1 绪论
2020年12月17日凌晨，中国探月工程“嫦娥五号”返回器成功着陆内蒙古四子王旗预定区域，并成功带回约2kg月表到深至2m处各个不同深度的土壤样品，顺利完成探月工程三步走的*后一步。通过对月表土壤的分析，科学家们将能够更加深入了解月表的地质情况和月壤资源情况，同时也能给未来的登月计划提供相关科学研究数据。自古以来，土壤一直是人类生存和社会发展不可缺少的重要资源，土壤环境的质量直接影响到农业生产和食品安全、水资源安全、居住环境安全和生态环境安全。
1.1 全球土壤环境质量现状
2015年，由联合国粮食及农业组织发起编撰的《世界土壤资源状况》报告正式发布［1］。报告指出，随着全球人口的不断增长、经济发展越来越迅速、城市化和工业化进程不断推进，地球表面的土壤资源持续不断地被长期占用和封闭。同时，伴随着全球市场经济作用、各国教育水平和环境文化价值差异，以及气候变化等因素的影响，全球土壤资源的数量、质量、功能及其对人类可持续发展的保障与供给能力均被严重削弱。
报告还指出，目前全球大多数土壤资源状况仅为一般、较差或很差。全球目前约有33%的土地，因侵蚀、盐碱化、板结、酸化和化学污染，而出现中度到高度的退化。全球土壤目前整体面临着土壤侵蚀、土壤有机碳丧失、养分不均衡、土壤酸化、土壤污染、水涝、土壤板结、地表硬化、土壤盐渍化和土壤生物多样性丧失等十大威胁，土壤污染已成为全球性土壤资源质量问题。
在大多数发达国家，废弃物处置、工业和商业活动及仓储物流泄漏都是土壤污染的主要来源。制定土壤污染管理措施需要寻找到可能受到污染的地块，现场调查确定实际污染程度及其对环境的影响，再实施补救和后续措施。
根据欧洲环境署2014年公布的数据表明，欧洲被污染的场地估计超过250万处，其中被确认已受污染有34万处。约三分之一的高风险地方已被确认受污染，但迄今为止，只有15%左右的污染场地被成功修复。虽然欧洲各地的土地污染趋势有所不同，但很显然，污染场地的修复仍然是一项重要的工作。就整个欧洲而言，废弃物处置和工业活动是*主要的土壤污染源，*常见的污染物是重金属和矿物油。
在美国，受复杂危险物污染的土壤、地下水或地表水的区域被列入美国国家优先事项清单（National Priorities List，NPL）。截至2014年9月底，在国家优先事项清单上共有1322处被污染场地，其中1163处已经采取了应对污染威胁的措施，另外有49处场地已被提议解决。此外，美国土地和应急管理办公室（OLEM）已经治理了超过54万处场地和930万hm2的污染土壤，所有这些场地均可以重新投入使用。在加拿大，共有12 723处场地已经被确认存在污染，其中涉及表层土壤污染的有1699处场地。主要的土壤污染物包括重金属、石油烃和多环芳烃。
澳大利亚的土壤污染情况与其他发达国家相似。石油工业、矿产开采、化工生产、设备加工等工业活动，以及使用磷肥和农药等农业活动排放的重金属、烃类、矿物盐、颗粒物等是土壤污染的主要来源。据估计，澳大利亚受污染的场地约有8万处。
发展中国家正处在快速的工业化和城市化进程中，已经有很多国家和地区的土壤环境受到污染，如果还不建立适当的法律和监管方案，随着土壤污染的加剧，将会对环境和人类健康产生重大威胁。
在拉丁美洲的许多地区，人为活动如采矿区的尾矿和冶炼作业，已经导致了土壤砷污染。在拉丁美洲20个国家中已有14个国家被确认存在水体砷污染问题，据估计，这些国家受污染人数达1400万。另外，据估计，在19世纪80年代末和90年代初，由于巴西、玻利维亚、委内瑞拉和厄瓜多尔等地的淘金活动，导致亚马孙流域沉积了约3000～4000t的汞。此外，拉丁美洲许多地区因大量使用化肥和杀虫剂，不仅导致了土壤污染，同时还引起了一系列的环境污染和人类健康问题。
