論我國土壤環(huán)境監(jiān)測及修復(fù)技術(shù)現(xiàn)狀

摘要：土壤環(huán)境的監(jiān)測和修復(fù)是當(dāng)今環(huán)境保護(hù)工作中一項(xiàng)重要內(nèi)容。對土壤環(huán)境的保護(hù)是從土壤的監(jiān)測采樣、分析、修復(fù)、再利用的一個(gè)循環(huán)過程。本文簡單介紹我國當(dāng)前的土壤監(jiān)測狀況和當(dāng)前土壤監(jiān)測過程中存在的問題，然后針對幾種相對成熟較為常用的典型土壤修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：土壤污染;監(jiān)測;土壤修復(fù);技術(shù)

中圖分類號：X833 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）05-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.05.041

Abstract：Soil environmental monitoring and remediation is an important part of environmental protection.The protection of soil environment is a cyclic process of soil monitoring， sampling， analysis， restoration and reuse.This paper briefly introduces the current status of soil monitoring in China and the existing problems in the current soil monitoring process， then discusses several relatively mature and commonly used typical soil remediation technologies.

Key word：Soil pollution;Monitoring ;Soil repair; Technology

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)。近年來，環(huán)境問題變得越來越嚴(yán)重，其中，土壤污染問題尤為突出，嚴(yán)重威脅著我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，因此，研究和治理土壤污染問題變得十分重要。為了營造綠色、健康的生態(tài)環(huán)境，國家相繼出臺保護(hù)土壤環(huán)境的政策，對土壤環(huán)境進(jìn)行綜合監(jiān)測，掌握土壤成分、污染元素及污染程度等，以便下一步對污染的土壤進(jìn)行有效保護(hù)和修復(fù)，從而達(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。

1 土壤環(huán)境監(jiān)測現(xiàn)狀

目前，由于一些污染物的不合理處置，使得大面積的土壤和水體受到污染。其中，土壤重金屬污染尤為嚴(yán)重，特別是鎘和鉛等重金屬元素污染。當(dāng)土壤尤其是農(nóng)田土壤中重金屬含量超出土壤的自凈能力時(shí)，在短期內(nèi)很難去除，而土壤中過量的重金屬不但會使土壤肥力下降，影響作物生長發(fā)育，還會使得作物的重金屬含量較高，并可通過食物鏈進(jìn)入人體，進(jìn)而危害到人體的健康。此外，重金屬元素可通過降雨等過程滲入地下水，對整個(gè)地下水生態(tài)造成污染。專業(yè)的土壤環(huán)境監(jiān)測工作在我國起步較晚，近些年來，中國在發(fā)展土壤環(huán)境監(jiān)測工作的同時(shí)，學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的土壤監(jiān)測技術(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，都在我國有很廣泛的應(yīng)用。

1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

無線傳感器的監(jiān)控技術(shù)主要用于土壤參數(shù)穩(wěn)定性低且位置差異大的監(jiān)測。我國通過吸收國外關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)先進(jìn)技術(shù)，并結(jié)合我國實(shí)際情況進(jìn)行融合，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。近幾年我國研發(fā)了微型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)對于農(nóng)田土壤的監(jiān)測，具有很強(qiáng)的抗干擾性，同時(shí)還具有耗電低等特點(diǎn)，其最大優(yōu)越性在于可以長周期性連續(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，得到了行業(yè)內(nèi)的廣泛認(rèn)可。

1.2 高光譜遙感技術(shù)

20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，通過多年來不斷深入和擴(kuò)展，該技術(shù)被迅速的認(rèn)可和完善并得到廣泛應(yīng)用。高光譜遙感技術(shù)主要用于分析土壤成分、特性和運(yùn)動(dòng)過程等方面。在精確施肥、土地資源勘查、土壤質(zhì)量評價(jià)、土壤環(huán)境監(jiān)測以及土壤學(xué)研究方面都起到至關(guān)重要的作用。例如：自2003年起，中國科學(xué)院利用遙感技術(shù)對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，我國土壤監(jiān)測行業(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)，這需要廣大技術(shù)研發(fā)人員的不斷努力，研發(fā)出準(zhǔn)確度更高的科學(xué)監(jiān)測設(shè)備。

2 土壤環(huán)境監(jiān)測存在的問題

2.1 起步晚、成型慢、無體系

我國的污染監(jiān)測工作起步晚，至近些年才開始高度重視土壤監(jiān)測工作，技術(shù)相對落后。近幾十年絕大多數(shù)的土壤監(jiān)測基本停留在原始土壤元素化學(xué)分析或依靠國外進(jìn)口設(shè)備進(jìn)行分析的階段，沒有形成完整的監(jiān)測和分析治理體系。

