北京欧倍尔研发耕地土壤镉污染钝化修复虚拟仿真实验，促进环境专业教育教学

古语有云：“仓廪实而知礼节，仓廪实、天下安。民间更有“民以食为天”之说。粮食，是历代国家治国安邦的根本。耕地是粮食生产的重要前提与保障，无论处于何种时代我们都不能忘记粮食生产对于人类生存的重要性。

“我国人多地少，任何时候都要守住耕地红线，守住基本农田红线”。多年来国务院、各级政府多次就加强耕地保护工作作出重要批示，彰显了中央坚决守住耕地红线和基本农田红线的决心。而土壤污染状况调查公报显示，全国土壤环境状况总体状况不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。在工业对于耕地的影响中，镉的超标问题最为突出。

所以针对我国土壤污染最为明显的“耕地”和“镉元素”，聚焦常用的“钝化修复技术”，通过方案设计、钝化修复和修复评估三大实验模块，北京欧倍尔开发了“耕地土壤镉污染钝化修复虚拟仿真实验”为高校土壤修复专业人才的培养奠定坚实基础，为环境保护工作者的能力提升提供有力支撑。

01.土壤中镉的形态及生物有效性

土壤镉污染严重程度不仅和土壤中镉的总量有关，土壤中镉的赋存形态即生物有效性是决定植物吸收与土壤中重金属含量的关键参数。土壤中重金属形态分为:水溶交换态、铁－锰氧化结合态、碳酸盐结合态、有机物结合态和残留态。
水溶交换态的镉生物活性高，容易被植物吸收，对毒害最大;则残留态不易迁移、活性低、毒害小。重金属镉在土壤中经过溶解、凝聚、化学反应、吸附、络合等各种反应后，形成了不同形态的镉，从而影响了土壤中向植物的迁移转化。
 

经过分析可以看出，影响农作物吸收土壤中镉可以通过改变土壤中镉的赋存形态，尽量减少水溶交换态的镉，增加残留态的镉，从而控制土壤中镉向农产品中迁移转化。

02.耕地土壤镉污染钝化修复虚拟仿真实验
为提高学生土壤污染修复的理论知识和综合实践能力，培养学生的自主学习能力、思维能力和创新能力，为高校土壤修复专业人才的培养奠定坚实基础，为环境保护工作者的能力提升提供有力支撑。北京欧倍尔开发了“耕地土壤镉污染钝化修复虚拟仿真实验教学项目”

北京欧倍尔采用了探究式的教学设计，仿照土壤污染修复项目的形式，设置了方案设计、钝化修复和修复评估三大实验模块。方案设计模块中，可自由选择污染土壤类型，随机生成污染土壤样本，自主设计钝化修复方案。钝化修复模块中，交互式体验钝化修复实施过程。修复评估模块中，可监测和评估自主实验方案产生的修复效果。

软件特色

本软件的特色主要有以下几个方面：
（1）虚拟现实技术
按照“紧跟学科发展，立足社会需求，夯实实践技能，提高创新能力”的虚拟仿真实验教学理念，借助 3D 建模和 flash 动画技术，针对我国土壤污染治理的重点目标——“耕地”和“镉元素”，聚焦常用的钝化修复技术，开发了耕地土壤镉污染钝化修复虚拟仿真实验教学项目。

（2）自主学习内容丰富
知识点讲解，包含基础知识介绍、软件工艺讲解、操作过程中的注意事项，以3D仿真模拟耕地污染的产生原因及治理方式，并配有视频、图片、动画进行问题及原理展示。在计算机上运用虚拟现实技术对生产过程进行模拟操作。

（3）实训考核功能
教师站是基于局域网的网络通信与控制软件，可以方便的对学员机的项目进行统一启动和控制，实时显示得分，获取成绩，对成绩进行统计等。主要有仿真项目考试、班级管理、成绩管理、理论题考试等功能。
（4）技术特点：
1）存储、读取快门：在硬盘上存档和读出，为以后使用。
2）暂停：暂时中断计算机的模拟计算，但不会丢失数据。
3）改变时标：可以加快和减慢系统的内部仿真时钟。
4）智能指导：在线提示操作指导信息。
耕地土壤镉污染钝化修复虚拟仿真实验，可以仿真无限种污染土壤样本、体验自主式钝化修复过程，改变了常规实验教学中机械性操作、实验内容单一、创新程度不高的局限性，将有限的实验训练拓展成无限和自主的模式，提升了实验的广度和深度，以满足积累土壤污染修复应用经验的需求，培养学习者的实践能力、思维能力和创新能力。