在非洲，土壤污染主要由采矿、泄漏和废弃物处置不当造成。据尼日利亚联邦政府报告指出，在1970～2000年，发生了约7000多次泄漏事件。在博茨瓦纳和马里，包括滴滴涕、阿尔德林、狄氏剂、氯丹和七氯在内的超过10 000t农药已经从受损的容器中泄漏并污染了土壤。
在亚洲，各国农业生产活动中使用的微量元素对土壤和农作物的污染已相当严重，这种污染正威胁着被污染地区的人类健康和食品安全。在东南亚许多地区，地下水中砷天然存在，这对农业发展具有潜在威胁，尤其是在以厌氧条件为主的稻田生产中威胁更大。同时，亚洲也是全球汞资源的*大贡献者，汞主要来源于化工工业生产、汞矿和金矿开采。因此在整个亚洲，经济快速发展的地区同时还在经历着严重的重金属污染。
1.2 土壤环境变化的驱动力
2019年，全球人口已经达到77亿，预计到21世纪中叶，世界人口将达到97亿，21世纪末，世界人口将增加到109亿。伴随着人口快速增长所带来的是对粮食产量的迫切需求。据估计，到2050年粮食生产要增长70%～100%才能够满足人口增长带来的食品需求的压力。粮食的增产主要有两种途径：一是提高单位面积粮食产量，集约化利用土地；二是扩张农业用地面积。
相较于农业用地扩张产生的森林破坏、湿地转化等带来的大范围的恶劣环境影响，集约化利用土地目前被认为是具有可持续性发展的途径。但是，从现有的集约化土地利用实例来看，集约化土地利用的实际增长往往是缺乏可持续性的。农作物增产需要稳定高效地维持土地肥力，自然和合成肥料的人工施用是维持土地肥力的两种主要方式。然而随着土地利用时间的增长和土地自然肥力恢复的缓慢，合成肥料的人工施用正逐渐成为维持土地肥力的方便之选。据统计，近年来土地集约化利用使得全球氮肥、磷肥的使用量超过自然水平的两倍，并且这种趋势还在不断继续。例如，中国21世纪初的农业氮肥施用量是20世纪80年代施用量的两倍以上。一些国家和地区为了提高土地的集约化利用率，大范围地采用温室/大棚生产，土地肥力的管理更加集约。例如，亚洲的一些区域，为了使多茬种植的蔬菜有一个较高的产量，每公顷土地每年的化学肥料和有机肥料的施用量分别在几吨和几百吨。而这些肥料转化的养分并不能完全被农作物吸收，农作物收获之后仍旧有50%～60%的养分留存在土壤中。当这些养分从土壤中流出的时候，就可能导致局部、区域或者水域的污染。农用地土壤养分过量输入导致的水体富营养化和湖泊、近海水域等藻化的新闻已经屡见不鲜。另外，在全球范围内，普遍存在因氮肥的过量使用导致的土壤酸化和土壤有机物分解的加速，进一步导致过度施肥土壤的退化，缩短了土地的农业生产寿命。同时，氮素肥料的施用，还会影响全球气候的变化。全球大约有1%的氮素以N2O的形式释放到大气层中，而N2O对气候变暖的作用是CO2的300倍。中国、印度和美国释放的N2O量占全球农田释放量的56%，其中，仅中国就占了28%。
在农作物种植过程中，农药的使用也越来越普遍，甚至有时候为了保证农作物产品的收获量和外观精致，会加大农药的使用量。而农药的使用频率、化学组成等对土壤生物多样性有着明显的影响。据统计发现，随着农业用地集约化的推行，全球每年的农药使用量提高到了约200万t。其中，除草剂占47.5%、杀虫剂占29.5%、杀真菌剂占17.5%，其他类占5.5%。随着全球气候变暖，越来越多的国家和地区变得适宜进行农作物两熟制或三熟制耕种。随着同年农作物种植收获次数的增加，农药使用量也在原来使用量的基础上翻倍。当土壤的缓冲能力无法适应这样的农作物收获和农药使用频次时，就会出现土壤污染、土壤酸化、盐碱化和生物退化，同时对人体健康也造成了危害。
人口增长和经济发展的同时，也导致了对畜牧产品的需求。从20世纪70年代开始，大部分畜牧业生产的增长也导致了畜牧业的集约化，其中很大一部分转向了工业化生产。而畜牧业的工业生产系统也是一个高污染的行业。动物粪便、用于种植动物饲料的投入、集约化管理造成的土地流失都有极大可能成为当地和下游淡水系统的主要污染源。同时，集约化的畜牧业生产过程中普遍使用到抗生素和激素类药物，这些药物对土壤、水和畜牧产品本身都存在着巨大的污染风险，另外还可能对生物和人体健康造成危害。
