圖一土壤與食品污染已經(jīng)嚴(yán)重威脅到中華民族的生死存

071.土壤的年齡階段是怎么劃分的?怎么理解土壤成因的時(shí)間因素?

答：土壤的年齡階段和土壤成因的時(shí)間因素是：

土壤的發(fā)育時(shí)間：在酷熱、嚴(yán)寒、干旱和洪澇等極端環(huán)境中及堅(jiān)硬巖石上形成的殘積母質(zhì)上，可能需要數(shù)千年的時(shí)間才能形成土壤發(fā)生層。在沙丘土中，典型灰壤的發(fā)育需要1000～1500年。

(二)土壤的絕對(duì)年齡：土壤發(fā)育時(shí)間的長(zhǎng)短稱(chēng)為土壤年齡。從土壤開(kāi)始形成時(shí)起直到目前為止的年數(shù)稱(chēng)為絕對(duì)年齡。例如，北半球現(xiàn)存的土壤大多是在第四紀(jì)冰川退卻后形成和發(fā)育的。高緯地區(qū)冰磧物上的土壤絕對(duì)年齡一般不超過(guò)一萬(wàn)年，低緯未受冰川收用地區(qū)的土壤絕對(duì)年齡可能達(dá)到數(shù)十萬(wàn)年至百萬(wàn)年，其起源可追溯到第三紀(jì)。

(三)土壤的相對(duì)年齡：由土壤的發(fā)育階段和發(fā)育程度所決定的土壤年齡稱(chēng)為相對(duì)年齡。在適宜的條件下，成土母質(zhì)首先在生物的作用下進(jìn)入幼年土壤發(fā)育階段，這一階段的特點(diǎn)是土體很薄，有機(jī)質(zhì)在表土積累，化學(xué)-生物風(fēng)化作用與淋溶作用很弱，剖面分化為A層和C層，土壤的性質(zhì)在很大程度上還保留著母質(zhì)的特征。隨著B(niǎo)層的形成和發(fā)育，土壤進(jìn)入成熟階段，這一階段有機(jī)質(zhì)積累旺盛，易風(fēng)化的礦物質(zhì)強(qiáng)烈分解，在淀積層中粘粒大量積聚，土壤肥力和自然生產(chǎn)力均達(dá)到最高水平。

圖二土壤層次剖面圖

(四)土壤的老年階段：經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間以后，成熟土壤出現(xiàn)強(qiáng)烈的剖面分化，出現(xiàn)E層，并使A層和B層的特征發(fā)生顯著差異，有機(jī)質(zhì)累積過(guò)程減弱，礦物質(zhì)分解進(jìn)入最后階段，只有抗風(fēng)化最強(qiáng)的礦物殘留在土體中，淀積層中粘粒積聚形成粘盤(pán)，土壤進(jìn)入老年階段，這一階段土壤的肥力和自然生產(chǎn)力都明顯降低。

072.怎么理解土壤成因的人類(lèi)因素?

答：在五大自然成土因素之外，人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)土壤形成的影響亦不容忽視，主要表現(xiàn)在通過(guò)改變成土因素作用于土壤的形成與演化。

圖三中國(guó)癌癥高發(fā)區(qū)在世界排名

(一)人類(lèi)通過(guò)改變地表生物狀態(tài)影響土壤成因：人類(lèi)以改變地表生物狀況的影響最為突出。典型例子是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)，它以稻、麥、玉米、大豆等一年生草本農(nóng)作物代替天然植被，這種人工栽培的植物群落結(jié)構(gòu)單一，必須在大量額外的物質(zhì)、能量輸入和人類(lèi)精心的護(hù)理下才能獲得高產(chǎn)。

(二)人類(lèi)通過(guò)耕耘改變土壤結(jié)構(gòu)影響土壤成因：人類(lèi)通過(guò)耕耘改變土壤的結(jié)構(gòu)、保水性、通氣性;通過(guò)灌溉改變土壤的水分、溫度狀況;通過(guò)農(nóng)作物的收獲將本應(yīng)歸還土壤的部分有機(jī)質(zhì)剝奪，改變土壤的養(yǎng)分循環(huán)狀況;再通過(guò)施用化肥和有機(jī)肥補(bǔ)充養(yǎng)分的損失，從而改變土壤的營(yíng)養(yǎng)元素組成、數(shù)量和微生物活動(dòng)等。最終將自然土壤改造成為各種耕作土壤。人類(lèi)活動(dòng)對(duì)土壤的積極影響是培育出一些肥沃、高產(chǎn)的耕作土壤，如水稻土等;

(三)人類(lèi)違反自然成土過(guò)程規(guī)律影響土壤成因：人類(lèi)由于違反自然成土過(guò)程的規(guī)律，人類(lèi)亂砍亂伐，亂扔垃圾、以及對(duì)有毒化學(xué)制劑的超量使用，水源污染，土壤污染，一些破壞良田土層的錯(cuò)誤做法，造成了土壤退化如肥力下降、水土流失、鹽漬化、沼澤化、荒漠化。

073.土壤污染是怎么造成的?中國(guó)土壤的污染狀況是什么?

