土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)及修復(fù)技術(shù)研究

馮蓬　周文亮　鄧宇波

摘要 土壤環(huán)境的監(jiān)測(cè)和修復(fù)是環(huán)境保護(hù)工作中一項(xiàng)重要內(nèi)容，對(duì)土壤環(huán)境的保護(hù)是土壤狀態(tài)監(jiān)測(cè)、分析、修復(fù)、再利用的一個(gè)循環(huán)過程。本文就從我國(guó)土壤監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀談起，簡(jiǎn)單接受了土壤監(jiān)測(cè)存在問題，然后針對(duì)幾種典型的、應(yīng)用廣泛的修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：土壤環(huán)境；監(jiān)測(cè)；修復(fù)技術(shù)

1引言

土壤是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人們觸手可及的常見物質(zhì)，也是構(gòu)成世界的重要自然要素之一。隨社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人類對(duì)土壤的開發(fā)和利用達(dá)到了空前的高度，同時(shí)對(duì)土壤的破壞、對(duì)環(huán)境的污染也日趨嚴(yán)重。隨處可見的環(huán)境破壞、土地污染不斷的侵蝕和危害我們的生存環(huán)境、身心健康、生活質(zhì)量。為了營(yíng)造綠色、健康、自然的生存環(huán)境，國(guó)家相繼出臺(tái)保護(hù)土壤環(huán)境的政策，要求對(duì)土壤環(huán)境進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)，掌握土壤成分、污染原因和源頭及污染程度等，以便下一步對(duì)污染的土壤進(jìn)行有效的保護(hù)和修復(fù)，以達(dá)到保護(hù)土壤、維護(hù)生態(tài)平衡、提升全民生活質(zhì)量的目的。

2土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀

專業(yè)的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)工作在我國(guó)起步較晚，近60年才取得一定的成績(jī)。中國(guó)在發(fā)展土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的同時(shí)，不忘記借鑒的吸收國(guó)外先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)和工作經(jīng)驗(yàn)，如：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、遙感技術(shù)等，都在我國(guó)有很廣泛的應(yīng)用。

2.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

無線傳感器的監(jiān)控體系主要用于土壤參數(shù)穩(wěn)定性低而且位置差異大的監(jiān)測(cè)。我國(guó)通過吸收國(guó)外關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況自主研發(fā)，取得了一定的成效。目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在農(nóng)田土壤信息收集上得到了很好的應(yīng)用。近幾年我國(guó)研發(fā)了微型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，目的就是使用農(nóng)田的土壤的監(jiān)測(cè)，具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性和抗干擾性的同時(shí)還具有耗電低的特點(diǎn)，其最強(qiáng)大優(yōu)越性在于長(zhǎng)周期連續(xù)工作。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已被應(yīng)用于農(nóng)田科學(xué)施肥管理、偏遠(yuǎn)地區(qū)或惡劣環(huán)境的土壤監(jiān)測(cè)，得到了行業(yè)內(nèi)的認(rèn)可。

2.2高光譜遙感技術(shù)

上世紀(jì)80年代，成像光譜技術(shù)開始被應(yīng)用于土壤監(jiān)測(cè)，通過應(yīng)用的不斷深入和擴(kuò)展，技術(shù)被迅速的認(rèn)可和完善并得到廣泛應(yīng)用。主要用于分析土壤成分、特性和運(yùn)動(dòng)過程等，在精確施肥、土地資源勘查、土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)、土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)以及土壤學(xué)研究方面都起到至關(guān)重要的作用。例如：自2003年起，中國(guó)科學(xué)院利用遙感技術(shù)對(duì)青藏高原的表層土壤水分進(jìn)行分析和推算，為生態(tài)區(qū)保護(hù)和土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)提供了有力的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。高光譜感光技術(shù)利用精細(xì)的光譜分析法反映出土壤光譜中極細(xì)微的差別和特征，以辨別土壤性質(zhì)和成分。目前看，我國(guó)土壤監(jiān)測(cè)行業(yè)雖然很熱衷于高光譜遙感技術(shù)的應(yīng)用，但還存在很大的難點(diǎn)，這需要技術(shù)研發(fā)人員的不斷努力，研發(fā)出高精的科學(xué)監(jiān)測(cè)設(shè)備。

3存在的問題

3.1起步晚、成型慢、無體系

我國(guó)的污染監(jiān)測(cè)工作起步晚，至上世紀(jì)50年代才開始重視土壤監(jiān)測(cè)工作，技術(shù)很落后。近幾十年多數(shù)的土壤監(jiān)測(cè)基本停留在原始土壤化學(xué)分析或依靠國(guó)外進(jìn)口設(shè)備進(jìn)行分析的階段，沒有完整的監(jiān)測(cè)體系。

3.2研發(fā)力量不足，高端研發(fā)人才匱乏

國(guó)內(nèi)對(duì)于土壤監(jiān)測(cè)行業(yè)沒有專門、專業(yè)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，多數(shù)依靠大學(xué)院校的研發(fā)力量聯(lián)合開展，主要是學(xué)生加導(dǎo)師這樣的組合，缺乏一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，無有效的行業(yè)內(nèi)交流，可以說是純學(xué)術(shù)角度的研究。而且單純以課題為中心，缺乏土壤監(jiān)測(cè)學(xué)的連貫性和延續(xù)性。