在人口增长的同时，社会经济增长和城市化进程的不断推进给人类带来了巨大的利益，但是也加剧了不可持续的消费模式，导致采矿、制造、污水、能源和运输等行业的排放物增加，随之释放大量的持久性污染物到陆地、空气和水中。例如，矿山开采过程中，受开采的矿物类型和冶炼方式的不同对环境的影响也不同。传统的矿产开采主要是指在地表以下沿着矿物分布走向进行的条带状开采，但随着矿产资源种类越来越多地被发现和挖掘设备的更新换代越来越快，在一些情况下，为了到达矿脉或者是为了尽可能多地开采矿产资源，会对整座矿山进行开采，这样一来，不仅会对自然景观和地貌造成永久的破坏，同时露天开采过程中的各种污染物将直接对大气环境造成污染。尽管如此，从整个矿产资源开发的流程来说，矿产采掘本身对环境的影响或污染只占了一小部分，后续的冶炼和矿产开采尾料及开采废料的处理才是造成严重环境影响问题的主要原因。
矿产资源的开发是通过将小部分有价值的矿石通过研磨、浮选等手段筛选出来，然后通过冶炼提取需要的矿物。在筛选、冶炼的过程中会产生大量的尾料、废料、烟灰、炉渣和废水，而这些废物如果不能得到有效的处理，将会直接对矿山及附近的大气、土壤和水资源造成污染。例如，美国加利福尼亚州里士满矿区的酸性矿水pH低至3.6；西班牙阿斯纳科利亚尔黄铁矿污泥泄露事件，1998年由于水坝溃决导致数十亿升酸性矿山尾矿溢出，泄漏的污泥直接对河岸和临近的26km2的农田造成了污染，污染范围甚至延伸到了下游45km的区域，初步估计被污染的水体和土壤里含有16 000t锌和铅、10 000t砷、4000t铜、1000t锑、120t钴、100t铊和铋、50t镉和银、30t汞和20t硒。
此外，由于各个国家和地区的教育、文化价值和社会价值体系的不同，导致了不同国家和地区在土地利用和土地管理的决策上处于不同的阶段，土地拥有者的教育水平和社会价值水平则直接影响了土地实际利用中是否进行了有利于可持续发展的管理和保护。在很多国家和地区，土地管理法制建设并不完善，土地利用管理没有相应标准，这种情况下就出现了很多“只看钱，不看前”的企业，生产中产生的污染物随意堆放，部分企业铤而走险，偷排生产废水，对土地、河流和地下水体造成了严重的污染。
1.3 土壤环境调查的发展与现状
从欧美发达国家的发展历史来看，城市发展的进程中必然会伴随着郊区化和逆城市化的过程，伴随着这个过程会产生大量因企业搬迁或产业结构升级、城市布局调整而遗留下来的“棕地”（Brownfield Site）。欧美发达国家自20世纪70年代开始针对这类环境问题采取了一系列措施，包括制定政策法规、编制行业标准、设立修复基金、鼓励修复技术与设备创新等。
例如，美国国会1969年通过了《国家环境政策法》（National Environmental Policy Act），这是美国史上第一部使环境保护成为国家政策的法规，也是第一部有关土壤污染防治和修复的综合性法律。该法共分为两篇，第一篇阐明了美国的环境政策和目标，规定了实现这些目标的方法及该法与其他法律的关系等基本方针，其中*重要的是规定了环境影响评价报告书制度；第二篇规定建立了环境质量委员会，并规定了其职责。1980年，美国国会颁布了《综合环境响应，赔偿与责任法》（The Comprehensive Environmental Response，Compensation，and Liability Act，CERCLA），也称作《超级基金法案》。其主要目的在于修复全国范围内的污染地块，并明确清洁费用的责任人，对土壤污染采取“谁污染，谁治理”的原则。
德国在1971年首次提出把土壤保护作为政治行动的目标，并于1985年出台了《德国联邦政府土壤保护战略》。1987年
展开
