土壤中元素的生物地球化学循环

中国是一个农业大国，人们在一片又一片土地上播撒希望，结出收获，这一切都基于土壤的存在。土壤不仅是农业生产的重要场所，还是生物生存和繁衍生息的重要载体，正因为土壤具有如此重要的作用，人们对土壤污染，及其循环过程都有更进一步的研究，用土壤与各个圈层间的循环来全面解释土壤的功能及作用，是反应土壤本质的一种重要的地球化学手段。土壤是整个地球系统中重要的一部分，支撑着整个地球系统的完整性。由于土壤自身的活跃性与生命力，容易和其他的圈层产生反应，因而形成土壤的地球化学循环。通过研究土壤的地球化学循环，能够了解到在整个过程中，各种元素及有机质在土壤、大气、水体间的迁移、转化、循环利用以及它们与赋存介质之间的关系，可以用于研究分析土壤、植物间元素的交换迁移、富集、相互作用等。土壤中的各种元素对生物而言，既有有益元素，又有有害元素，在研究过程中，因其对生物的作用不同而采用不同的切入点，比如元素的赋存形态，以及其对动植物以及人体健康的影响方面开展。

成土母质及其所经历的地球化学与土壤化学的过程几乎完全决定土壤中铜的含量。人工施肥、播洒农药的过程也是将铜元素带入土壤中的重要途径。同时禽畜粪便和厩肥中含铜是土壤铜的另一种来源。在现代社会中的生活垃圾也会将铜元素引入土壤中，目前国内外对土壤中铜元素地球生物化学循环的研究主要集中在以下几个方面[1-2]。

一、铜在土壤中的循环研究

土壤中于溶解状态的铜元素与固相铜处于一种动态平衡的状态，这种状态受制于土壤pH、Eh、湿度、植物和微生物等因素。空气和地面是铜元素输入土壤的两种途径，输出的途径主要有三种：植物吸收、淋失、侵蚀。人类在食用农产品的过程中，铜因此进入人类的食物链中，同时将农作物用于饲养家禽，铜元素也因此进入动物体内。人与动物均从农作物中获取铜元素，其中部分以粪便等排泄物的形式重新回归土壤，从而完成铜循环的一个周期。

二、土壤中铜存在形态和转化

作为土壤中最活跃多变的元素，铜能够与土壤中的有机、无机组分进行化学反应，也可以与硫化物、碳酸根和氢氧根以及其他阴离子形成难溶物质[3]，然而这些物质在自然界中存在广泛，因此是导致铜元素及其复合物整体存在范围较广。简单来说，由于铜自身性质决定了铜具有较强活性，根据铜与土壤结合的方式产生的差异性使其具有许多不同的形态，比如常见的溶解态、有机态、交换态等。许多不同形态的铜元素与土壤中的有机物质与无机物质在多种因素的作用下相互转换和传递，共同构成了铜元素的土壤生物地球化学循环。

三、土壤铜含量异常及其对生物的影响的研究

土壤中有效铜的含量是土壤中铜的缺乏或过量的重要指标，而土壤中的土壤铜总量是指土壤铜的贮存指标。铜会影响植物的呼吸作用、光合作用、氮代谢、细胞壁代谢、繁殖能力等。铜是人畜必需的微量营养元素，铜在动物体内参与造血过程。缺铜会引起铜缺乏症，而铜中毒则会引起肝硬化等症状。

四、结语

土壤中各种元素的生物地球化学循环都是从土壤—植物—动物—人类—土壤的过程，其中土壤中所常见的各种元素对生物而言，既是有益元素，又是有害元素。社会在不断地进步和发展，但是地面的农业活动也在不断进行，同时随着工业进程的不断发展，交通运输也越来越发达，土壤中的污染物通过多种途径，比如水流、大气传输沉降过程等进入土壤中。因此，认识土壤污染过程不仅仅是单纯认识土壤内部而是要研究整个动态循环过程中土—气—水—生物相互作用及驱动的过程。

人类是自然中的重要劳动者，我们在研究土壤污染的时候要更加全面地考虑问题，要从内因与外因两方面考虑，就是指土壤内部和外部环境的化学循环过程，只有这样多方面的考虑才能更加有效地解释土壤环境质量演变规律，从而更好地保护土壤，提高农产品质量，建立更加稳定、健康的生态系统。

[1]王晓雁，李慧慧，刘隆等.土壤环境中几种常量元素的生物地球化学研究进展[J]. 当代化工 ，2015(8)：2038-2041.

[2]矿山地质灾害成灾机理与防控重点实验室.度采矿区地质灾害与防控学术研讨会论文集[M].武汉：中国地质大学出版社 ，2017：4.

[3]程从前；劳晓东；赵杰.废弃电子信息材料的腐蚀与环境污染[M].北京：科学出版社 ，2016：10.

文章来源：《土壤》 网址: http://www.trqks.cn/qikandaodu/2021/0708/1387.html