3.3缺乏先進(jìn)設(shè)備的配套

專業(yè)的土壤監(jiān)測(cè)是需要先進(jìn)的科學(xué)設(shè)備支撐的，而在我國(guó)能夠進(jìn)行土壤監(jiān)測(cè)的部門基本上是中國(guó)科學(xué)院或一些院校的研究組，很難全部都配套先進(jìn)的土壤監(jiān)測(cè)設(shè)備。只有中科院和一些有專門土壤學(xué)科的有實(shí)力的院校才能有此資源，其他只能停留在上一個(gè)技術(shù)時(shí)代之前。這就導(dǎo)致土壤監(jiān)測(cè)技術(shù)在我國(guó)萌發(fā)很慢。

4土壤修復(fù)技術(shù)研究

土壤的監(jiān)測(cè)是為了更好的掌握土壤資源狀態(tài)，對(duì)于已經(jīng)被污染的或現(xiàn)有土壤提供數(shù)據(jù)和信息，同時(shí)還應(yīng)對(duì)被污染的土壤進(jìn)行修復(fù)治理，還原或優(yōu)化其土壤結(jié)構(gòu)，使其變廢為寶。在此理念的驅(qū)動(dòng)下，我國(guó)已經(jīng)在土壤修復(fù)技術(shù)上取得了一定成果，尤其現(xiàn)今土壤修復(fù)已發(fā)展成為環(huán)境保護(hù)科學(xué)的一個(gè)新的領(lǐng)域、新的方向和新的學(xué)科。經(jīng)過多年的研究和應(yīng)用，我國(guó)在物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生物技術(shù)修復(fù)等多方面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

4.1微生物修復(fù)技術(shù)

微生物修復(fù)技術(shù)是植物修復(fù)技術(shù)中的一個(gè)分支，就是利用微生物在土壤中大量降解有機(jī)污染物的功能來達(dá)到消除土壤中有機(jī)污染物的目的。其中微生物修復(fù)技術(shù)經(jīng)常被應(yīng)用于農(nóng)藥或石油污染的土壤中。在農(nóng)田土壤中摻入具有降解作用的有機(jī)肥，分解污染物，提高土壤活性從而達(dá)到修復(fù)土壤的目的。微生物修復(fù)技術(shù)具有針對(duì)性強(qiáng)、見效快、施用快捷、成本低、設(shè)備簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。

4.2熱脫附技術(shù)

熱脫附技術(shù)屬于土壤修復(fù)技術(shù)中物理修復(fù)的一種，就是將土壤加熱，利用熱交換使污染物與土壤蒸發(fā)分離的過程。這種方法目前被歐美國(guó)家廣泛應(yīng)用，尤其是在高污染的局部地域可直接采用這種方法進(jìn)行修復(fù)。但是它具有修復(fù)處理設(shè)備造價(jià)較高、修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)，處理成本也偏高的缺點(diǎn)。這種修復(fù)方法具有很大的潛力，其設(shè)備可移動(dòng)，修復(fù)后土壤可再利用的優(yōu)點(diǎn)正是被業(yè)界一致認(rèn)可的。所以，優(yōu)化熱脫附工藝、選擇合理土壤類型、研發(fā)自動(dòng)化設(shè)備都是發(fā)展熱脫附技術(shù)的發(fā)展方向。

4.3固化、穩(wěn)定化技術(shù)

固化穩(wěn)定化技術(shù)是化學(xué)修復(fù)技術(shù)中的一種常見的土壤修復(fù)技術(shù)，主要應(yīng)用于土壤重金屬快速控制修復(fù)。比如：我國(guó)處理冶煉企業(yè)堆放重金屬的污染土、鉻金屬污染土等。這種修復(fù)技術(shù)投入成本很小，見效快。常用石灰、瀝青和硅酸鹽水泥來做穩(wěn)定固化劑，尤其是對(duì)同時(shí)處理多種重金屬的復(fù)合污染土壤有明顯的效果。在美國(guó)大多采用固化、穩(wěn)定化技術(shù)來處理非有機(jī)物污染，并為此專門設(shè)立獎(jiǎng)勵(lì)基金。

5結(jié)束語(yǔ)

土壤的有效監(jiān)測(cè)是為了更好對(duì)土壤進(jìn)行優(yōu)化和改良，解決土壤環(huán)境污染的問題，從具體的修復(fù)技術(shù)來講，不同的土壤類型、和污染程度、污染物成分等都需要選擇有針對(duì)性的修復(fù)技術(shù)來進(jìn)行有效治理。這就需要建立完備的土壤修復(fù)技術(shù)規(guī)范，管理方法和法律法規(guī)等。發(fā)展土壤監(jiān)測(cè)和修復(fù)技術(shù)是環(huán)境保護(hù)，推動(dòng)節(jié)能型社會(huì)發(fā)展的重要工作。

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