本书为南开大学“十四五”规划核心课程精品教材，旨在系统阐述环境土壤学的核心知识体系与应用实践。全书共分十二章，全面覆盖环境土壤学的基础理论、土壤形成过程与理化性质、土壤生物与生态系统功能、研究方法与技术原理、土壤环境质量与健康，以及土壤重金属污染、有机污染、新污染物污染和生物污染等问题的防治与修复策略。同时，本书结合农用地与建设用地污染治理的实际案例，探讨土壤资源可持续管理与土壤碳减排路径，构建了“基础认知—过程机制—风险评估—修复治理—资源管理”的完整教学框架。为响应国家生态文明建设、“双碳”目标与国土环境安全的战略需求，本书注重将土壤环境过程、污染防控、生态修复与资源高效利用有机融合，突出学科交叉性、系统性和应用性。本书紧密联系我国乃至全球土壤环境面临的新形势、新挑战与新进展，既注重理论深度，也突出实践导向，力求反映环境土壤学的前沿动态，并积极回应农用地安全利用、建设用地风险管控、新污染物治理及低碳发展等现实议题。为辅助学习与教学，各章均附有一定数量的思考题与关键参考文献，同时也配置了数字资源。
本书可作为高等院校环境科学、环境工程、土壤学、生态学、农业资源与环境等相关专业的教材，也可供科研工作者、生态环境管理者及土壤污染防治与修复领域从业人员阅读使用。
1绪论 1
1.1环境土壤学的定义与基本内涵1
1.1.1环境土壤学的定义1
1.1.2环境土壤学的基本内涵2
1.2环境土壤学的研究对象和研究内容3
1.2.1环境土壤学的研究对象3
1.2.2环境土壤学的研究内容5
1.3环境土壤学发展简史7
1.3.1国际发展历程7
1.3.2中国发展脉络9
1.4环境土壤学研究前沿与展望10
思考题13
参考文献14
2土壤的形成过程与理化性质 16
2.1土壤的组成、形成因素与发育过程16
2.1.1组成16
2.1.2形成因素17
2.1.3发育过程18
2.2土壤的分类与地理分布20
2.2.1土壤分类体系21
2.2.2分类依据与诊断特征23
2.2.3区域分布规律24
2.3土壤质地与结构特性27
2.3.1土壤质地27
2.3.2土壤结构31
2.3.3质地与结构的生态影响32
2.4土壤的水分、空气与热学特性33
2.4.1土壤水分33
2.4.2土壤空气35
2.4.3水气平衡与生态调节36
2.5土壤酸碱性与氧化还原状态37
2.5.1土壤酸碱性38
2.5.2氧化还原过程40
2.5.3酸碱性与氧化还原的生态意义42
2.6土壤胶体化学特性与生态过程调控机制42
2.6.1土壤胶体的组成、类型与电荷行为43
2.6.2土壤胶体在养分保持与交换中的作用43
2.6.3主要养分的微生物转化与循环机制44
2.6.4土壤化学特性对生态服务功能的支撑作用47
思考题48
参考文献48
3土壤生物与生态系统 50
3.1土壤微生物的多样性与功能50
3.1.1土壤微生物的分类与多样性50
3.1.2土壤微生物的生态功能53
3.1.3土壤微生物对土壤环境的响应与适应55
3.2植物与土壤的相互作用56
3.2.1植物根系与根际微域56
3.2.2根系分泌物与土壤生物的互作58
3.2.3植物对环境胁迫的适应与反馈59
3.3土壤动物的生态位与功能60
3.3.1土壤动物的多样性及生态位划分60
3.3.2土壤动物的生态功能61
3.3.3土壤动物对环境胁迫的响应与适应63
3.4土壤酶的分类与功能64
3.4.1土壤酶的分类64
3.4.2土壤酶的生态功能65
3.4.3土壤酶对环境胁迫的响应67
3.5土壤生态系统养分循环68
3.5.1碳循环68
3.5.2氮循环70
3.5.3磷循环73
3.5.4硫循环75
3.5.5微量元素循环76
3.6土壤生态系统的稳定性与服务功能评估78
3.6.1土壤生态系统的稳定性与恢复力78
3.6.2生物多样性对土壤生态系统稳定性的作用79
3.6.3土壤生态系统的服务功能80
思考题81
参考文献81
4环境土壤学研究方法与技术原理 83
4.1土壤样品采集与制备83
4.1.1采样前的准备工作83
4.1.2现场采样操作规范84
4.1.3样品现场处理与记录85
4.1.4实验室样品制备流程85
4.1.5质量控制与注意事项86
4.2土壤物理性质测定方法的改进87
4.2.1土壤机械组成测定87
4.2.2土壤容重测定89
4.2.3土壤孔隙结构测定90
4.2.4土壤水分测定91
4.3土壤化学分析方法的创新91
4.3.1土壤有机质92
4.3.2阳离子交换量93
4.3.3土壤养分状况94
4.3.4土壤氧化还原电位95
4.3.5污染物化学行为96
4.4土壤生物研究技术的突破99
4.4.1微生物生物量测定99
4.4.2微生物活性测定101
4.4.3微生物酶活性测定102
4.4.4微生物群落的结构、功能与空间解析103
4.4.5土壤动物105
4.4.6土壤病毒组研究技术106
4.4.7技术整合与应用展望108
4.5环境土壤学中的模型构建与模拟技术109
