土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展

殷海龍

（山西省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，山西 太原 030027）

引 言

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，資源與生態(tài)環(huán)境面臨著越來越大的壓力，土壤污染趨勢(shì)在逐步加重。土壤是人類生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類賴以生存的主要自然資源之一。土壤環(huán)境污染狀況關(guān)系到我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展、食品安全和人體健康，因此，國(guó)家要大力加強(qiáng)土壤環(huán)境污染調(diào)查、評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)工作，全面了解目前我國(guó)土壤生態(tài)環(huán)境狀況，為土壤污染預(yù)防及治理提供科學(xué)依據(jù)，深入推進(jìn)“土十條”的各項(xiàng)工作。

1 我國(guó)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)是生態(tài)環(huán)境管理的基礎(chǔ)和技術(shù)支持，隨著我國(guó)在相關(guān)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備方面資金、政策的不斷投入，環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器的研發(fā)水平和生產(chǎn)能力已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。同時(shí)，隨著土壤生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作的不斷開展，土壤監(jiān)測(cè)技術(shù)的水平和手段的多元化本領(lǐng)得到了進(jìn)一步提升，為我國(guó)開展土壤生態(tài)環(huán)境保護(hù)與治理、改善生態(tài)環(huán)境奠定了良好的基礎(chǔ)。

1.1 “3S”技術(shù)的應(yīng)用

“3S”技術(shù)由遙感技術(shù)（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）三種獨(dú)立技術(shù)有機(jī)組合集成?！?S”技術(shù)的集成應(yīng)用，已經(jīng)成為環(huán)境信息獲取、全球環(huán)境演變研究、環(huán)境污染防治與生態(tài)修復(fù)研究的重要技術(shù)與方法。將“3S”技術(shù)應(yīng)用于土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，有助于快速、高效對(duì)我國(guó)廣大地區(qū)土壤環(huán)境狀況實(shí)施調(diào)查，并指導(dǎo)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的設(shè)置和樣品的采集工作，為建立全國(guó)性的土壤監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)提供支撐，實(shí)現(xiàn)我國(guó)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)化的管理。

1.2 生物科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用

近年來，生物科學(xué)技術(shù)得到了快速的發(fā)展，在各行各業(yè)應(yīng)用較為廣泛，在環(huán)境科學(xué)研究領(lǐng)域中的運(yùn)用，生物技術(shù)發(fā)揮著不可替代的重要作用。主要運(yùn)用的技術(shù)包括：生物大分子標(biāo)記物檢測(cè)技術(shù)、PCR技術(shù)、生物芯片技術(shù)、宏基因組技術(shù)等，這些技術(shù)在土壤污染實(shí)施生物修復(fù)、土壤侵蝕、土壤微生物多樣性監(jiān)測(cè)等方面起著主導(dǎo)的作用，因此，生物科學(xué)技術(shù)在土壤監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用對(duì)于土壤污染的預(yù)防和治理意義重大。

1.3 水平定向鉆進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用

水平定向鉆進(jìn)技術(shù)在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用主要是采用水平定向鉆進(jìn)技術(shù)施工水平井用于土壤環(huán)境的治理和監(jiān)測(cè)，主要包括土壤環(huán)境調(diào)查取樣、土壤環(huán)境隨鉆檢測(cè)、土壤環(huán)境解污治理等。國(guó)外在上世紀(jì)九十年代就開始研發(fā)采用導(dǎo)向／水平定向鉆進(jìn)技術(shù)進(jìn)行土壤水平取樣、定向水平井隨鉆環(huán)境檢測(cè)、水平井土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)、水平井土壤氣相抽取法、生物通風(fēng)法和空氣注射法等土壤環(huán)境治理技術(shù)。水平定向鉆進(jìn)技術(shù)具有監(jiān)測(cè)和治理效率高、效果好、成本低的優(yōu)點(diǎn)。

1.4 化學(xué)、物理學(xué)的應(yīng)用

近年來，隨著高分子有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理材料學(xué)、光學(xué)等科學(xué)的快速發(fā)展，相關(guān)科學(xué)技術(shù)在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)中得到較為廣泛的運(yùn)用，如激光熔蝕法、氫化物發(fā)生法、偏振能量色散x射線熒光光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法、離子色譜法等方法被普遍應(yīng)用在土壤樣品的元素分析監(jiān)測(cè)方面，尤其在土壤中痕量元素的測(cè)定及分析方面起著主導(dǎo)作用［1］。氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用和液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用的方法技術(shù)廣泛應(yīng)用在土壤有機(jī)物的監(jiān)測(cè)分析中。

1.5 信息技術(shù)的應(yīng)用

隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的普遍應(yīng)用，促進(jìn)了信息技術(shù)的飛速發(fā)展，信息技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)滲透在各行各業(yè)中，其中，在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)中應(yīng)用較為廣泛的是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。無線傳感網(wǎng)絡(luò)是通過自組織的方式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，是一種無人值守、大規(guī)模的分布系統(tǒng)。在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位上布置相關(guān)參數(shù)的傳感器，傳感器的節(jié)點(diǎn)以無線通信方式組成網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)完成數(shù)據(jù)的采集后，通過傳感器網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中，由特定的匯聚節(jié)點(diǎn)接收，匯總數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來［2］。通過該技術(shù)能夠?qū)⒈O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)處理中心，相關(guān)人員可以訪問數(shù)據(jù)中心，進(jìn)行數(shù)據(jù)的調(diào)用和審核，從而達(dá)到對(duì)土壤參數(shù)的在線監(jiān)控和實(shí)時(shí)記錄［3］。