答：中國(guó)土壤污染及其污染狀況是：

什么是人類(lèi)土壤污染：凡是妨礙土壤正常功能，降低作物產(chǎn)量和質(zhì)量，還通過(guò)糧食、蔬菜、水果等間接影響人體健康的物質(zhì)，都叫做土壤污染物。當(dāng)土壤中含有害物質(zhì)過(guò)多，超過(guò)土壤的自凈能力，就會(huì)引起土壤的組成、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化，微生物活動(dòng)受到抑制，有害物質(zhì)或其分解產(chǎn)物在土壤中逐漸積累，通過(guò)“土壤→植物→人體”，或通過(guò)“土壤→水→人體”間接被人體吸收，達(dá)到危害人體健康的程度，就是土壤污染。

(二)土壤污染的形成因素：由于人口急劇增長(zhǎng)，工業(yè)迅猛發(fā)展，固體廢物不斷向土壤表面堆放和傾倒，有害廢水不斷向土壤中滲透，大氣中的有害氣體及飄塵也不斷隨雨水降落在土壤中，導(dǎo)致了土壤污染。

(三)有機(jī)污染與無(wú)機(jī)污染：土壤污染物的來(lái)源廣、種類(lèi)多，大致可分為無(wú)機(jī)污染物和有機(jī)污染物兩大類(lèi)。無(wú)機(jī)污染物主要包括酸、堿、重金屬(銅、汞、鉻、鎘、鎳、鉛等)鹽類(lèi)、放射性元素銫、鍶的化合物、含砷、硒、氟的化合物等。有機(jī)污染物主要包括有機(jī)農(nóng)藥、酚類(lèi)、氰化物、石油、合成洗滌劑、3-4-苯并以及由城市污水、污泥及廄肥帶來(lái)的有害微生物等。

(四)中國(guó)土壤污染現(xiàn)狀是：目前我國(guó)受鎘、砷、鉻、鉛等重金屬污染的耕地面積近2000萬(wàn)公頃，約占總耕地面積的1/5，其中工業(yè)“三廢”污染耕地1000萬(wàn)公頃，污水灌溉的農(nóng)田面積已達(dá)330多萬(wàn)公頃。例如：某省曾對(duì)47個(gè)縣和郊區(qū)的259萬(wàn)公頃耕地(占全省耕地面積的五分之二)進(jìn)行過(guò)調(diào)查。其結(jié)果表明，75%的縣已受到不同程度的重金屬污染的潛在威脅，而且污染趨勢(shì)仍在加重。

圖五中國(guó)東部地區(qū)癌癥高發(fā)區(qū)

074.中國(guó)土壤污染物可分為哪三類(lèi)?

答：中國(guó)土壤污染物可分為三類(lèi)。分別是：

(一)第一類(lèi)是各類(lèi)病原體：包括腸道致病菌、腸道寄生蟲(chóng)(蠕蟲(chóng)卵)、破傷風(fēng)桿菌、霉菌和病毒等。它們主要來(lái)自做肥料的人畜糞便和垃圾?；蛑苯佑蒙钗鬯喔绒r(nóng)田，都會(huì)使土壤受到病原體的污染。這些病原體能在土壤中生存較長(zhǎng)時(shí)間，如痢疾桿菌能在土壤中生存22～142天，結(jié)核桿菌能生存一年左右，蛔蟲(chóng)卵能生存315～420天，沙門(mén)氏菌能生存35～70天。

(二)第二類(lèi)是有毒化學(xué)物：如鎘、鉛等重金屬以及有機(jī)氯農(nóng)藥等。它們主要來(lái)自工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的廢水、廢氣、廢渣以及農(nóng)業(yè)上大量施用的農(nóng)藥和化肥。

(三)第三類(lèi)是放射性物：它們主要來(lái)自核爆炸的大氣散落物，工業(yè)、科研和醫(yī)療機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的液體或固體放射性廢棄物，它們釋放出來(lái)的放射性物質(zhì)進(jìn)入土壤，能在土壤中積累，形成潛在的威脅。由核裂變產(chǎn)生的兩個(gè)重要的長(zhǎng)半衰期放射性元素是90鍶(半衰期為28年)和137銫(半衰期為30年)?？諝庵械姆派湫?0鍶可被雨水帶入土壤中。因此，土壤中含90鍶的濃度常與當(dāng)?shù)亟涤炅砍烧取?/span>

圖六工業(yè)排放引起的重金屬污染

075.怎么理解土壤生態(tài)環(huán)境?

