土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

張卓　周淵海

對于人類文明的生存與發(fā)展而言，土壤是最為重要的物質(zhì)基礎(chǔ)之一，這就使得土壤環(huán)境的整改與優(yōu)化工程成為環(huán)境保護(hù)工作中的重點內(nèi)容。而基于對土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的運用，可以對土壤污染問題進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)查與把握，從而使相關(guān)部門可以采取針對性措施，實現(xiàn)對土壤環(huán)境問題的有效監(jiān)測。

1 土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的內(nèi)涵

環(huán)境監(jiān)測的重要目的是通過采取一定的措施，來對影響環(huán)境質(zhì)量的因素進(jìn)行監(jiān)測，從而對環(huán)境的污染程度以及變化趨勢進(jìn)行確定。而環(huán)境監(jiān)測的結(jié)果也是在展開環(huán)境執(zhí)法以及質(zhì)量評估工作時的重要參考依據(jù)。在近代工業(yè)的快速發(fā)展過程中，環(huán)境污染物在數(shù)量與種類上表現(xiàn)出了不同程度的增長，嚴(yán)重威脅人類的健康生活。這就使對污染物的排放量進(jìn)行檢查，并把握環(huán)境質(zhì)量的變化趨勢，對于保護(hù)環(huán)境有著十分有效的推動作用。而土壤環(huán)境監(jiān)測的主要內(nèi)容是對影響土壤環(huán)境因素的相關(guān)代表內(nèi)容進(jìn)行測定，最終來獲取相應(yīng)的環(huán)境變化趨勢。而在進(jìn)行土壤污染環(huán)境監(jiān)測的過程中，一般優(yōu)先監(jiān)測的主要是汞、鎘、鉛、砷等無機(jī)污染物和有機(jī)氯農(nóng)藥、多環(huán)芳烴等生物活性物質(zhì)，這類對于人群健康以及生態(tài)平衡有著嚴(yán)重影響的污染物[1]。而不同的土壤環(huán)境質(zhì)量也需要采取不同手段來進(jìn)行檢查，以此來確保土壤污染控制防治的效果與綜合質(zhì)量。

2 現(xiàn)階段我國土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)

雖然我國的土壤監(jiān)測技術(shù)發(fā)展相對較晚，但在不斷的發(fā)展過程中，我國的土壤監(jiān)測技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展。在土壤環(huán)境監(jiān)測自動化的大背景下，我國在對外國技術(shù)進(jìn)行引進(jìn)的同時，也在不斷對自身的技術(shù)進(jìn)行發(fā)展。而當(dāng)前我國發(fā)展速度較快的土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)主要有遙感技術(shù)、無線紅外傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等內(nèi)容，并且在對痕量元素進(jìn)行分析的過程中，分析化學(xué)與物理化學(xué)等監(jiān)測手段的運用也越來越廣泛。以“3S”技術(shù)為例，其是通過地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、遙感技術(shù)三項主要技術(shù)與其他新興技術(shù)之間的配合應(yīng)用來予以實現(xiàn)的，能夠?qū)ν寥佬畔⑦M(jìn)行快速采樣與分析，并使土壤的環(huán)境狀況可以得到快速的掌握。

而基于無線傳感技術(shù)，其所獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)也能夠快速的傳送到監(jiān)測中心，使技術(shù)人員能夠以此為依據(jù)，來實現(xiàn)對土壤環(huán)境溫度、濕度等因素的在線控制。同時，在生物科技不斷發(fā)展的背景下，生物技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用得到了深入的強(qiáng)化。此外，由于我國土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的起步相對較晚，這使得我國的土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)在實際應(yīng)用的過程中與發(fā)達(dá)國家相比仍然存在較為明顯的差距。比如，土壤監(jiān)測的過程中缺乏一套科學(xué)且完成的監(jiān)測體系、大型儀器設(shè)備落后、部分監(jiān)測設(shè)備依賴進(jìn)口等問題。

3 土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用分析

3.1 化學(xué)分析技術(shù)

