在 《公报》学习心得（2）－ 匿名网友评论 的评论中，网友们继续讨论：

[1]陈楷翰  2014-4-21 22:33

是的，所以学生一直在强调重金属修复时地质水文的因素。
另外，需要强调的是：重金属超标不一定会危害到生态和食物链，当酸化（有时是碱化），络合、强烈风化时才往往体现出巨大危害性。目前重金属超标事件与这些因素关系我认为很大：
化肥可以络合出重金属，化肥和酸雨可以溶出重金属，土壤风化水蚀容易导致溶出重金属。。。。。。但是如果要着手与不用化肥，消除酸雨，土地修复，那难度更大。

至于重金属迁移造成的不均匀分布，其过程往往也伴随着许多营养元素迁移造成的不均匀分布，本身就是以前学生和赵斌兄、戎可师弟谈及的地区质能输入和亚稳态生态结构里，一旦深入谈就必然涉及的，算是地球化学里的常识，并不是啥“真正的问题”。这个问题可调度不可根治，即使调度都需要涉及很多人文方面的内容。
重金属修复很复杂就在这里，涉及学科太多，理论很不成熟，不同学科学者经常出于自己学科的目的，从某一方面发言，学生经常觉得这是个要命的事实。

直白一句话：地下水污染、大气污染、重金属污染是一体的，要解决就是一揽子解决，而解决的的关键在于生态因子调度，一方面营造出各种相互关系的良好生境和良好生态结构，并能实现对这些亚稳态的生境和生态结构进行有效监测、调节。另一方面需要从经济布局、文化布局等直接入手。
     而不在具体的生物手段化学手段物理手段。所以我上次说“重金属修复开始上道了，有希望了”，而不是说“能治理了”。

[5]Myqqis106277670  2014-4-22 09:08

如果大家想进一步了解我国农业地质调查评价，请访问：中国地质调查局农业地质应用研究中心（http://115.236.74.156:8081/front/queryContent.htm?code=CENTRE_OVERVIEW），目前挂靠在浙江省地质调查院（杭州萧山）。值得一提的是，浙江地质调查院是国内最先开展农业地质调查的省份，也是富硒土壤首倡者，也是多亏浙江人的这种精明，否则，农用地质调查评价工作很可能早被淡忘。

我最想请教的是：土壤地球化学调查与测土配方施肥的问题，后者是受前者启发，后由农业部牵头搞的全国性土壤肥力调查工作，但其方法与二普差别不大，主要指标还是有效态养分含量，并以此为据推荐配方肥料，官方报告成效显著。但我们知道，有效态养分的影响因素很多，时空变异性都很大，不足为凭。农用地质走的是另一个极端，即凭借元素总量的评价，不考虑地质背景和成土因素的差异，致其评价结果亦有瑕疵。我想请教的问题是：能否把这两套数据结合起来，并跳出标准评价土壤肥力，例如土壤化学风化角度？【老邪插广告：我们推遥感尺度效应、地理因素趋势面、地理遥感综合等等；就是想这样干。但是我们必须注意与各种不同行业标准（规范）兼容而不是跳出。才能推得开。等大家都接受了，才能考虑新的规范。对吗？】

[13]陈楷翰  2014-4-22 11:17

呃，这位兄弟能不能细说一下怎么回事？
比如说我土地里有0.1%的磷灰石，粒径100微米，致密晶体，另外一块地也是0.1%磷灰石，粒径1微米，非致密晶体。
1.按理说正常情况第一块地的肥力小于第二块地，但氟离子和重金属释放速度肯定小于第二块地，当酸雨或使用硫酸铵氯化铵磷酸氢二铵之类酸性肥料时，氟磷酸钙矿物溶出速度明显提高；重金属如铜锌镉被铵络出速度明显增加（镉污染很大可能和化肥使用关系甚大），一些浸润矿物、包埋矿物也出来了，地力猛增，这下子第一块地肥力可就不一定小于第二块地了，但重金属不再被腐殖酸有效固定，于是毒性明显增大。
您是说农业地质的只考虑总肥力总污染，忽略了时间尺度和恶化环境对肥力/污染释放速度的评价；农业部调查考虑到了一定时间内的肥力/污染，忽略了恶化环境对肥力值的变化？
这说来说去不都一个问题：释放速率和释放总量，在不同环境下的曲线吗？他们都没有深入研究这点啊？
2. 风化是一个水解/机械磨损/生物辅助过程，在农耕地现在又加上了络合物和酸浸出的问题，其他非耕地没有施肥问题，多了个酸雨问题。这些人类活动引发的污染物变迁情况大不一样，只能粗略地进行区域统计，咋建模型啊？这要做真工作量就大了，还得没完没了对工业农业结构进行分析。