答：土壤是巖石圈表面的疏松表層，其生態(tài)環(huán)境意義在于：

(一)是陸生植物生活的基質(zhì)和陸生動(dòng)物生活的基底：土壤不僅為植物提供必需的營(yíng)養(yǎng)和水分，而且也是土壤動(dòng)物賴以生存的棲息場(chǎng)所。土壤的形成從開(kāi)始就與生物的活動(dòng)密不可分，所以土壤中總是含有多種多樣的生物，如細(xì)菌、真菌、放線菌、藻類(lèi)、原生動(dòng)物、輪蟲(chóng)、線蟲(chóng)、蚯蚓、軟體動(dòng)物和各種節(jié)肢動(dòng)物等，少數(shù)高等動(dòng)物(如鼴鼠等)終生都生活在土壤中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在一小勺土壤里就含有億萬(wàn)個(gè)細(xì)菌，25克森林腐植土中所包含的霉菌如果一個(gè)一個(gè)排列起來(lái)，其長(zhǎng)度可達(dá)11千米。可見(jiàn)，土壤是生物和非生物環(huán)境的一個(gè)極為復(fù)雜的復(fù)合體，土壤的概念總是包括生活在土壤里的大量生物，生物的活動(dòng)促進(jìn)了土壤的形成，而眾多類(lèi)型的生物又生活在土壤之中。所以土壤被稱(chēng)為世界上最重要的能源，生活在地球上所有的陸生生物和一部分海洋生物都直接或間接地被土壤所影響著。

(二)土壤是土壤植物和土壤動(dòng)物重要的生態(tài)因子：植物的根系與土壤有著極大的接觸面，在植物和土壤之間進(jìn)行著頻繁的物質(zhì)交換，彼此有著強(qiáng)烈影響，因此通過(guò)控制土壤因素就可影響植物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量。對(duì)動(dòng)物來(lái)說(shuō)，土壤是比大氣環(huán)境更為穩(wěn)定的生活環(huán)境，其溫度和濕度的變化幅度要小得多，因此土壤常常成為動(dòng)物的極好隱蔽所，在土壤中可以躲避高溫、干燥、大風(fēng)和陽(yáng)光直射。由于在土壤中運(yùn)動(dòng)要比大氣中和水中困難得多，所以除了少數(shù)動(dòng)物(如蚯蚓、鼴鼠、竹鼠和穿山甲)能在土壤中掘穴居住外，大多數(shù)土壤動(dòng)物都只能利用枯枝落葉層中的孔隙和土壤顆粒間的空隙作為自己的生存空間。

圖七化學(xué)農(nóng)業(yè)引起的水源和面源污染

(三)土壤是所有陸地生態(tài)系統(tǒng)的基底或基礎(chǔ)：土壤中的生物活動(dòng)不僅影響著土壤本身，而且也影響著土壤上面的生物群落。生態(tài)系統(tǒng)中的很多重要過(guò)程都是在土壤中進(jìn)行的，其中特別是分解和固氮過(guò)程。生物遺體只有通過(guò)分解過(guò)程才能轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)和礦化為可被植物再利用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而固氮過(guò)程則是土壤氮肥的主要來(lái)源。這兩個(gè)過(guò)程都是整個(gè)生物圈物質(zhì)循環(huán)所不可缺少的過(guò)程。

076.土壤污染危害有什么特點(diǎn)?

