状况，拟订合适的施肥、灌水、通气等管理方案，补充微生物和植物在对污染物修复过程中的养分和水分消耗，可提高生物修复的效率。一般来说土壤盐度、酸碱度和氧化还原条件与重金属化学形态、生物可利用性及生物活性有密切关系，也是影响生物对重金属污染土壤修复效率的重要环境条件。
3.3生物体本身：
微生物的种类和活性直接影响修复的效果。由于微生物的生物体很小，吸收的金属量较少，难以后续处理，限制了利用微生物进行大面积现场修复的应用，
植物体由于生物量大且易于后续处理，利用植物对金属污染位点进行修复成为解决环境中重金属污染问题的一个很有前景的选择。但由于超积累重金属植物一般生长缓慢，且对重金属存在选择作用，不适于多种重金属复合污染土壤的修复。因此，在选择修复技术时，应根据污染物性质、土壤条件、污染程度、预期修复目标、时间限制、成本及修复技术的适用范围等因素加以综合考虑。
4.发展中存在的问题：
生物修复技术作为近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术，虽取得很大进步和成功，但处于实验室或模拟实验阶段的研究结果较多，商业性应用还待开发。此外，由于生物修复效果受到如共存的有毒物质(Co-toxicants)(如重金属)对生物降解作用的抑制；电子受体(营养物)释放的物理性障碍;物理因子(如低温)引起的低反应速率;污染物的生物不可利用性;污染物被转化成有毒的代谢产物;污染物分布的不均一性;缺乏具有降解污染物生物化学能力的微生物等因素制约。因此，目前经生物修复处理的污染土壤，其污染物含量还不能完全达到指标的浓度要求。
5.应用前景及建议：
随着生物技术和基因工程技术的发展，土壤生物修复技术研究与应用将不断深入并走向成熟，特别是微生物修复技术、植物生物修复技术和菌根技术的综合运用将为有毒、难降解、有机物污染土壤的修复带来希望。为此，建议今后在生物修复技术的研究和开发方面加强做好以下几项工作:
(1)进一步深入研究植物超积累重金属的机理，超积累效率与土壤中重金属元素的价态、形态及环境因素的关系。
(2)加强微生物分解污染物的代谢过程、植物-微生物共存体系的研究以及植物-微生物联合修复对污染物的修复作用与植物种类具有密切关系。
(3)应用现代分子生物学与基因工程技术，使超积累植物的生物学性状(个体大小、生物量、生长速率、生长周期等)进一步改善与提高，培养筛选专一或广谱性的微生物种群(类)，并构建高效降解污染物的微生物基因工程菌，提高植物与微生物对污染土壤生物修复的效率。
(4)创造良好的土壤环境，协调土著微生物和外来微生物的关系，使微生物的修复效果达到最佳，并充分发挥生物修复与其他修复技术(如化学修复)的联合修复作用。
(5)尽快建立生物修复过程中污染物的生态化学过程量化数学模型、生态风险及安全评价、监测和管理指标体系。
结论
综上所述，我们不难发现由于土壤重金属来源复杂，土壤中重金属不同形态、不同重金属之间及与其它污染物的相互作用产生各种复合污染物的复杂性增加了对土壤重金属治理和修复难度，且重金属对动植物和人体的危害具有长期性、潜在性和不可逆性，同时进一步恶化了土壤条件，严重制约了我国农业生产的加速发展，所以要更好的防治土壤重金属污染还需要广大科研工作者不懈的努力，研发出更好的效率更高的修复治理技术，同时我们还不应该忘记必须加强企业自身的环保意识，提高企业自我约束能力，始终将防治污染积极治理作为企业工作的头等大事来抓，把企业对环境的污染程度降到最低限度，形成全社会都来重视土壤污染问题的良好环保氛围，逐步改善我们的土壤生态环境。
参考文献