[16]Myqqis106277670  2014-4-22 12:41

老乡，你想多啦！建模的过程就是抓大放小，即所谓的概化。就土壤化学风化及其矿质养分释放过程建模而言，其主体是土壤矿物的百分七十左右为二氧化硅，另有百分二十左右是长石，余下的矿物总量不多（<5%)，但种类却又极其繁多，并与粘土矿物混杂在一起，想分开都难。书上说的最多的是云母和三氧化物，但也不细说，因为之前的研究手段有限，无法细说。现在已经有了很大改善，可以用电镜识别出更多的矿物，并发现有一些规律。好了，就搞模型而言，这些知识已经足够。土壤矿物组成及其含量可以概化成几种典型原生矿物和含量，加上土壤发生发育的外部环境，如土壤含水量和温度等基本参数，可以运用非饱和流模型（HYDRUS）计算土壤水运移，应用PHREEQC计算土壤化学过程，把这两个模型耦合起来，即HP1d或GMS-PH3D，就可以估算土壤矿物在剖面的化学风化过程及其元素迁移转化过程，如果你有理论假设，把它转化为模型的边界条件，就能预测土壤矿物风化过程及其元素迁移转化，有了模拟预测结果，再回到田间去验证，再模拟预测与实测验证，反复进行，总能找到有用的信息。大致如此。

[7]Myqqis106277670  2014-4-22 09:34

我的理论假设：土壤母质千差万别，但所受的气候条件、地形地貌、时间和植被因素是有地带性的，即土壤母质化学风化过程是有共性的，其化学风化速率在区域上应该有个相对一致的平均值。换而言之，经化学风化释放的土壤矿质营养元素的总量有相对一致的平均值，进而决定区域生态系统的初级生产力。如果没有人类活动干扰，这个过程是平衡的。但在强度干扰情况下，例如农田生态系统，其土壤化学风化速率有显著差异，本人曾在嘉兴定位观测过剖面土壤地球化学变化，并用临近的马家浜文化遗址土壤剖面年龄做参照，发现近六千年以来，土壤钾风化淋失量显著增加，与自然土壤化学风化速率相比较，相差3.9倍，换而言之，精工细作农业是以土壤矿物加速流失为代价的。另一方面，我们也发现部分土壤重金属元素具有表层富集倾向，因为钙镁钾钠等的流失必然导致不易迁移的重金属元素表层富集，这种现象的另一种表达方式是”土壤酸化“

扯远啦，我最想说的是：我们的农业土壤不仅仅需要补充氮磷钾，同时需要补充钙镁等易流失矿质元素，更需要补充Cu、Zn、Co、Mn、Mo等微量元素，而这些元素都来自土壤矿物，即我们的耕地需要补充大量的原生矿物，如云母，黄铁矿、磷矿石等。声明：我的这些想法不算原创，某种程度源自《Bread from Stones》（1894，by Dr.Julius Hensel ）。我想多说几句的是Dr.Julius Hensel（亨塞尔）， 他与Justus von Liebig（ 李比希）同时代居于德国，但提出不同的土壤养分学说。李比希的养分学说已催生化肥产业，但亨塞尔的观点却很少被提及，甚至不允许宣传，直至一百年后才在美国被整理出版，重现当年旗鼓相当的两种论点，很受启发。亨塞尔早在一百年前就预示了今天的农业土壤环境问题，并建议用岩矿粉末或原生矿物补充植物吸收带走的养分，提出比现在更严格但但更具操作性的有机农业概念，最显著差别是亨塞尔反通过有机质（肥）来提高所谓的土壤肥力。