答：土壤污染危害具有隱蔽性、滯后性、積累性、不可逆轉(zhuǎn)性和難以治理性的等特點(diǎn)。

(一)土壤污染的隱蔽性和滯后性：大氣污染、水污染和廢棄物污染等問(wèn)題一般都比較直觀，通過(guò)感官就能發(fā)現(xiàn)。而土壤污染則不同，它往往要通過(guò)對(duì)土壤樣品進(jìn)行分析化驗(yàn)和農(nóng)作物的殘留檢測(cè)，甚至通過(guò)研究對(duì)人畜健康狀況的影響才能確定。因此，土壤污染從產(chǎn)生污染到出現(xiàn)問(wèn)題通常會(huì)滯后較長(zhǎng)的時(shí)間。如日本的“痛痛病”經(jīng)過(guò)了10～20年之后才被人們所認(rèn)識(shí)。

(二)土壤污染的高度累積性：污染物質(zhì)在大氣和水體中，一般都比在土壤中更容易遷移。這使得污染物質(zhì)在土壤中并不象在大氣和水體中那樣容易擴(kuò)散和稀釋?zhuān)虼巳菀自谕寥乐胁粩喾e累而超標(biāo)，同時(shí)也使土壤污染具有很強(qiáng)的地域性。

(三)土壤污染的不可逆轉(zhuǎn)性：重金屬對(duì)土壤的污染基本上是一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的過(guò)程，許多有機(jī)化學(xué)物質(zhì)的污染也需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能降解。譬如：被某些重金屬污染的土壤可能要100～200年時(shí)間才能夠恢復(fù)。

圖八全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公告

(四)土壤污染的很難治理性：如果大氣和水體受到污染，切斷污染源之后通過(guò)稀釋作用和自凈化作用也有可能使污染問(wèn)題不斷逆轉(zhuǎn)，但是積累在污染土壤中的難降解污染物則很難靠稀釋作用和自凈化作用來(lái)消除。

077.為什么說(shuō)二氧化碳是碳氧化合物?

答：二氧化碳(carbondioxide)是一種碳氧化合物，化學(xué)式為CO2，化學(xué)式量為44.0095，常溫常壓下是一種無(wú)色無(wú)味或無(wú)色無(wú)嗅而略有酸味的氣體，也是一種常見(jiàn)的溫室氣體，還是空氣的組分之一(約占大氣總體積的0.03%，在物理性質(zhì)方面，二氧化碳的熔點(diǎn)為-78.5℃，沸點(diǎn)為-56.6℃，密度比空氣密度大(標(biāo)準(zhǔn)條件下)，微溶于水。

圖九工業(yè)排放引起的空氣污染

在化學(xué)性質(zhì)方面，二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)不活潑，熱穩(wěn)定性很高(2000℃時(shí)僅有1.8%分解)，不能燃燒，通常也不支持燃燒，屬于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，因與水反應(yīng)生成的是碳酸，所以是碳酸的酸酐。

078.二氧化碳的傳統(tǒng)制取方法是什么?都有哪些用途?

答：二氧化碳一般可由高溫煅燒石灰石或由石灰石和稀鹽酸反應(yīng)制得，主要應(yīng)用于冷藏易腐敗的食品(固態(tài))、作致冷劑(液態(tài))、制造碳化軟飲料(氣態(tài))和作均相反應(yīng)的溶劑(超臨界狀態(tài))等。

079.為什么說(shuō)二氧化碳從278ppm到400ppm是人類(lèi)歷史上的災(zāi)難?

答：空氣中的二氧化碳含量從278ppm提高到400ppm是人類(lèi)歷史上的一場(chǎng)災(zāi)難。原因是：

天然溫室效應(yīng)：大氣中的二氧化碳等溫室氣體在強(qiáng)烈吸收地面長(zhǎng)波輻射后能向地面輻射出波長(zhǎng)更長(zhǎng)的長(zhǎng)波輻射，對(duì)地面起到了保溫作用。

圖十工業(yè)排放與化學(xué)農(nóng)業(yè)交叉形成酸雨

(二)增強(qiáng)溫室效應(yīng)：自工業(yè)革命以來(lái)，由于人類(lèi)活動(dòng)排放了大量的二氧化碳等溫室氣體，使得大氣中溫室氣體的濃度急劇升高，結(jié)果造成溫室效應(yīng)日益增強(qiáng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，工業(yè)化以前全球年均大氣二氧化碳濃度為278ppm(1ppm為百萬(wàn)分之一)，而2012年是全球年均大氣二氧化碳濃度為393.1ppm，到2014年4月，北半球大氣中月均二氧化碳濃度首次超過(guò)400ppm。

(三)全球氣候變暖：大氣溫室效應(yīng)的不斷加劇導(dǎo)致全球氣候變暖，產(chǎn)生一系列當(dāng)今科學(xué)不可預(yù)測(cè)的全球性氣候問(wèn)題。國(guó)際氣候變化經(jīng)濟(jì)學(xué)報(bào)告中顯示，如果人類(lèi)一直維持現(xiàn)在的生活方式，到2100年，全球平均氣溫將有50%的可能會(huì)上升4℃。

