淺談土壤污染環(huán)境監(jiān)測(cè)的質(zhì)量控制和評(píng)價(jià)方法

梁穎穎

淄博圓通環(huán)境檢測(cè)有限公司

1 引言

2016年時(shí)，國(guó)務(wù)院頒布了《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，計(jì)劃中表明2020年時(shí)將會(huì)徹底消除我國(guó)土壤環(huán)境污染問(wèn)題，使土壤環(huán)境質(zhì)量保持穩(wěn)定。有一些學(xué)者深入分析探究了土壤環(huán)境的污染問(wèn)題，在充分了解我國(guó)土壤環(huán)境污染的基礎(chǔ)上，采用合理有效地土壤質(zhì)量檢測(cè)方法，深入探究分析了我國(guó)土壤控制指標(biāo)的評(píng)價(jià)。

2 土壤污染環(huán)境監(jiān)測(cè)的質(zhì)量控制

2.1 了解土壤監(jiān)測(cè)區(qū)的基本情況

對(duì)土壤污染環(huán)境監(jiān)測(cè)區(qū)進(jìn)行基本情況的了解是順利開(kāi)展監(jiān)測(cè)工作、保證監(jiān)測(cè)質(zhì)量的第一步。在監(jiān)測(cè)前要充分了解污染土壤的土質(zhì)情況，比如說(shuō)沙質(zhì)土壤和泥質(zhì)土壤其滲透性是不一樣的，土壤污染向地下水傳導(dǎo)的速率也是不一樣的，這樣對(duì)土壤污染處理的時(shí)間要求也會(huì)不同。另外要了解土壤污染區(qū)的植被情況、地下水系，防止土壤污染向居民區(qū)、牧場(chǎng)等傳導(dǎo)。再者要參考以前資料，了解污染區(qū)的工農(nóng)業(yè)分布和發(fā)展、人文地理信息等，對(duì)可能的污染源做出科學(xué)判斷，因勢(shì)利導(dǎo)，制定合理的解決措施。

2.2 土壤采樣與制樣方面的質(zhì)量控制

在進(jìn)行土壤采樣工作和布點(diǎn)工作的過(guò)程中，勢(shì)必要嚴(yán)格遵照土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，分成前期采樣、采樣過(guò)程、采樣補(bǔ)充工作的步驟展開(kāi)。監(jiān)測(cè)人員應(yīng)該針對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位與監(jiān)測(cè)背景進(jìn)行合理的審查，明確方案，對(duì)位置和數(shù)目進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)定，在進(jìn)行采樣時(shí)應(yīng)該對(duì)防止污染問(wèn)題提高重視，對(duì)于采集的樣品進(jìn)行妥善保存。在進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)，避免采集的樣品發(fā)生損壞、混淆、污染等。若是土壤樣品未及時(shí)的分析檢測(cè)，勢(shì)必要嚴(yán)格遵照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)放于冰箱進(jìn)行保存。在制備質(zhì)量的控制部分，應(yīng)該堅(jiān)持樣品的風(fēng)干、粗磨、細(xì)磨、分裝的步驟，并把工作室配置成風(fēng)干室和磨樣室，注重樣品的清潔，避免發(fā)生二次污染。監(jiān)測(cè)人員還應(yīng)該重視樣品的清點(diǎn)和交接工作，明確標(biāo)注土壤樣品，避免出現(xiàn)混亂，杜絕出現(xiàn)交叉感染。