[11]陈楷翰  2014-4-22 10:45：    疯子俺一直提用劣质煤（风化煤、褐煤、泥煤、煤渣等等）来提高地力，和您说的矿粉差不多吧？稍微合算和好一点吧？现在很多高硫煤没开采，实际上干这个不正好合适么？（关于建模）硬建能建没错，可那模型不见得好使啊？附近上一个工业区火电站啥的，或者附近哪片工业治理好了，或者经济不景气了工厂开工不足，燃料结构变了。。。。。。。数据立马发生变化，这模型没法用来解决问题了不是？

[19]Myqqis106277670  2014-4-22 13:02：土壤化学风化模型的时间尺度应是百年或千年，你的化工厂影响甚微。至于土壤污染调查数据，环保部已经说过“是国家机密”，国土部也没有公布。可以肯定的是，不是不愿意公布，而是没有更好的评价方法！因为绝大部分人都熟悉的传统评价方法（按标准划分），地调局也会，就不必再麻烦其他部门，可以毫不夸张地说，若按传统方法评价，地调局的技术力量绝对占优势。如果说“数据只收集，不分析！”，是有点冤枉地调局的，因为江苏省的农业地质调查是有中科院南土所参与的，也有自然科学基金支持，其他省份的评价也多有大学参与，其中***技术导则就是大学教授编出来的。最终结果就是现在这样，没有太多突破，要打板子，南土所应该跑不掉，但不是说南土所不作为，而是说南土所不敢担当，机遇来了，只会等着地调院去求你，而不是主动找上门去服务。

土壤化学风化模型希望解决的问题：共5个，见后。

（关于劣质煤农用）不是随便矿物就可以的，应该是缺什么补什么。据国外经验，火山灰最好，其次是火山岩，你说的劣质煤是沉积岩的夹层，不是最好的。目前，”岩矿农用”在非洲比较普遍，因为当地买不起化肥，但他们用的最多的是磷矿粉；岩矿农用在巴西发展最快，甚至已经通过立法以保证岩矿农用，他们多鼓励河泥农用。事实上，在没有化肥之前，杭嘉湖地区多用河泥肥田，也许是因为水网平原的河泥较多缘故吧

[23]陈楷翰:  2014-4-22 13:42

如果纯粹从营养元素看，矿岩好我承认。如果考虑到滞留营养元素，活性很高的火山灰，或者是能兼提供腐殖质的劣质煤更好。一般的矿岩比表面积小活性低，我认为不好。呃或许这点和我做石壁免浇灌绿化的数据有关，那生物量数据显示矿粉不好，木屑草屑不好，煤渣和泥炭好，其中泥炭比煤渣（类似火山灰）好。河泥不敢用啊，现在的河泥重金属多超标了。以前重金属迁移哪里有这么多啊。劣质煤是植物残骸形成的，生前本身就选择性富集了植物该富集的元素了，还有大量腐殖酸存在改良了土层的滞留性——烧掉可惜了还不值钱。不至于像磷矿石那样土层停留时间短，用多了还氟超标、重金属超标之类的。土层停留时间短,——土层滞留时间没改善
生态繁殖——生态环境
化学萃取的反应速度比正常溶出有时可以高达10的几次幂倍。
微生物。。。。。。化肥用缓释肥时会好一些，但长期的高氨氮存在等于在“驯化”微生物，会完蛋的。如果速溶肥，用快了甚至会出现微生物群细胞膜损害死亡问题

同时，陈楷翰试图回答Myqqis106277670上述5个问题：

（1）土壤重金属表层富集是否自然现象？
答：既有自然淋滤滞留问题（如同色谱柱的原理），也有气固液相的携带迁移沉积，还有化学物质的高效萃取络合，化学物质萃取络合的影响极大，这点从土柱实验甚至色谱柱分离原理可以看出，因此工厂影响极大，远远大于自然行为。从海湾河口取土柱样品分析情况也是这样。