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关键词:土壤污染、生物修复、研究进展
前言
土壤重金属污染是指由于人类活动将金属加入到土壤中，致使土壤中重金属明显高于原生含量、并造成生态环境质量恶化的现象。加之重金属离子难移动性，长期滞留性和不可分解性的特点，对土壤生态环境造成了极大破坏，同时食物通过食物链最终进入人体，严重危害人体健康，已成为不可忽视的环境问题。随着我国人民生活水平的提高,生态环境保护日趋受到重视,国家对污染土壤治理和修复的人力，物力的投入逐年增加，土壤污染物的去除以及修复问题,已成为土壤环境研究领域的重要课题。而生物修复技术是近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术,同传统处理技术相比具有明显优势，例如其处理成本低,只为焚烧法的1/2-1/3，处理效果好,生化处理后污染物残留量可达到很低水平;对环境影响小,无二次污染,最终产物CO2、H2O和脂肪酸对人体无害，可以就地处理,避免了集输过程的二次污染,节省了处理费用，因而该技术成为最有发展潜力和市场前景的修复技术。
1.污染土壤生物修复的基本原理和特点
土壤生物修复的基本原理是利用土壤中天然的微生物资源或人为投加目的菌株,甚至用构建的特异降解功能菌投加到各污染土壤中,将滞留的污染物快速降解和转化成无害的物质,使土壤恢复其天然功能。由于自然的生物修复过程一般较慢,难于实际应用,因而生物修复技术是工程化在人为促进条件下的生物修复,利用微生物的降解作用,去除土壤中石油烃类及各种有毒有害的有机污染物，降解过程可以通过改变土壤理化条件(温度、湿度、pH值、通气及营养添加等)来完成,也可接种经特殊驯化与构建的工程微生物提高降解速率。
2.污染土壤生物修复技术的种类
目前,微生物修复技术方法主要有3种:原位修复技术、异位修复技术和原位-异位修复技术。
2.1原位修复技术：
原位修复技术是在不破坏土壤基本结构的情况下的微生物修复技术。有投菌法、生物培养法和生物通气法等,主要用于被有机污染物污染的土壤修复。投菌法是直接向受到污染的土壤中接入外源污染物降解菌,同时投加微生物生长所需的营养物质,通过微生物对污染物的降解和代谢达到去除污染物的目的。生物培养法是定期向土壤中投加过氧化氢和营养物,过氧化氢则在代谢过程中作为电子受体,以满足土壤微生物代谢,将污染物彻底分解为CO2和H2O。生物通气法是一种加压氧化的生物降解方法,它是在污染的土壤上打上几眼深井,安装鼓风机和抽真空机,将空气强行排入土壤中,然后抽出,土壤中的挥发性有机物也随之去除。在通入空气时,加入一定量的氨气,可为土壤中的降解菌提供所需要的氮源,提高微生物的活性,增加去除效率。
2.2异位修复技术：
异位修复处理污染土壤时,需要对污染的土壤进行大范围的扰动,主要技术包括预制床技术、生物反应器技术、厌氧处理和常规的堆肥法。预制床技术是在平台上铺上砂子和石子,再铺上15-30cm厚的污染土壤,加入营养液和水,必要时加入表面活性剂,定期翻动充氧,以满足土壤微生物对氧的需要,处理过程中流出的渗滤液,即时回灌于土层,以彻底清除污染物。生物反应器技术是把污染的土壤移到生物反应器,加水混合成泥浆,调节适宣的pH值,同时加入一定量的营养物质和表面活性剂,底部鼓入空气充氧,满足微生物所需氧气的同时,使微生物与污染物充分接触,加速污染物的降解,降解完成后,过滤脱水这种方法处理效果好、速度快,但仅仅适宜于小范围的污染治理。厌氧处理技术适于高浓度有机污染的土壤处理,但处理条件难于控制。常规堆肥法是传统堆肥和生物治理技术的结合,向土壤中掺入枯枝落叶或粪肥,加入石灰调节pH值,人工充氧,依靠其自然存在的微生物使有机物向稳定的腐殖质转化,是一种有机物高温降解的固相过程。上述方法要想获得高的污染去除效率,关键是菌种的驯化和筛选。由于几乎每一种有机污染物或重金属都能找到多种有益的降解微生物。因此,寻找高效污染物降解菌是生物修复技术研究的热点。
