土壤樣品庫(kù)的建設(shè)與規(guī)范化管理研究

邱坤艷，付燕利，成永霞，楊素勤

(1.濟(jì)源市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，河南濟(jì)源 459000;2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，河南鄭州 450004)

土壤是構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的基本要素之一，是國(guó)家的重要自然資源，也是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。土壤環(huán)境狀況直接影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)產(chǎn)品安全和人體健康。因而，土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)具有重要意義。全國(guó)各地逐漸加大關(guān)于土壤環(huán)境的調(diào)查研究［1－3］。在調(diào)查過(guò)程中，各地區(qū)分別采集不同數(shù)量的土壤樣品進(jìn)行重金屬分析測(cè)試，采用地積累指數(shù)法和潛在生態(tài)危害指數(shù)法對(duì)土壤重金屬污染進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，完善土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)及評(píng)價(jià)方法，但對(duì)采集的土壤樣品的保存和管理很少有研究。土壤樣品庫(kù)不僅對(duì)樣品進(jìn)行規(guī)范保存，而且匯集了各個(gè)樣品的采集信息、制備信息及土壤質(zhì)量結(jié)果報(bào)告，對(duì)各點(diǎn)位追蹤溯源有著非常重要的意義。早在1993年，岳巍等［4］對(duì)土壤、河流沉積物樣品庫(kù)建設(shè)做了一個(gè)概述，對(duì)此后土壤樣品的采樣和保存管理有很大的指導(dǎo)意義。唐雅萍等［5］對(duì)土壤樣品的制備、交接、保存進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，但對(duì)樣品庫(kù)的系統(tǒng)化管理研究較少。2011年，土壤重金屬污染修復(fù)試點(diǎn)工作在濟(jì)源市全面展開(kāi)。全市共采集土壤樣品538個(gè)，其中普查區(qū)183個(gè)點(diǎn)位，11個(gè)現(xiàn)場(chǎng)平行樣;重點(diǎn)源區(qū)276個(gè)點(diǎn)位，19個(gè)現(xiàn)場(chǎng)平行樣;剖面12個(gè)點(diǎn)位，分4個(gè)層次采樣，建立了土壤樣品庫(kù)，開(kāi)發(fā)研究樣品庫(kù)管理軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)和相關(guān)資料的快速查詢，成為土壤調(diào)查項(xiàng)目的一項(xiàng)重要成果。

1 樣品庫(kù)的建設(shè)

1.1 樣品庫(kù)房間選擇 濟(jì)源市環(huán)境監(jiān)測(cè)站在2007年建成六層實(shí)驗(yàn)樓，并且投入使用。一樓環(huán)境科研所及局部分科室辦公;二樓站領(lǐng)導(dǎo)辦公室及站內(nèi)部分科室(辦公室、業(yè)務(wù)室、質(zhì)保室、綜合室、生態(tài)物理室、污染源室);三樓為監(jiān)控平臺(tái)及視頻會(huì)議室等;四樓、五樓、六樓均為實(shí)驗(yàn)室，四樓為重金屬監(jiān)測(cè)室，五樓為中心實(shí)驗(yàn)室，六樓為備用實(shí)驗(yàn)室，即將改造啟用。整座樓坐西朝東，南北走向，最北頭的房間僅有北窗戶，房間大而無(wú)陽(yáng)光直射，因而六樓最北頭房間成為樣品庫(kù)的最佳選擇。

1.2 樣品采集、制備 嚴(yán)格按照《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》［6］進(jìn)行樣品采集和制備。采集小組將樣品交于實(shí)驗(yàn)室時(shí)，雙方共同核查樣品完整性、現(xiàn)場(chǎng)采樣記錄(表1)、現(xiàn)場(chǎng)采樣標(biāo)簽、樣品交接單(表2)。核實(shí)后由實(shí)驗(yàn)室人員負(fù)責(zé)晾干、制備。

表1 土壤現(xiàn)場(chǎng)采樣記錄表

將制備好的樣品保存于500 ml棕色玻璃磨口廣口瓶，石蠟封口，將制樣時(shí)填寫(xiě)的標(biāo)簽(表3)貼于瓶外，現(xiàn)場(chǎng)采樣標(biāo)簽過(guò)塑后裝于瓶?jī)?nèi)(表4)。現(xiàn)場(chǎng)采樣標(biāo)簽僅涵蓋采樣點(diǎn)位、經(jīng)緯度、采樣人、采樣時(shí)間等主要信息，在采樣、運(yùn)輸、交接、晾曬、制備等各環(huán)節(jié)始終跟隨樣品。

表2 土壤樣品交接記錄表

表3 土壤樣品標(biāo)簽

表4 現(xiàn)場(chǎng)采樣標(biāo)簽

1.3 樣品入庫(kù)保存 樣品庫(kù)專人負(fù)責(zé)且制定了嚴(yán)格的管理制度。入庫(kù)樣品需填寫(xiě)樣品入庫(kù)登記表，包括樣品名稱、編號(hào)、重量、送樣人、入庫(kù)時(shí)間等。樣品庫(kù)負(fù)責(zé)人認(rèn)真檢查樣品標(biāo)簽是否完整以及字跡是否清晰后，按照樣品類型入樣品架，在樣品目錄、樣品庫(kù)管理軟件中增添此樣品信息，完成樣品入庫(kù)程序。定期檢查入庫(kù)的樣品，防止霉變、鼠害、標(biāo)簽字跡不清甚至脫落。庫(kù)房定期清掃，保持清潔無(wú)塵。