2.3 實(shí)驗(yàn)室方面的質(zhì)量控制

第一，精密度控制。精密度是實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)反復(fù)多次測(cè)定之后的結(jié)果保持相同，其代表著分析結(jié)果和測(cè)量系統(tǒng)出具的結(jié)果之間的誤差。一般情況下，其利用偏差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，其中包含：超差復(fù)檢、平行性檢查、異常點(diǎn)和再現(xiàn)性檢查。除了再現(xiàn)性檢查，其他的三種的操作都離不開(kāi)同一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，而再現(xiàn)性檢查則要在超出兩個(gè)的實(shí)驗(yàn)室完成。第二，質(zhì)量控制圖，應(yīng)采用繪制精準(zhǔn)性非常高的質(zhì)量控制圖，才能便于分析質(zhì)量自控，確保每一個(gè)質(zhì)量控制樣品的測(cè)定值都控制與中心附近或是處在上下警告線之中，一旦無(wú)法滿足標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果必將缺乏可信度，應(yīng)及時(shí)總結(jié)其中的原因，在重新測(cè)定直到獲得可接受成果。第三，土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品，由于土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品具有良好的均勻性、可保存性、穩(wěn)定性，在提取并分析土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)時(shí)，有助于分析方法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化，工作人員需及時(shí)校正測(cè)定儀器，綜合評(píng)價(jià)其整體測(cè)試水平，確保最終獲得的數(shù)據(jù)具備可比性。在進(jìn)行土壤的采集工作中，應(yīng)該重視其中的組成、含量水平、背景結(jié)構(gòu)等，一旦存在很大差異，一定要針對(duì)其中可能出現(xiàn)的誤差進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)。

2.4 土壤監(jiān)測(cè)異常數(shù)據(jù)處理

在土壤監(jiān)測(cè)中出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)在所難免，當(dāng)異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)時(shí)，需要全面檢查監(jiān)測(cè)過(guò)程，看問(wèn)題出在哪個(gè)環(huán)節(jié)。一般而言，實(shí)驗(yàn)室分析外的檢測(cè)只要做好記錄都容易核實(shí)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室的檢查要及時(shí)查看實(shí)驗(yàn)流程，看是否出錯(cuò)，另外仔細(xì)檢查實(shí)驗(yàn)中的精度、準(zhǔn)確度和空白值，看是否符合要求，測(cè)試人員的操作是否規(guī)范也是檢查的重點(diǎn)。另外，若是其中并未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，樣品量非常充足，就可事實(shí)二次測(cè)試，若是嚴(yán)格遵照規(guī)章制度實(shí)施操作之后獲得的結(jié)果和第一次取得的結(jié)果一直，就代表數(shù)據(jù)非?？煽?，由此可知土壤污染的實(shí)際情況。

3 土壤污染環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法

3.1 空白值評(píng)價(jià)方法

在針對(duì)每個(gè)批次的兩個(gè)空白樣品及多個(gè)空白樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，就被稱為空白值評(píng)價(jià)方法，空白值評(píng)價(jià)方法能夠?qū)瞻字档念l度合理控制，在兩個(gè)空白樣品的測(cè)定相對(duì)差小于或是等于50%的范圍中，就可以及時(shí)評(píng)價(jià)空白值精準(zhǔn)性，讓空白值的最終控制效果達(dá)到最大化提供保障，可在控制圖中插入需測(cè)定的空白值點(diǎn)，并針對(duì)空白值的精密度指標(biāo)進(jìn)行合格率的有效檢驗(yàn)。

3.2 準(zhǔn)確度評(píng)價(jià)方法

準(zhǔn)確度評(píng)價(jià)方法，在每批次的樣品中添加三種左右的無(wú)機(jī)元素樣品，建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)之后及時(shí)統(tǒng)計(jì)其測(cè)定率，若是一旦最終的樣品結(jié)果達(dá)到2%，則代表測(cè)定頻次符合標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)的對(duì)數(shù)差的計(jì)算，就應(yīng)該是判斷其標(biāo)準(zhǔn)性明確其合格率。這對(duì)有效態(tài)無(wú)機(jī)元素的評(píng)定，譬如：土壤中的有效態(tài)銅及氟等相關(guān)樣品，應(yīng)保障其測(cè)定值處于樣品的標(biāo)準(zhǔn)保證值范圍中，不然將視為精準(zhǔn)度不符合標(biāo)準(zhǔn)。這怒地有機(jī)污染物回收率進(jìn)行評(píng)定，譬如：土壤中一般含有鈦酸酯、有機(jī)氟農(nóng)藥或是多環(huán)芳徑，合格標(biāo)準(zhǔn)處于70%～120%的回收率，而回收率超過(guò)范圍，就會(huì)被定義為不符合標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 質(zhì)控圖監(jiān)控