3.影响污染土壤生物修复的主要因子
3.1污染物的性质：
重金属污染物在土壤中常以多种形态贮存,不同的化学形态对植物的有效性不同。某种生物可能对某种单一重金属具有较强的修复作用。此外,重金属污染的方式(单一污染或复合污染)，污染物浓度的高低也是影响修复效果的重要因素。有机污染物的结构不同,其在土壤中的降解差异也较大。
3.2环境因子：
了解和掌握土壤的水分、营养等供给状况,拟订合适的施肥、灌水、通气等管理方案,补充微生物和植物在对污染物修复过程中的养分和水分消耗,可提高生物修复的效率。一般来说土壤盐度、酸碱度和氧化还原条件与重金属化学形态、生物可利用性及生物活性有密切关系,也是影响生物对重金属污染土壤修复效率的重要环境条件。
3.3生物体本身：
微生物的种类和活性直接影响修复的效果。由于微生物的生物体很小,吸收的金属量较少,难以后续处理,限制了利用微生物进行大面积现场修复的应用，
植物体由于生物量大且易于后续处理,利用植物对金属污染位点进行修复成为解决环境中重金属污染问题的一个很有前景的选择。但由于超积累重金属植物一般生长缓慢,且对重金属存在选择作用,不适于多种重金属复合污染土壤的修复。因此,在选择修复技术时,应根据污染物性质、土壤条件、污染程度、预期修复目标、时间限制、成本及修复技术的适用范围等因素加以综合考虑。
4.发展中存在的问题：
生物修复技术作为近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术,虽取得很大进步和成功,但处于实验室或模拟实验阶段的研究结果较多,商业性应用还待开发。此外,由于生物修复效果受到如共存的有毒物质(Co-toxicants)(如重金属)对生物降解作用的抑制；电子受体(营养物)释放的物理;物理因子(如低温)引起的低反应速率;污染物的生物不可利用性;污染物被转化成有毒的代谢产物;污染物分布的不均一性;缺乏具有降解污染物生物化学能力的微生物等因素制约。因此,目前经生物修复处理的污染土壤,其污染物含量还不能完全达到指标的浓度要求。
5.应用前景及建议：
随着生物技术和基因工程技术的发展,土壤生物修复技术研究与应用将不断深入并走向成熟,特别是微生物修复技术、植物生物修复技术和菌根技术的综合运用将为有毒、难降解、有机物污染土壤的修复带来希望。为此,建议今后在生物修复技术的研究和开发方面加强做好以下几项工作:
(1)进一步深入研究植物超积累重金属的机理,超积累效率与土壤中重金属元素的价态、形态及环境因素的关系。(2)加强微生物分解污染物的代谢过程、植物-微生物共存体系的研究以及植物-微生物联合修复对污染物的修复作用与植物种类具有密切关系。
(3)应用现代分子生物学与基因工程技术,使超积累植物的生物学性状(个体大小、生物量、生长速率、生长周期等)进一步改善与提高,培养筛选专一或广谱性的微生物种群(类),并构建高效降解污染物的微生物基因工程菌,提高植物与微生物对污染土壤生物修复的效率。
(4)创造良好的土壤环境,协调土著微生物和外来微生物的关系,使微生物的修复效果达到最佳，并充分发挥生物修复与其他修复技术(如化学修复)的联合修复作用。
(5)尽快建立生物修复过程中污染物的生态化学过程量化数学模型、生态风险及安全评价、监测和管理指标体系。
结论