4.5.1土壤水分特征曲线模型建立109
4.5.2生物地球化学循环模型109
4.5.3机器学习在土壤性质测量中的应用111
4.6结语112
思考题113
参考文献113
5土壤环境质量与健康 114
5.1土壤质量114
5.2土壤环境背景值116
5.2.1土壤环境背景值的概念116
5.2.2影响土壤环境背景值的因素117
5.2.3土壤环境背景值的空间分异特征120
5.2.4土壤环境背景值的应用121
5.3土壤环境容量121
5.3.1土壤环境容量研究方法122
5.3.2土壤环境容量影响因素125
5.4土壤环境质量标准与基准127
5.4.1土壤环境质量标准127
5.4.2土壤环境基准132
5.5土壤环境质量评价136
5.5.1评价因子和评价标准的选择136
5.5.2土壤环境质量现状的评价方法138
5.6土壤环境质量退化139
5.6.1土壤退化的分类140
5.6.2土壤退化的主要类型及其防治140
思考题144
参考文献145
6土壤重金属污染与防治 146
6.1全球重金属污染的系统性风险146
6.1.1全球视野下的土壤重金属问题146
6.1.2从点源到系统：污染格局的演化146
6.1.3驱动因素：人类地球化学循环的再造147
6.1.4环境行为与风险放大147
6.1.5系统性风险的特征与科学挑战147
6.2土壤中重金属的环境行为与过程机制148
6.2.1土壤重金属的环境行为148
6.2.2重金属的赋存形态与化学分布148
6.2.3化学过程：界面反应的主导机制149
6.2.4生物过程：生命作用的地球化学反馈151
6.2.5土壤重金属迁移路径与风险链152
6.3土壤重金属生态与健康风险形成机制153
6.3.1重金属形态效应耦合的科学框架153
6.3.2土壤层面：功能退化与生态基础受损153
6.3.3植物层面：生理毒性与营养拮抗154
6.3.4生态系统层面：多样化削弱与功能退化154
6.3.5人体健康层面：暴露途径与累积效应156
6.3.6多尺度耦合机制与风险调控框架156
6.4风险管控与修复理论体系156
6.4.1从污染治理到风险管控的理念转变156
6.4.2风险识别与分区管控157
6.4.3源头约束：预防重于治理157
6.4.4过程调控：环境行为与风险阻断158
6.4.5修复体系：从单点修复到系统重构158
6.4.6智能化与精细管控：风险管理的新方向159
6.4.7风险管控的综合框架与科学展望159
6.5展望：从污染治理到地球化学过程再平衡160
6.5.1从污染控制到系统调控：范式的跃迁160
6.5.2地球关键带视角下的重金属循环160
6.5.3多污染物复合与新型风险过程160
6.5.4科技融合与智能化治理161
6.5.5生态修复的哲学转向：从恢复到重构161
6.5.6学科演进与未来使命161
思考题162
参考文献162
7土壤有机污染与防治 164
7.1有机污染物概述164
7.1.1农药类164
7.1.2石油烃类166
7.1.3多环芳烃167
7.1.4多氯联苯169
7.1.5二英169
7.1.6药物与个人护理品170
7.1.7增塑剂171
7.1.8其他有机污染物172
7.2土壤有机污染物的环境行为174
7.2.1土壤中有机污染物的迁移175
7.2.2土壤中有机污染物的赋存形态177
7.2.3土壤中有机污染物的吸附与解吸178
7.2.4土壤中有机污染物的降解180
7.3土壤有机污染的危害182
7.3.1对土壤微生物的影响182
7.3.2对土壤植物的影响184
7.3.3对土壤动物的影响185
7.3.4对人类健康的影响186
7.4土壤有机污染防治187
7.4.1物理修复技术188
7.4.2化学修复技术189
7.4.3生物修复技术190
7.4.4联合修复技术192
7.4.5修复技术对比与选择193
思考题194
参考文献194
8土壤新污染物与修复 196
8.1新污染物的环境管理与法规体系197
8.2土壤微塑料污染与修复199
8.2.1土壤微塑料的来源及污染现状199
8.2.2土壤微塑料的环境行为202
8.2.3土壤微塑料的生态效应202
8.2.4土壤微塑料的分析监测技术205
8.2.5土壤微塑料的修复对策208
8.3土壤抗生素污染与修复209
8.3.1土壤抗生素的污染现状210
8.3.2土壤抗生素的环境行为211
8.3.3抗生素的土壤生态效应212
8.3.4土壤抗生素污染的监测与分析方法215
8.3.5抗生素污染土壤修复技术217
8.4土壤纳米材料与环境质量218
8.4.1纳米材料的种类218
8.4.2土壤中纳米材料的环境行为219
8.4.3纳米材料对土壤生物的影响及机理220
8.5土壤全氟和多氟烷基物质与修复224
8.5.1土壤中全氟和多氟烷基物质的生命周期224
8.5.2土壤中全氟和多氟烷基物质的环境行为225