通過(guò)多樣控制圖方式的利用，譬如：多項(xiàng)銅標(biāo)樣品測(cè)定結(jié)果呈現(xiàn)出對(duì)數(shù)差，應(yīng)該保證足夠的回收率和負(fù)荷率處于上下控制線范圍內(nèi)，充分考慮質(zhì)量控制圖的每一項(xiàng)數(shù)據(jù)點(diǎn)得以科學(xué)布置，表示檢測(cè)數(shù)據(jù)處在受控狀態(tài)中，表示這樣品測(cè)定結(jié)果具備可靠性，一旦測(cè)定值超出上下控制線，代表著分析結(jié)果失去控制，缺少準(zhǔn)確性，一旦數(shù)據(jù)處在了上下警告線與上下控制線之內(nèi)，就表示分析結(jié)果處在可接受范圍內(nèi)，可失控現(xiàn)象依舊存在，值得注意。

3.4 單因子指數(shù)法

單因子指數(shù)法是指將某一污染物的實(shí)測(cè)值與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較來(lái)評(píng)價(jià)。這種方法非常簡(jiǎn)單，目標(biāo)明確，根據(jù)具體的數(shù)值就可以看出污染的超標(biāo)程度。但是單因子指數(shù)包含了污染物背景值這一信息，而不同污染物背景值所占份額可能存在很大差異，這就導(dǎo)致評(píng)價(jià)時(shí)存在偏差。在對(duì)土壤中的單元素重金屬進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，單因子指數(shù)法就不能有效反映土壤的總體污染情況。

3.5 綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法

綜合指數(shù)法是在單因子指數(shù)法上發(fā)展起來(lái)的，是土壤污染環(huán)境監(jiān)測(cè)的一種主要的評(píng)價(jià)方法。綜合指數(shù)法對(duì)各種環(huán)境因子都作了考慮，并用數(shù)反映出來(lái)。常見(jiàn)的綜合指數(shù)法有簡(jiǎn)單疊加法、算術(shù)平均法、加權(quán)平均法、平方和平根法和最大值法（內(nèi)梅羅指數(shù)法）。

3.6 灰色聚類法

灰色聚類法是在信息不全的情況下進(jìn)行判斷的一類方法，其對(duì)聚類對(duì)象進(jìn)行灰類歸納，判斷聚類對(duì)象屬于哪一類?；疑垲惙ǖ牟襟E如下：確定污染級(jí)別的劃分、確定聚類白化數(shù)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理、確定白化函數(shù)、求聚類權(quán)、求聚類系數(shù)、聚類。灰色聚類法充分考慮了級(jí)別之間的模糊性，更具合理性。

3.7 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法是一類模擬生物體神經(jīng)系統(tǒng)的信息處理系統(tǒng)，其能通過(guò)相應(yīng)方式來(lái)解決非線性、不確定性等問(wèn)題，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于土壤污染環(huán)境評(píng)價(jià)主要分為以下幾個(gè)步驟：數(shù)據(jù)的合理選擇、建立網(wǎng)絡(luò)對(duì)象、數(shù)據(jù)仿真。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法評(píng)價(jià)過(guò)程簡(jiǎn)單、結(jié)果可靠，有一定推廣價(jià)值。翟航等應(yīng)用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)土壤重金屬污染進(jìn)行了評(píng)價(jià)，將評(píng)價(jià)結(jié)果與模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)該模型能大大提高評(píng)價(jià)結(jié)果精度，是切實(shí)可行的。

4 土壤環(huán)境質(zhì)量領(lǐng)域的研究趨勢(shì)