综上所述，我们不难发现由于土壤重金属来源复杂,土壤中重金属不同形态、不同重金属之间及与其它污染物的相互作用产生各种复合污染物的复杂性增加了对土壤重金属治理和修复难度,且重金属对动植物和人体的危害具有长期性、潜在性和不可逆性,同时进一步恶化了土壤条件，严重制约了我国农业生产的加速发展，所以要更好的防治土壤重金属污染还需要广大科研工作者不懈的努力，研发出更好的效率更高的修复治理技术，同时我们还不应该忘记必须加强企业自身的环保意识，提高企业自我约束能力，始终将防治污染积极治理作为企业工作的头等大事来抓，把企业对环境的污染程度降到最低限度，形成全社会都来重视土壤污染问题的良好环保氛围，逐步改善我们的土壤生态环境。
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【关键词】盐碱化影像解读发展趋势
吉林省西部地区，地处松嫩平原中南部，盐碱化土壤是制约农业可持续发展的重要因素，数十年来，很多学者及专家在本区域做了大量定点、定位、纵向深入的研究工作，为盐碱化土壤综合利用及改良提供了诸多宝贵的建议及经验。但从宏观上看，本区域盐碱化土壤在数十年中是扩展还是萎缩，并不十分明晰，为此，我们利用上世纪50年代航片与近年卫片进行对比分析，并结合野外实地验证工作，初步查清吉林省中西部地区盐碱化土壤增减情况，摸清了盐碱化土壤发展趋势，为吉林省所提出的建设生态省的目标提供了可靠的技术依据。
1.吉林省自然概况
1.1地理位置吉林省位于我国东北中部，其形状大致呈斜置三角形，西部呈锐角状与内蒙古自治区相接，北边以嫩江、松花江、拉林河与黑龙江省隔江相望，东北边与黑龙江省以长白山脉一脉相承，东面与俄罗斯毗邻，东南与朝鲜以图们江、鸭绿江为界，南接辽宁省。
1.2气候特点本次调查范围位于吉林省中西部松嫩平原，气候属温带半湿润半干旱气候区，年平均降水量377～577毫米，由于东部长白山屏障作用，具有显著的大陆性季风气候特点，冬季严寒少雪，最冷的1月份平均气温为-17.3℃。夏季温热多雨，最热的7月份平均气温为23.4℃，年降水量多集中于6～8月，平均为313.4毫米，占全年降水量的70.9%，而春季多风少雨，蒸发量大，空气湿度小，是水分蒸发的高峰期。秋季自9月下旬，风速再次回升，是一年中的第二个蒸发高峰期。
1.3地形吉林省中西部是松嫩平原一部分，在地形上的反映是：地势平坦，起伏较小，海拔高度为140～200米，相对高度为5～10米，个别地方为20～30米。区内湖泡600多个，形成了一定范围的河漫滩及阶地。这些积水区封闭和半封闭的地形特点决定了这里为主要积盐区。
1.4地下水埋深及化学特征地势低，地下水埋深较浅，大多数为封闭和半封闭环境，水文地球化学作用以浓缩为特征。地下水矿化度一般小于1g/L，局部地方为1～3g/L，pH值为7，局部地段pH>8.0，呈中性——弱碱性环境，水化学类型为HCO3—Na、HCO3—Na—Mg为主，个别地方为Cl—SO4—Na或Cl—HCO3—Na型。
1.5土壤表层含盐量及pH值吉林省中西部地区分布大量盐碱化土壤，土壤表层含盐量及pH值是盐碱化土壤的重要特征，调查区内土壤盐分组成主要是苏打，还有硫酸盐及氯化物。土壤表层（0～30cm）含盐量及pH值因其分布区域及地形部位各不相同。湖泡周围土壤表层含盐较高，一般在0.1%～0.6%之间，且pH值在7～8之间，多为湖泡萎缩盐碱化加重或土壤盐碱化的结果。而植被为刷头草的局部微高地形上，土壤含盐量较高或不高，且pH>8，土壤碱化增强。同时，本区盐土、碱土及盐碱化土壤与非盐碱化土壤多呈复区分布，在地形、水文、地质等条件的影响下，土壤表层盐分相互移动，pH值不断变化，土壤盐碱化也随之发生。