(四)島國(guó)面臨淹沒(méi)：如果全球氣溫上升4℃，地球南北極的冰川就會(huì)融化，海平面因此將上升，全世界40多個(gè)島嶼國(guó)家和界人口最集中的沿海大城市都將面臨淹沒(méi)的危險(xiǎn)，全球數(shù)千萬(wàn)人的生活將會(huì)面臨危機(jī)，甚至產(chǎn)生全球性的生態(tài)平衡紊亂，最終導(dǎo)致全球發(fā)生大規(guī)模的遷移和沖突。

080.淺談二氧化碳對(duì)人體建康的危害?

答：研究表明，低濃度的二氧化碳沒(méi)有毒性，高濃度的二氧化碳則會(huì)使動(dòng)物中毒。二氧化碳對(duì)人體建康的危害表現(xiàn)在：

(一)二氧化碳濃度提高對(duì)動(dòng)物健康的危害：空氣中二氧化碳濃度低于2%時(shí)，對(duì)人沒(méi)有明顯的危害，超過(guò)這個(gè)濃度則可引起人體呼吸器官損壞，即一般情況下二氧化碳并不是有毒物質(zhì)，但當(dāng)空氣中二氧化碳濃度超過(guò)一定限度時(shí)則會(huì)使肌體產(chǎn)生中毒現(xiàn)象，高濃度的二氧化碳則會(huì)讓人窒息。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明：在含氧量正常(20%)的空氣中，二氧化碳的濃度越高，動(dòng)物的死亡率也越高。同時(shí)，純二氧化碳引起動(dòng)物死亡較低氧所致的死亡更為迅速。此外，有人認(rèn)為：在低氧的情況下，8%～10%濃度的二氧化碳即可在短時(shí)間內(nèi)引起人、畜死亡。

(二)二氧化碳使動(dòng)物中毒的基本原理：高濃度二氧化碳本身具有刺激和麻醉作用，且能使肌體發(fā)生缺氧窒息。

圖十一化學(xué)農(nóng)業(yè)造成面源污染引起的空氣污染

(三)二氧化碳使動(dòng)物中毒的三種癥狀：

輕度：一般出現(xiàn)頭暈、頭痛、肌肉無(wú)力、全身酸軟等不適之感。

中度：頭暈將有倒地之勢(shì)，胸悶，鼻腔和咽喉疼痛難忍，呼吸緊促，胸部有壓迫及憋氣感;劇烈性頭痛、耳鳴、肌肉無(wú)力、皮膚發(fā)紅、血壓升高，脈快而強(qiáng)。

重度：突然頭暈無(wú)法支持而倒地，憋氣、呼吸困難、心悸、神志不清、昏迷、皮膚口唇和指甲青紫、血壓下降、脈弱至不能觸及，瞳孔散大。對(duì)光反射消失，全身松軟，聲門(mén)擴(kuò)大，相繼呼吸心跳停止而至死亡，急性期過(guò)后有的可留有嗜睡及記憶力減退等癥狀。

科技部《碳?xì)浜朔手苽潢P(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用》國(guó)家科技成果評(píng)價(jià)委員會(huì)

碳?xì)淇茖W(xué)碳?xì)滢r(nóng)業(yè)碳?xì)浜朔氏盗锌破罩R(shí)1200問(wèn)編輯委員會(huì)顧問(wèn)

趙永志：農(nóng)業(yè)部耕地質(zhì)量建設(shè)與管理專(zhuān)家指導(dǎo)組專(zhuān)家

北京市土壤肥料工作站站長(zhǎng)/研究員

趙同科：北京市農(nóng)林科學(xué)研究院研究員

張能玲：中國(guó)科學(xué)院微生物研究所教授

賀紀(jì)正：中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員

曹衛(wèi)東：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院資源區(qū)劃所研究員

李棟：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院教授/博導(dǎo)

汪立君：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院教授/博導(dǎo)

田有國(guó)：農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)科技推廣服務(wù)中心研究員/處長(zhǎng)

方雯霞：中國(guó)檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院高級(jí)農(nóng)藝師

李臨西：科技部火炬計(jì)劃中心研究員

周衛(wèi)：中國(guó)植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)會(huì)研究員

季恒寬：科技部中國(guó)高科技產(chǎn)業(yè)化研究會(huì)高級(jí)工程師

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