4.1 土壤污染領(lǐng)域

對(duì)于土壤污染問(wèn)題而言，西方等發(fā)達(dá)國(guó)家因?yàn)榘l(fā)展早并且迅速，因此，及時(shí)發(fā)現(xiàn)了其中的污染問(wèn)題，并制定對(duì)策及時(shí)處理，使土壤污染問(wèn)題現(xiàn)已得到有效控制，但我國(guó)因?yàn)槠鸩捷^晚，發(fā)展較為落后，而我國(guó)因?yàn)槿丝诒姸啵瑢?dǎo)致土壤污染問(wèn)題擴(kuò)展迅速，無(wú)法獲得及時(shí)有效地控制，在深入探究土壤污染機(jī)理和土壤修復(fù)技術(shù)的過(guò)程中應(yīng)該提高力度。

4.1.1 土壤污染修復(fù)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)對(duì)于土壤污染修復(fù)通過(guò)十多年的實(shí)踐探索和國(guó)家提供的人力、物力、財(cái)力等多個(gè)方面的支持，現(xiàn)如今，我國(guó)研發(fā)成功的技術(shù)有生物修復(fù)、物力修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、聯(lián)合修復(fù)等包含在內(nèi)的修復(fù)技術(shù)體系，還有蒸汽浸提技術(shù)、熱脫附技術(shù)、淋洗技術(shù)等自我國(guó)部分污染礦區(qū)的土壤修復(fù)過(guò)程中得以有效運(yùn)用，可這種修復(fù)技術(shù)具有很高的成本費(fèi)用，無(wú)法治理較深層次的土壤污染問(wèn)題，基于此，綠色和環(huán)境的發(fā)展中注重土壤修復(fù)的應(yīng)用發(fā)揮著舉足輕重的作用，修復(fù)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)朝異位修復(fù)技術(shù)的方向發(fā)展，減少土壤修復(fù)成本，對(duì)于其中單一便捷的環(huán)境功能修復(fù)材料使用方式的研究使用，是土壤修復(fù)技術(shù)未來(lái)著重發(fā)展的趨勢(shì)，在修復(fù)土壤污染決策中，從污染物總量控制的修復(fù)目標(biāo)朝著污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估修復(fù)趨勢(shì)發(fā)展。除此之外，修復(fù)技術(shù)的設(shè)備化是土壤修復(fù)技術(shù)發(fā)展向市場(chǎng)化和產(chǎn)業(yè)化邁進(jìn)的重要條件。應(yīng)該做好下列幾方面，提高土壤污染修復(fù)技術(shù)、土壤污染修復(fù)材料向設(shè)備化轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)，進(jìn)而才能確保研發(fā)成功的土壤修復(fù)設(shè)備符合市場(chǎng)需求。

4.1.2 土壤消納污染物的生物機(jī)理

土壤自帶抵抗力，尤其是對(duì)污染物，其抵抗力的形成通常是土壤生物將污染物進(jìn)行吸收轉(zhuǎn)換，而污染物對(duì)土壤生物系統(tǒng)而言具有非常嚴(yán)重的毒害作用，因此，土壤生物就要將污染物吸收轉(zhuǎn)化，還可以利用分泌有機(jī)絡(luò)合物的方式對(duì)重金屬的生物有效性帶來(lái)影響，還能夠利用酶針對(duì)污染物實(shí)施脫毒處理，或是采用適宜的代謝手段成功降解有機(jī)污染物。而很多種植物的根系與根系周圍的微生物群落可成功消納污染物，進(jìn)而全面了解這種土壤生物對(duì)污染物進(jìn)行的消納機(jī)理，可利用新型分子生物學(xué)技術(shù)在明確的菌群或者明確的化學(xué)物質(zhì)，這也是生物修復(fù)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向。