2.工作范围
本次工作范围包括吉林省中西部四个行政地区的4个县（市）详见表1，工作区域复盖面积67194.3平方千米。
3.工作成果
3.1盐碱化土壤分布及演变吉林省盐碱化土壤演变特点是：北部增加多，南部增加少，西部增加多，东部增加少，各县（市）盐碱化土壤具体增加面积及扩展状况详见表2。
北部地处洮儿河冲积扇平原，有大面积沼泽湿地，湖泡较多，且湖泡周边土壤盐碱化比例相对较大，盐碱化土壤增加很大，北部各市县，如大安市、镇赉县等，盐碱化土壤50年间扩展速度多在12平方千米/年以上。说明北部盐碱化土壤分布面积很大，土壤盐碱化很重。
南部盐碱化土壤增加较小，如梨树、公主岭，各市县盐化土壤50年间扩展速度多在0.33～6.60平方千米/年左右。
西部为霍林河冲积洪积平原，湖泡较多，气候干旱多风，蒸发量大，促使湖泡萎缩，20年间盐碱化土壤面积增加较大，其中通榆和长岭两县盐碱化土壤在50年间扩展速度多在28.46～34.56平方千米/年。
东部地处松花江及第二松江沿岸，气候相对湿润，湖泡较少，水源相对充足，盐碱化土壤增加较少，如前郭县50年间年间扩展速度14.56平方千米/年。渠系周边土壤次生盐碱化相对比例增大，主要是前郭灌区明显。
3.2土壤盐碱化发展趋势通过本次利用航卫片对比分析显示，土壤盐碱化总体上呈明显扩展趋势，其平均扩展速度为16.31平方千米/年。
4.成果讨论
审视本省中西部土壤盐碱化状况，我们认为以下两点较为突出：
4.1湖泡周边土壤盐碱化明显
吉林省中西部湖泡星罗棋布，大小湖泡有600多个。其中内流型湖泡约500多个，主要分布于长岭、乾安和通榆等县，湖水不外流，属止水型，水源主要靠大气降水补给。夏季降水多，湖面扩大；春秋两季降水少，蒸发强，湖面缩小，甚至干涸。因湖水pH值多呈碱性，含盐量较高，加之地处盐碱土地区，随湖泡萎缩，周边产生盐碱化。一般夏季，随降水增加，湖面扩大，部分盐碱化土壤被水面淹没，周边地势稍高地形上的盐碱化土壤，受降水淋洗，土壤盐碱化减轻。查干湖、大布苏泡，湖水盐碱含量较高，一般pH值高。水深多为1～2米，最深达4米，近年，由于气候趋于干旱和湖面蒸发强烈，湖面有所缩小，湖面周边土壤盐碱化加重。
4.2灌区渠系周边土壤盐碱化明显
吉林省中西部地区开发的灌区较多，大型灌区主要有前郭灌区、梨树灌区、洮儿河灌区。其中前郭灌区、梨树灌区运行时间较长，灌溉管理不尽完善，渠系周边产生不同程度的土壤盐碱化。
以前郭灌区为例，始建于1943年，是我国大型灌区之一。灌区内有耕地面积5.8万公顷，此外，有盐碱性低产地及荒地5.8公顷，水田面积有4万公顷，地下水位较高，大约有2万公顷的盐碱性土壤分布于低洼区域。由于渠道为土质，均有不同程度渗漏，渠道长年淤积，使渠道两侧地下水位升高，并形成局部积水，产生不同程度的盐碱化，特别是排水渠道两侧盐碱化明显。
关键词：武夷山风景区；土壤；有机质；全氮；分布特征
中图分类号：S153.6文献标识码：A文章编号：0439-8114（2013）01-0036-03
土壤作为陆地生态系统最大的有机碳库，其碳贮量现状及贮碳能力是气候、植被及人类活动等长期作用的结果[1]。土壤有机质和全氮含量是土壤质量的一个极其重要的属性，它影响土壤物理、化学和生物性质与过程[2]，其主要来源于动植物、微生物残体及根系分泌物等，是陆地生态系统碳平衡的主要因子，维持陆地生态环境的碳循环系统。近年来，国内外对土壤有机质和全氮含量的时空变化研究越来越多，特别是随着统计学的发展，在空间变异性方面的研究更加深入[3-5]。因此，土壤有机质和全氮含量被认为是评价风景区可持续性管理的重要因子。