8.5.3土壤中全氟和多氟烷基物质的生态毒性226
8.5.4土壤全氟和多氟烷基物质污染的监测与分析方法229
8.5.5土壤全氟和多氟烷基物质的修复及对策230
思考题231
参考文献231
9土壤生物污染与防控 234
9.1土壤生物污染概述234
9.1.1生物污染的定义与分类体系234
9.1.2生物污染的动态适应机制与危害特征237
9.1.3土壤生物污染程度指标238
9.2土壤生物污染概念、来源及危害239
9.2.1土壤生物污染的来源239
9.2.2土壤生物污染的危害240
9.3土壤生物污染的分布特征243
9.3.1农业区：面源污染主导的生物富集区243
9.3.2工业区：复合污染驱动的生物毒性热点243
9.3.3城市带：多元输入形成的生物风险枢纽243
9.4土壤病原菌的传播机制244
9.5土壤生物污染的环境行为244
9.5.1土壤生物污染的迁移245
9.5.2土壤生物污染的转化246
9.5.3土壤生物之间的相互作用248
9.6土壤生物污染的防控250
9.6.1污染源控制与无害化处理250
9.6.2生态农业与耕作优化251
9.6.3物理、化学与生物防控254
9.7土壤生物污染的研究展望261
思考题262
参考文献262
10农用地土壤污染与修复案例 264
10.1农用地土壤生态系统的构成与功能265
10.1.1农用地范畴265
10.1.2农用地土壤生态系统的构成265
10.1.3农用地土壤生态系统的功能265
10.1.4农用地土壤功能评价266
10.2农用地土壤污染概述267
10.2.1农用地土壤污染的科学内涵267
10.2.2农用地土壤污染的现状与类型267
10.3农用地土壤污染预防策略269
10.3.1农药化肥污染的防治269
10.3.2农田灌溉水的防治269
10.3.3加强废旧农膜的回收270
10.3.4推动种养一体化生态农业模式271
10.4农用地土壤污染监测与评估271
10.4.1监测取样方法271
10.4.2鉴定评估方法273
10.5农用地土壤修复技术与标准275
10.5.1农用地污染土壤修复技术275
10.5.2农用地污染土壤管控类技术（以重金属污染为例）276
10.5.3法律法规与标准体系276
10.6农用地污染土壤的修复程序（以重金属污染为例）280
10.6.1实施方案编制280
10.6.2项目实施281
10.6.3效果评估281
10.7农用地土壤修复实践案例281
10.7.1广西河池：中轻度污染耕地安全利用与层级化管理模式281
10.7.2云南怒江：重度污染耕地化学钝化修复与全生命周期评估283
10.7.3上海白牛：基于自然解决方案的生态化土地整治284
10.7.4宁夏固原：农业残膜回收网络构建与长效机制创新285
思考题287
参考文献288
11建设用地土壤污染与修复案例 289
11.1建设用地土壤污染概述289
11.1.1概念、范畴与风险管理框架289
11.1.2主要污染来源与途径290
11.1.3污染特征与分布292
11.1.4识别调查与监督体系293
11.2建设用地土壤常见污染物及环境行为295
11.2.1重金属/类金属污染物295
11.2.2有机污染物297
11.2.3复合污染特征299
11.2.4污染物在环境中的迁移转化规律300
11.3建设用地土壤污染调查与评估301
11.3.1场地环境调查原则与程序301
11.3.2场地环境调查技术方法302
11.3.3土壤污染风险评估框架303
11.4建设用地土壤污染修复技术与标准305
11.4.1修复目标与风险管控标准体系305
11.4.2修复技术分类与概述306
11.5建设用地土壤污染案例研究与实践经验313
11.5.1工业污染场地修复典型案例313
11.5.2市政及其他场地污染修复典型案例316
11.5.3风险管控与可持续修复实践319
思考题321
参考文献322
12土壤资源可持续利用与土壤碳减排 324
12.1土壤资源的现状与评价方法324
12.1.1我国土壤资源概况324
12.1.2土壤质量与健康评价325
12.1.3土壤资源监测技术328
12.2农业土壤利用与碳减排332
12.2.1保护性耕作与土壤碳固持333
12.2.2农田碳汇提升技术336
12.2.3农业温室气体减排管理339
12.3建设用地利用与碳减排342
12.3.1建设用地土壤的基本特性342
12.3.2污染场地修复、棕地再利用与碳管理协同344
12.3.3建设用地中的土壤构建、绿化与碳增汇348
12.4土壤资源管理的政策法规352
12.4.1国际气候与环境治理框架下的土壤议题352
12.4.2我国国家战略与政策体系354
思考题359
参考文献359
附录 361
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