2.2 研發(fā)力量不足，高端研發(fā)人才匱乏

國內(nèi)對于土壤監(jiān)測行業(yè)，專門、專業(yè)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)幾乎沒有，多數(shù)依靠高等院校和相關(guān)科研院所的研發(fā)力量，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，可以說是相對純學(xué)術(shù)角度的研究。而且單純以研究課題為中心，缺乏土壤環(huán)境監(jiān)測的連貫性和延續(xù)性。

2.3 缺乏先進(jìn)設(shè)備的配套

專業(yè)的土壤監(jiān)測是需要先進(jìn)的科學(xué)設(shè)備支撐的，而在我國能夠進(jìn)行土壤監(jiān)測的部門基本上是中國科學(xué)院或一些高等院校的相關(guān)課題研究組，很難全部都配套先進(jìn)的土壤監(jiān)測設(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。這就導(dǎo)致土壤監(jiān)測技術(shù)在我國發(fā)展相對較慢。

3 土壤修復(fù)技術(shù)研究

土壤的監(jiān)測是為了更好地掌握土壤資源受到污染的最新狀態(tài)，提供對于已經(jīng)被污染或未被土壤的數(shù)據(jù)和信息。同時(shí)還應(yīng)對被污染的土壤進(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。近些年，我國已經(jīng)在土壤修復(fù)技術(shù)上取得了一定成果，如今土壤修復(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，我國在生物修復(fù)、物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)等多方面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。主要由以下幾種方式：

3.1 微生物修復(fù)技術(shù)

微生物修復(fù)技術(shù)是利用自然環(huán)境中現(xiàn)有的微生物或經(jīng)人為培養(yǎng)、并具有特殊功效的微生物的生命代謝活動(dòng)，通過轉(zhuǎn)化或降解土壤中的重金屬來降低其毒性，達(dá)到良好的修復(fù)效果。微生物修復(fù)在生物修復(fù)中起著主導(dǎo)作用，是利用其新陳代謝活動(dòng)來對物質(zhì)進(jìn)行各種轉(zhuǎn)化作用，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)具有針對性強(qiáng)、見效快、施用快捷、成本低、設(shè)備簡單的特點(diǎn)。

3.2 植物修復(fù)技術(shù)

植物修復(fù)技術(shù)是直接利用綠色植物及與其共存的微生物系統(tǒng)來吸收、富集環(huán)境污染物的一項(xiàng)新技術(shù)。重金屬對植物的毒害作用表現(xiàn)在影響植物的萌芽、生長發(fā)育、光合作用、生理代謝和植物體內(nèi)化學(xué)物質(zhì)含量的改變等方面。近年來的研究表明，植物修復(fù)是一種更經(jīng)濟(jì)更易于操作的污染修復(fù)技術(shù)，用超富集植物修復(fù)重金屬污染土壤的類型主要有植物吸收、植物揮發(fā)和植物穩(wěn)定三種。植物吸收指利用超富集植物的根系從污染土壤中吸收重金屬，然后再將其轉(zhuǎn)移到植物地上部，最終達(dá)到去除重金屬的目的;植物揮發(fā)是指植物將自身吸收與積累的重金屬元素轉(zhuǎn)化成可揮發(fā)的形態(tài)，從植物體揮發(fā)出來，達(dá)到去除重金屬的目的;植物穩(wěn)定是指利用植物來降低重金屬的活性，減少其生物有效性，或促進(jìn)其轉(zhuǎn)化為低毒形態(tài)，降低其危害性。

3.3 動(dòng)物修復(fù)

土壤污染的動(dòng)物修復(fù)技術(shù)，即利用土壤中自身存在的動(dòng)物及其腸道中現(xiàn)有的微生物，在自然條件或人為優(yōu)化下，在其生長、繁殖、穿插等代謝活動(dòng)過程中，對污染物進(jìn)行去除、分解、消解和富集作用，以減少或消除污染物的一種生物修復(fù)技術(shù)。

3.4 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，尤其是對同時(shí)處理受到多種重金屬元素的復(fù)合污染土壤有明顯的效果。目前，歐美發(fā)達(dá)國家大多采用固化、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。

4 結(jié)語

土壤的有效監(jiān)測是為了更好對土壤進(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、土壤受污染程度、污染物類型等都需要選擇有針對性的修復(fù)技術(shù)來進(jìn)行有效治理。土壤污染問題是世界性難題，解決土壤重金屬等污染問題要有長期的思想準(zhǔn)備和科學(xué)技術(shù)方案，避免造成對土壤的二次污染。近年來我國不斷發(fā)生因土壤污染而導(dǎo)致的農(nóng)產(chǎn)品食品安全事件，食物鏈安全也正面臨威脅，因此，解決土壤污染問題已刻不容緩。

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收稿日期：2019-03-26

作者簡介：馮杰，男，碩士研究生，環(huán)境監(jiān)測工程師。