武夷山是全球同纬度带最完整、最典型、面积最大的中亚热带原生性森林生态系统，是研究土壤有机质垂直分布规律及对气候变化适应与响应机制的天然实验室。近年来国内外学者对其土壤中元素含量特征已有不少研究[6，7]，但对武夷山自然保护区天然营养成分有机质和全氮含量空间分布规律尚无系统研究。武夷山是世界文化与自然遗产双遗地，因此，研究武夷山风景区土壤中有机质和全氮含量特征对武夷山风景区内生态环境的平衡利用和旅游的可持续发展具有重要意义，对武夷山景区的精确管理和重点保护有着非常重要的启示作用。
1研究区域概况与研究方法
1.1研究区域概况
武夷山脉位于闽赣边境，其地理坐标为117°27′-117°51′E、27°33′-27°54′N。该研究区域属于中亚热带季风湿润气候，峰峦叠嶂，形成多样的生态环境，是中国中亚热带最具典型、保存面积最大、保存最完好的森林生态系统。由于地势高低悬殊，气候的垂直变化颇为显著，平均海拔为1000～1100m，最高峰黄岗山2158m，最低海拔不到200m；年平均气温13～19℃，年均降水量1600～2200mm，局部地区高达3000mm，年平均相对湿度在70%～85%；海拔高度每上升100m，气温下降0.44℃，同高度南坡比北坡温度高0.5～0.7℃；降水量随高度上升而增加。海拔高度差异引起气候、生物等的递变，植被的垂直分布明显，主要有农耕带（海拔450m以下）、常绿阔叶林带（450～1400m）、中山矮曲林带（1600～1900m）和山地草甸带（1800m以上）等林带。研究区主要的森林类型有次生的常绿阔叶林、马尾松林、杉木林、针阔混交林、竹林和灌木林等，面积约占整个风景区面积的80%。
1.2材料与方法
1.2.1样品采集及处理为使样品具有典型性和代表性，自2008年开始历经3年对武夷山景区的6种样地18个样区（表1）进行采样分析。按分块随机布点的方法选择合适地段分别设置3～5块20m×20m的标准地，在每块标准地内按S形布设取样点5个，调查1m厚土层土壤剖面特征，每个样点按0～20cm、20～40cm、40～60cm分层取样风干备用。经研磨、过筛（φ0.149mm）等处理，然后用四分法混合取出土样，土样按不同植被类型进行分类测定，最后取平均值。海拔以平均值计，其取样点基本情况如表1所示。
1.2.2测定项目及方法①测定项目：有机质、全氮、全磷、全钾、水解氮含量。②测定方法：有机质含量测定采用重铬酸钾氧化-外加热法，全氮含量测定采用硒粉-硫酸铜-硫酸消化凯氏定氮法，全磷含量测定采用氢氧化钠熔融钼蓝比色法，全钾含量测定采用氢氧化钠熔融-火焰光度法，水解氮含量测定采用碱解扩散法。
2结果与分析
2.1不同样地土壤有机质、全氮含量沿海拔梯度的变化
研究区主要的森林类型2008-2010年3年期间0～60cm土壤基本理化性质见表2。由表2可知，0～60cm土层的有机质含量为灌木林>常绿阔叶林>针阔混交林>竹林>杉木林>马尾松林，其中灌木林的有机质含量是马尾松林有机质含量的2.25倍。0～60cm土层中全氮含量为灌木林>常绿阔叶林>竹林>针阔混交林>马尾松林>杉木林，其中灌木林的全氮含量是杉木林全氮含量的2.25倍。而且从表2可知，在海拔高度大于300m以上的常绿阔叶林和灌木林，其有机质含量分别为44.64、56.93g/kg，全氮含量分别为1.64、1.71g/kg，明显高于海拔低于300m的针阔混交林、竹林、杉木林和马尾松林，有机质和全氮含量总体上呈现随海拔升高而上升的趋势。
2.2不同样地土壤有机质、全氮含量随土壤层次的变化