2 我國(guó)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

近年來，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)家加強(qiáng)了研究發(fā)展監(jiān)測(cè)技術(shù)的投入程度，土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)也獲得了很大的發(fā)展，各級(jí)監(jiān)測(cè)部門的土壤監(jiān)測(cè)能力普遍得到了較大的提升，滿足了目前新形勢(shì)下土壤環(huán)境管理的需求，凸顯出了新的發(fā)展趨勢(shì)。

2.1 加強(qiáng)對(duì)有機(jī)污染物的監(jiān)測(cè)

隨著社會(huì)工業(yè)化經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，帶來了嚴(yán)重的土壤環(huán)境污染問題，在眾多的污染物中，有機(jī)污染物的污染危害尤為巨大，局部地區(qū)土壤中有機(jī)物的污染程度已相當(dāng)嚴(yán)重。通常涉及到的有機(jī)物包括苯系物、鹵代烴、多環(huán)芳烴、有機(jī)氯農(nóng)藥、硝基苯類、苯胺類、酚類、石油烴類、多氯聯(lián)苯類以及其他持久性有機(jī)污染物等等，這些有機(jī)污染物會(huì)在一定的外界條件影響下，在不同的環(huán)境介質(zhì)如大氣、水、沉積物和土壤中遷移、轉(zhuǎn)化和積累，并且能夠沿食物鏈傳播，直接威脅到生物和人體的健康。因此，有機(jī)污染物的監(jiān)測(cè)已成為當(dāng)前我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作面臨的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)，近幾年連續(xù)頒布施行了多項(xiàng)土壤中有機(jī)物測(cè)定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為系統(tǒng)的、全面的開展土壤環(huán)境中有機(jī)污染物的監(jiān)測(cè)工作提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

2.2 逐步提高監(jiān)測(cè)分析精度

許多有毒有害物質(zhì)濃度雖然很低但對(duì)人體的危害極大，需要具備痕量分析技術(shù)才能掌握其污染現(xiàn)狀從而達(dá)到控制和治理的目的。

在土壤環(huán)境中，重金屬、有機(jī)物等許多有毒有害的物質(zhì)，雖然其濃度很低，卻會(huì)對(duì)人畜造成巨大的傷害，甚至直接威脅人的生命和財(cái)產(chǎn)安全。盡管痕量分析技術(shù)應(yīng)用方面已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，色譜質(zhì)譜聯(lián)用、污染物凈化富集等痕量分析技術(shù)在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)應(yīng)用已經(jīng)很普遍，隨著土壤環(huán)境污染的日益復(fù)雜，各種污染因子的潛在威脅越來越大，急需進(jìn)一步發(fā)展和使用痕量和超痕量的分析技術(shù)，提高監(jiān)測(cè)的精確度，全面的掌握受污染的現(xiàn)狀，以便積極采取，預(yù)防和控制污染。

2.3 廣泛應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)快速分析技術(shù)

在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中，常常需要對(duì)一些污染事故的現(xiàn)場(chǎng)和環(huán)境土壤進(jìn)行實(shí)時(shí)、快速監(jiān)測(cè)，涉及到污染物排放源、現(xiàn)場(chǎng)污染情況及土壤環(huán)境狀況的監(jiān)測(cè)等，這就要求能夠及時(shí)的分析出某些污染物的含量和類別。結(jié)合土壤監(jiān)測(cè)實(shí)際情況的需求，連續(xù)自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)快速分析技術(shù)在監(jiān)測(cè)中得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)，隨著制造技術(shù)的不斷提升，監(jiān)測(cè)分析儀器逐漸趨于小型化和復(fù)合化，使得監(jiān)測(cè)儀器不僅功能提升，且更易于操作。便攜式的重金屬分析儀、便攜式氣相色譜質(zhì)譜儀、流動(dòng)注射分析儀器等已經(jīng)被普遍應(yīng)用在土壤監(jiān)測(cè)中。在今后的環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究工作，需注重加強(qiáng)發(fā)展和使用現(xiàn)場(chǎng)分析技術(shù)，以便能夠更加有效的對(duì)土壤環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2.4 構(gòu)建土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，建立自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用于土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中，有效的提升了監(jiān)測(cè)的效率和改善了監(jiān)測(cè)的效果。土壤數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和傳輸，及時(shí)反饋土壤的動(dòng)態(tài)變化，這對(duì)了解研究土壤實(shí)時(shí)狀況及變化趨勢(shì)具有重要的意義。同時(shí)，促進(jìn)了土壤自動(dòng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立和土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)形成，推進(jìn)構(gòu)建全國(guó)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和建設(shè)土壤環(huán)境的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的目標(biāo)任務(wù)的完成。

3 結(jié)語

土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)是環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要組成部分，是土壤環(huán)境管理以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)。目前我國(guó)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)取得了很大的發(fā)展，為《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》（GB 36600－2018）和《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618－2018）頒布實(shí)施提供了重要的技術(shù)支撐，但是也存在一些不足，如監(jiān)測(cè)方法技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)更新滯后、專業(yè)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)人員短缺、土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)設(shè)備有待加強(qiáng)、和國(guó)外先進(jìn)監(jiān)測(cè)技術(shù)還存在一定差距。今后在發(fā)展土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)方面，要注重不斷提高自主創(chuàng)新能力，強(qiáng)化新型技術(shù)的運(yùn)用，完善土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)相關(guān)方法標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)備體系，加快專業(yè)生態(tài)監(jiān)測(cè)隊(duì)伍建設(shè)，建立完善的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，全面提升我國(guó)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)能力，逐步推進(jìn)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的發(fā)展。