（2）耕地土壤矿物风化淋失是自然现象，也是生态系统维系的物质基础，其关键的化学反应过程是什么？是碳酸根溶解平衡，或是长石风化过程释放钾元素，或是某种微量元素在起限值作用？
答：这个都有。碳酸溶解速度慢，微生物繁殖产物有机酸的溶解速度就快了，酸雨和化肥速度很快。钾长石矿物是传统火成岩降解，沉积岩类的一样降解风化，硫化物更主要是氧化风化，我没法给出单一的风化淋失反应式啊。另外质量能量输入值与输入速度（焓），土因子混乱度（土因子熵）决定了土地风化速率。生态繁殖中，“土”作为六大生态因子之一，可拆分为多个小因子，即使在相同的墒值下，也因为小因子丰度和释放速度问题形成多种生境，造成了很不一样的生态群落，比如以微量元素小因子来看，铜矿区往往香薷很多，煤矿区往往蕨类很多。。。。。。
（3）为什么相同的土壤能够满足不同种植物生长的需要，是否存在土壤矿物的基本配方？上帝的配方？
答：哦上帝啊，这个我真的不懂了。。。。。。。没研究过啊~
（4）如果存在基本配方，是否可以通过人为组合原生矿物制造“人工土壤‘，进而推动植物工厂的实际应用？
答：可以，但是植物工厂不那么简单，植物生存依托于微生物群之上，现在的水培就是很明显案例，水培溶液随着植物排泄物（化感物质）逐渐增多，最终必须倒掉。大自然中微生物是维系生态的最关键点。现在西部荒漠治理一直被我嘲笑的原因就在这里。
（5）亟待解决的问题是：大量施用化肥之后的土壤肥力下降根源在哪？从李比希的理论看，一定是某种元素在限值肥料的效率，但如何才能找到这个限值因子？测土配方施肥肯定不行，模拟预测也许是个捷径！

答：是因为微生物被干掉或者生态群落远离标准状态了。植物不能直接吸收大多数化肥的，必须微生物介入，必须有捕捉介质。

网友Myqqis106277670对陈楷翰的回答似乎不满：

听你这么说，问题都有答案啦！很好，就这么的啦。

网友wilfrednuts  2014-4-22 16:44 解释：

土壤污染国家早有重视，记得2007年听过中科院南京土壤所赵其国院士的讲座，当时他领衔华东几所高校进行土壤污染调查，经费达到2个亿（这点印象深刻），检测指标数十个，以有机污染物居多。土壤重金属检测的技术难度并不大，不易出重大成果，个人感觉学界并不重视。

老邪插话：(2014-4-22 17:28)：好像Myqqis106277670 网友提到过那次？现在有南土所的网友来加入讨论就好了。 

网友sunlangfromchin  2014-4-25 21:50 感受：

顿时就觉得视野开阔了不少，的确，现在我们的老师们都把精力放在微观的土壤化学上去了，土壤学变成了土壤化学。

老邪感受：Myqqis106277670 网友别生气吧？把讨论当作科普，关心的网友（如我自己）就能学到不少东西。互动式学习效果更好。作为外行，有几个小感受：

1)Myqqis106277670 网友讲：“每平方公里一个样品，4平方公里一个组合样品”，但是有参加过这次土壤污染调查的专家，坚持是“4平方公里一个样品”，是实施时走了样，还是老邪对“样品”和“组合样品”的外行理解有误？

2)“54项地球化学指标”对外行来讲，有点恐怖。能不能有个外行都容易理解的分类体系，比如黄、黑、红、粘土、沙土之类，然后再细化到地球化学指标。这样我们外行好理解具体问题时的轻重，不致于每次都要整懂54项指标？（记得有次见到过更多的，有7、80项吧、老邪立马石化）

3)感谢Myqqis106277670 网友，私信告我没有生气，还可以向他讨教。