从表3可知，不同样地的不同土层，其有机质和全氮在全土中的含量因土壤层次差异而各不相同，其中0～20cm土层的有机质和全氮含量在3个土层中是最高的，其次是20～40cm土层的，40～60cm土层的最低，同一类型植被中3种土层有机质、全氮含量也表现出同样的分布特征。其中0～20cm土层有机质含量占0～60cm整个土层有机质含量的40%以上，最高可达66.33%，0～20cm土层的有机质含量与40～60cm土层的相比最高可达5.68倍。土层深度与土壤有机质和全氮含量呈现负相关关系，土层越浅，有机质和全氮含量越高，土层越深，有机质和全氮含量越低。因为枯枝落叶多，腐殖酸含量随着土层变浅而丰富，有利于土壤有机质输入率不断提高。
在相同深度的土层，不同植被的有机质含量也有差异，在0～20cm土层中，灌木林>杉木林>常绿阔叶林>竹林>针阔混交林>马尾松林；其中，灌木林的有机质含量是马尾松林有机质含量的3.07倍。其全氮含量也有差异，灌木林>常绿阔叶林>竹林>针阔混交林>马尾松林>杉木林；其中，灌木林的全氮含量是杉木林全氮含量的3.78倍。在土层0～60cm各类型植被的有机质/全氮大都在21.21～29.11，说明经过多年对武夷山自然保护区的保护和管理使土壤有机质和全氮含量逐渐趋向均一化，空间相关距离也因而变小。
2.3旅游活动冲击下的土壤有机质、全氮含量和有机质/全氮变化
表4为不同年份各类型植被土壤有机质、全氮含量统计情况。由表4可知，3年常绿阔叶林有机质平均含量为44.80g/kg、全氮含量为1.64g/kg、有机质/全氮为27.44，有机质含量最大年份与最小年份相差6.41g/kg，是这3年平均值的14.31%。除了个别年份和样地有机质和全氮含量差异较大（可能与采样时天气条件有关，如刚下过暴雨等情况），其余呈现有升有降，从整体上看基本呈现不变的趋势，表明武夷山景区在近几年开发旅游过程中对土壤有机质及其养分元素保持较好，并没有出现缺少养分的状况，使土壤两种重要的指标有机质和全氮含量逐渐趋向均一化。说明武夷山内的植被经过多年的管理和重点保护，土壤中有机质含量、全氮含量、有机质/全氮呈现良好的态势，旅游开发并没有破坏武夷山景区的土壤环境。
3结论
经过近几年对武夷山景区的土壤基本理化性质，包括有机质、全氮含量、有机质/全氮等性质的研究，结果表明，有机质含量为灌木林>常绿阔叶林>针阔混交林>竹林>杉木林>马尾松林；不同类型植被土壤中不同土层有机质在全土中的含量随着土壤层次差异而各不相同，其中0～20cm土层有机质和全氮含量在3个土层中是最高的，其次才是20～40cm土层有机质和全氮含量，40～60cm土层有机质和全氮含量最低，同一类型植被中3种土层有机质、全氮含量也表现出同样的分布特征；武夷山自然保护区的保护和管理使土壤两种重要的指标有机质和全氮含量逐渐趋向均一化，土壤中有机质、全氮、有机质/全氮呈现良好的态势，旅游业的发展并没有破坏景区的土壤环境。
参考文献：
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[2]解宏图，李维福，郑立.东北黑土活性有机碳、氮分布研究[J].土壤通报，2008，39（2）：249-253.
[3]许文强，罗格平，陈曦，等.天山北坡绿洲土壤有机碳和养分时空变异特征[J].地理研究，2006，25（6）：59-62.
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[5]赵锁劳，彭玉魁.我国黄土区土壤水分、有机质和总氮的近红外光谱分析[J].分析化学，2002，30（8）：978-980.
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