環(huán)境土壤學(xué)-朱永官-revised

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1、環(huán)境土壤學(xué)與城市生物地球化學(xué)研究朱永官中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所/生態(tài)環(huán)境研究中心ygzhu@iue.ac.cn環(huán)境土壤學(xué)2015年是聯(lián)合國(guó)國(guó)際土壤年；土壤是最重要的自然資源之一：萬(wàn)物土中生-食物、纖維等；土壤是地球上生物多樣性最豐富的棲息地-每克土壤>10億個(gè)微生物，但99%未知；環(huán)境土壤學(xué)：環(huán)境土壤學(xué)是研究自然因素和人為條件下土壤環(huán)境質(zhì)量變化、影響及其調(diào)控的一門學(xué)科，是一門新興的綜合性交叉學(xué)科，是土壤學(xué)和環(huán)境科學(xué)的重要組成部分(陳懷滿，朱永官等，2010）。關(guān)鍵帶科學(xué)的核心思想：耦合性，關(guān)聯(lián)性和

2、綜合性土壤是地球關(guān)鍵帶的關(guān)鍵組成部分，土壤過(guò)程是控制地球關(guān)鍵帶中物質(zhì)、能量和信息循環(huán)的重要節(jié)點(diǎn)。Banwartetal.2011現(xiàn)代工業(yè)化和城市化導(dǎo)致土壤污染問(wèn)題中國(guó)的土壤污染問(wèn)題金屬礦區(qū)和冶煉廠重污染地（含有毒廢棄物堆放地）和周邊農(nóng)田：修復(fù)與安全利用；農(nóng)產(chǎn)品安全；重污染工業(yè)場(chǎng)地（油田、化工和一些特殊場(chǎng)地等）以及地下水污染，特別是在快速城市化過(guò)程中；高強(qiáng)度集約化農(nóng)業(yè)中農(nóng)用化學(xué)品在土壤中殘留；土壤污染修復(fù)與生物資源綜合利用的問(wèn)題（中國(guó)的人口與資源矛盾決定了生物能源發(fā)展需要走自己特色的道路）；廢棄物綜

3、合利用與土壤修復(fù)/污染控制的技術(shù)集成；土壤污染的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)（而不是毒理學(xué)）評(píng)價(jià)技術(shù)；土壤污染的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)；土壤污染：不再是土壤-“危險(xiǎn)廢棄物”不再是種農(nóng)作物的土壤-污染場(chǎng)地還是在種農(nóng)作物的土壤-農(nóng)田污染土壤修復(fù)/土壤污染控制土壤中污染物的移動(dòng)性大氣-植物(人)表面水體地下水表面水體未來(lái)的地球城市化水平不斷提高2007年底，全球進(jìn)入城市化時(shí)代2011年底，中國(guó)進(jìn)入城市化時(shí)代城市化與工業(yè)化城市與城郊的土壤學(xué)問(wèn)題城市化不是孤立的-城郊：城市的米袋子和菜籃子城郊：也是城市污染物的排放地城市和城郊需

4、要統(tǒng)籌考慮城市化增加不透水面，影響區(qū)域水文過(guò)程城市化導(dǎo)致污染物的集中排放：污水、大氣污染等環(huán)境污染LiGL，ZhuYGetal.,JIndustrialEcology,2012城市化導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)元素生物地球化學(xué)循環(huán)受阻，污染環(huán)境城市化效應(yīng)城市生物地球化學(xué)研究當(dāng)前研究的熱點(diǎn)：城市-城郊系統(tǒng)-直接與人類健康相關(guān)城市生物地球化學(xué)研究環(huán)境土壤學(xué)是核心內(nèi)容之一：（城郊）土壤提供食物，消納污染物，過(guò)濾水質(zhì)，城市揚(yáng)塵，人群暴露污染物；生物地球化學(xué)循環(huán)通量：溫室氣體等；城市代謝研究：把城市作為一個(gè)有機(jī)體（“吃喝拉撒”

5、）；資源回收：涉及-環(huán)境工程、生態(tài)工程和安全保障等問(wèn)題。人是主要推動(dòng)力城市土壤與人群健康城市土壤與城市綠地(greenspace)城市微生物與人群健康：人體微生物與健康密切相關(guān)，如調(diào)控機(jī)體免疫力等；城市居民缺乏與自然的接觸（土壤-植物），丟失過(guò)去的微生物“朋友”，影響健康Hanskietal.,PNAS2012城郊土壤污染可以通過(guò)食物鏈傳遞影響人類健康InorganicAsdistributioninricegrainfromdifferentregionsofChina.3%7%25%27%38

6、%LiGetal.,EnvironmentInternational,2011About3%ofmarketricefailedthenationalstandardMoreinmine-impactedareasRiceisthedominantinorganicarsenic(iAs)sourceforChinesepopulation,andtheestimatedcancerriskfromriceis25per10,000usingtheEPAexcessinternalcancersl

7、opeof3.67(mg/kgd-1)–Lietal.,EnvironIntl,2011城市生物地球化學(xué)-養(yǎng)分，磷，消失中的營(yíng)養(yǎng)元素磷資源的缺乏是全球性的問(wèn)題農(nóng)田供磷不足影響糧食安全環(huán)境中磷過(guò)多導(dǎo)致水生態(tài)退化ElserJ.andBennettE.,Nature,2011城市化使食物中的氮磷大量輸入到城市中，不能循環(huán)至農(nóng)田，引起各種環(huán)境問(wèn)題。國(guó)家戰(zhàn)略：到2020年化肥零增長(zhǎng)，因此有機(jī)物資源化必然之路面臨的挑戰(zhàn)：城市源有機(jī)肥帶來(lái)的污染如何緩解？微生物和有機(jī)肥的相互作用如何影響土壤的生態(tài)服務(wù)？快速城市化

8、背景下如何修復(fù)破裂的生物地球化學(xué)循環(huán)是當(dāng)前關(guān)鍵帶科學(xué)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題城郊是土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)沖突最激烈的區(qū)域，因此最需要在地球關(guān)鍵帶科學(xué)的思想框架下來(lái)協(xié)調(diào)和權(quán)衡土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)-生產(chǎn)、水質(zhì)凈化、生物多樣性和溫室氣體；城市有機(jī)物資源化將作為修復(fù)破裂的生物地球化學(xué)循環(huán)研究的切入點(diǎn)。土壤污染的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)微生物土壤動(dòng)物植物生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)-生態(tài)健康人體健康風(fēng)險(xiǎn)土壤污染的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)微生物土壤動(dòng)物植物生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)-生態(tài)健康人體健康風(fēng)險(xiǎn)物種相互作用-種群動(dòng)態(tài)-生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性/抵抗力ecologicalgenomic