該次土壤重金屬污染修復(fù)調(diào)查項(xiàng)目共538個(gè)樣品。每個(gè)點(diǎn)位蠟封保存1瓶100目樣品、2瓶20目樣品，依次放入柜中，所有樣品柜統(tǒng)一編號(hào)，柜號(hào)從左到右編排，柜內(nèi)格從上到下分層編號(hào)，每層土壤樣品按照由內(nèi)到外、由左到右的順序排列。土壤樣品按照標(biāo)簽編號(hào)由小到大順序排列，分區(qū)分類擺放。

2 樣品庫(kù)管理軟件的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用

為了加強(qiáng)對(duì)土壤樣品庫(kù)的電子化管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)信息的快速查詢和檢索，建立濟(jì)源土壤樣品庫(kù)管理、應(yīng)用軟件。軟件設(shè)計(jì)層層深入，主界面共有查看/輸入、基礎(chǔ)綜合信息預(yù)覽、分析數(shù)據(jù)預(yù)覽、編號(hào)查詢、其他查詢、退出該數(shù)據(jù)庫(kù)6個(gè)部分組成。

2.1 查看/輸入

2.1.1 采樣信息的輸入。包括現(xiàn)場(chǎng)采樣記錄及樣品標(biāo)簽上的所有信息，并且添加現(xiàn)場(chǎng)照片，圖文并茂，直接記錄采樣點(diǎn)位的情況及周圍環(huán)境。

2.1.2 庫(kù)存信息的輸入。包括樣品出入庫(kù)登記表上的所有信息，其中有入庫(kù)時(shí)間、入庫(kù)量、入庫(kù)人員、庫(kù)存位置等，共5次出庫(kù)記錄空格，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)出庫(kù)后庫(kù)存總量，10、20、60、100目依次排列。

2.1.3 分析方法的輸入。該次調(diào)查分析土壤的4項(xiàng)理化指標(biāo)(土壤pH、有機(jī)質(zhì)、顆粒組成、陽(yáng)離子交換量)以及鉛、鎘、砷、汞、鉻、鎳、銅、鋅、銻的總量、有效態(tài)和碳酸鹽態(tài)，因而分析方法總共體現(xiàn)9種元素的3種形態(tài)及4項(xiàng)理化指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的分析方法。隨著技術(shù)的更新，可以了解樣品室內(nèi)分析時(shí)的情況。

2.1.4 數(shù)據(jù)信息的輸入。針對(duì)每個(gè)樣品，輸入所分析項(xiàng)目的結(jié)果。

2.1.5 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息的輸入。為了解同一點(diǎn)位隨時(shí)間的積累重金屬情況，建立動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息，主要包含同一點(diǎn)位土壤樣品的采樣時(shí)間、分析時(shí)間及分析結(jié)果。該信息建立以后，管理員可以在分析數(shù)據(jù)信息欄中觀看到各元素含量隨時(shí)間變化的折線圖。折線圖直觀表達(dá)這一點(diǎn)位重金屬含量的積累狀況。

2.2 基礎(chǔ)綜合信息預(yù)覽 基礎(chǔ)綜合信息預(yù)覽是對(duì)各種輸入信息的匯總，包括所有樣品的采樣信息、庫(kù)存信息、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息、分析方法以及綜合信息等。這是瀏覽樣品庫(kù)各樣品現(xiàn)狀的最好通道。

2.3 分析數(shù)據(jù)信息預(yù)覽 主要是各個(gè)樣品分析結(jié)果的匯總，包括土壤理化、土壤全量、土壤有效態(tài)、土壤碳酸鹽態(tài)以及土壤動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)分析圖。其中，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)分析圖提供隨著年份的增加同一采樣點(diǎn)土壤樣品的鉛、鎘、砷、汞4種元素含量變化折線圖，很直觀地給出土壤采樣點(diǎn)重金屬含量隨時(shí)間積累的變化情況，

2.4 編號(hào)查詢 只要輸入樣品編號(hào)，就可立即看到該樣品的庫(kù)存信息、分析方法、綜合信息、監(jiān)測(cè)結(jié)果以及動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果圖等。

2.5 其他查詢 包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)、土地類型、區(qū)域等查詢方式，把屬于此查詢范圍內(nèi)的所有信息依次排列，可以掌握某一地區(qū)土壤質(zhì)量狀況。

3 小結(jié)與討論

按照統(tǒng)一技術(shù)要求，將全市土壤污染狀況調(diào)查的所有樣品建立檔案、集中保存，建立市級(jí)土壤樣品庫(kù)，開(kāi)發(fā)應(yīng)用土壤樣品庫(kù)管理軟件，保障樣品保存及信息完整性，為信息查詢、各點(diǎn)位污染狀況累積研究提供基礎(chǔ)資料，對(duì)管理及研究工作提供技術(shù)支撐。

［1］郭巖，楊國(guó)義，董巧香，等.汕頭市典型區(qū)域土壤重金屬污染特征及評(píng)價(jià)［J］.環(huán)境科學(xué)，2007，28(5):1067 －1074.

［2］劉勇，岳玲玲，李晉昌.太原市土壤重金屬污染及其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，31(6):1285 －1293.

［3］劉春早，黃益宗，雷鳴，等.湘江流域土壤重金屬污染及其生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)［J］.環(huán)境科學(xué)，2012，33(1):260 －265.

［4］岳巍，鄭達(dá)英，郭同進(jìn).土壤、河流沉積物環(huán)境樣品庫(kù)的建設(shè)［J］.中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，1993，9(1):48 －50.

［5］唐雅萍，李敏.關(guān)于土壤樣品規(guī)范化管理的探討［J］.環(huán)境監(jiān)測(cè)與管理，2008，20(5):65 －66.

［6］中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，南京市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心.土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范，HJ/T166－2004.中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)［S/OL］.(2004－12－09)http://www.doc.88.com/p－787448980370.html.