4.1.3 土壤污染中數(shù)據(jù)模型的實(shí)際應(yīng)用

通過(guò)數(shù)字原理和計(jì)算機(jī)技術(shù)的利用，創(chuàng)建土壤污染數(shù)學(xué)模型，屬于土壤環(huán)境研究領(lǐng)域的基本方法，土壤污染十分復(fù)雜，影響因素非常多，各種影響因子為土壤環(huán)境質(zhì)量帶來(lái)的影響差異性較大，在無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)方式中較為適宜的應(yīng)用，將各種質(zhì)量和各種污染模型導(dǎo)入其中，在利用機(jī)器算法實(shí)施自動(dòng)分類，才可以精準(zhǔn)確定土壤環(huán)境的質(zhì)量等級(jí)。原來(lái)曾經(jīng)通過(guò)機(jī)器對(duì)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)進(jìn)行了嘗試，例如：長(zhǎng)株潭地區(qū)利用支持向量模型的利用合理預(yù)測(cè)土壤環(huán)境質(zhì)量，長(zhǎng)春市羊草溝煤礦利用支持向量機(jī)及時(shí)評(píng)價(jià)土壤環(huán)境質(zhì)量。在2016年時(shí)，人工智能技術(shù)和概念的全面爆發(fā)，而土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)探究中機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的廣泛利用，我們堅(jiān)信，深度學(xué)習(xí)和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在土壤污染方面的研究前景非常好。

4.2 土壤污染監(jiān)測(cè)領(lǐng)域

近幾年，一種新型監(jiān)測(cè)方式隨著環(huán)境污染形勢(shì)的日益嚴(yán)峻而隨之產(chǎn)生，即生物監(jiān)測(cè)，其主要是通過(guò)土壤中部分對(duì)污染物非常敏感的生物對(duì)土壤中污染物的額含量變化充分反映，對(duì)比原來(lái)的監(jiān)測(cè)方法，生物監(jiān)測(cè)了更為精準(zhǔn)的呈現(xiàn)出環(huán)境污染對(duì)生物產(chǎn)生的綜合效應(yīng)或是轉(zhuǎn)性效應(yīng)，和土壤中污染物出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化，而其中尤為重要的一方面就是，生物監(jiān)測(cè)能夠更為直觀的呈現(xiàn)出土壤污染的毒害性，生物監(jiān)測(cè)和監(jiān)測(cè)污染物濃度和對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)確定毒性進(jìn)行對(duì)比，其具備十分顯著的比便捷性。土壤微生物對(duì)污染物具備更高的敏感度，污染物融入土壤就會(huì)讓土壤微生物出現(xiàn)獨(dú)特的應(yīng)對(duì)機(jī)制，這種微生物的行為通常都具備可觀測(cè)性，利用貨梯微生物對(duì)土壤污染進(jìn)行監(jiān)測(cè)是未來(lái)的重要研究趨勢(shì)，針對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)的目的就是要對(duì)土壤污染水平進(jìn)行全面了解，采用傳統(tǒng)的方法監(jiān)測(cè)其能否對(duì)動(dòng)植物與人類的健康造成影響，只能獲得土壤環(huán)境中此項(xiàng)污染物含量超出標(biāo)準(zhǔn)，若是采用微生物群落進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可快速知曉土壤污染為生物帶來(lái)的嚴(yán)重影響，污染造成的影響更為形象及直觀，然而，利用微生物群落進(jìn)行監(jiān)測(cè)，此項(xiàng)技術(shù)非常先進(jìn)，若想在實(shí)踐中廣泛的運(yùn)用還需要很長(zhǎng)的時(shí)間，現(xiàn)如今，已經(jīng)存有微生物傳感器區(qū)分土壤中的有機(jī)砷與無(wú)機(jī)砷，進(jìn)行砷在土壤中轉(zhuǎn)化的監(jiān)測(cè)，而日后將會(huì)出現(xiàn)越來(lái)越多的類污染物微生物傳感器。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，由于我國(guó)土壤污染環(huán)境的形勢(shì)日益嚴(yán)峻，我國(guó)的突然光污染環(huán)境的監(jiān)測(cè)工作質(zhì)量與評(píng)價(jià)方法現(xiàn)已全面運(yùn)用，而筆者介紹了質(zhì)量控制指標(biāo)，為日后的土壤污染環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的高效率開(kāi)展提供不可忽視的理論性依據(jù)，全面促使土壤污染環(huán)境的監(jiān)測(cè)質(zhì)量。所以，土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量的控制過(guò)程中，為監(jiān)測(cè)工作取得的數(shù)據(jù)質(zhì)量滿足標(biāo)準(zhǔn)的前提條件保駕護(hù)航，在正確評(píng)價(jià)質(zhì)量控制方面意義重大。