通常土壤污染物可以劃分為兩個大的類別，一類是以重金屬、鹽類、放射性元素化合物以及含砷、硒、氟化合物等污染物為主的無機(jī)污染物。一類是以有機(jī)農(nóng)藥、酚類、氰化物、石油以及城市污水、污泥中的有害微生物為主的有機(jī)污染物[2]。而對無機(jī)元素進(jìn)行分析的過程中，較為常見的化學(xué)分析法主要為原子吸收光譜、電感耦合等離子法、原子熒光、X射線熒光光譜法等技術(shù)。其中在原子吸收光譜法應(yīng)用于土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)后，可以發(fā)現(xiàn)其在進(jìn)行監(jiān)測的過程中，具有準(zhǔn)確度高、分析干擾少以及測定范圍廣等特點。而電感耦合等離子體法，雖然具有檢出限制低、能夠進(jìn)行多元素同時測定，但在使用的過程中由于相關(guān)設(shè)備較為昂貴、操作與維護(hù)費用高等問題，使得其在具體應(yīng)用的過程中，需要與其他檢測方法一同進(jìn)行聯(lián)用，從而實現(xiàn)對檢測效果的提升。

3.2 現(xiàn)場快速分析技術(shù)

在土壤監(jiān)測的過程中現(xiàn)場快速分析主要用于對無機(jī)重金屬元素的分析與檢測，其中較為常見的主要有激光誘導(dǎo)擊穿光譜法、免疫分析法、酶抑制法、生物傳感器法等模式，其能夠在進(jìn)行大規(guī)模采樣的過程中，把握好數(shù)據(jù)的時效性，以避免大規(guī)模采樣、樣品運輸、人力物力消耗等問題，實現(xiàn)對監(jiān)測成本的有效控制。同時，在進(jìn)行土壤重金屬檢測的過程中，生物傳感器是當(dāng)前國內(nèi)外重點研究的一個新熱點，但由于其在使用的過程中會受到生物活性以及生產(chǎn)環(huán)境等因素的影響，因此其在國內(nèi)的應(yīng)用受到了一定的限制。而在對土壤中的有機(jī)污染物進(jìn)行分析檢測的過程中，激光誘導(dǎo)熒光光譜技術(shù)的應(yīng)用，能實現(xiàn)對土壤中油類污染物、多環(huán)芳污染物與有機(jī)農(nóng)藥污染物的精準(zhǔn)檢測，并且在應(yīng)用的過程中表現(xiàn)出了高靈敏度、高效率、操作便捷的特點。此外，我國相關(guān)技術(shù)專家設(shè)計并研制的表面等離子體共振傳感自動檢測系統(tǒng)，在現(xiàn)場快速分析的應(yīng)用過程中，針對土壤有機(jī)污染物中的草甘膦進(jìn)行檢測時，也在實時檢測的過程中，表現(xiàn)出了高靈敏度的特征。

3.3 生物技術(shù)

在現(xiàn)階段我國在進(jìn)行土壤環(huán)境質(zhì)量以及土壤污染修復(fù)研究的過程中，所采用的生物技術(shù)主要為能夠用于研究土壤微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性變化，能夠?qū)崿F(xiàn)對土壤微生物與功能基因豐富程度以及土壤的物理與化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行判斷與測量的熒光定量PCR技術(shù)。而在生物技術(shù)中，生物修復(fù)技術(shù)的運用也同樣普遍，其能夠在完成對土壤監(jiān)測后，采取相應(yīng)的針對性措施，利用生物體內(nèi)部的生物代謝反應(yīng)或生物合成產(chǎn)物來實現(xiàn)對土壤污染物的有效去除，從而實現(xiàn)對被污染土壤的治理與修復(fù)。并且生物修復(fù)技術(shù)在實際應(yīng)用中，具有操作費用低、修復(fù)效果好以及能夠?qū)崿F(xiàn)原位處理等方面的優(yōu)點。

3.4 信息技術(shù)

隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，土壤檢查的過程中信息技術(shù)的應(yīng)用也越來越普遍。而在現(xiàn)階段中應(yīng)用較為普遍的信息技術(shù)通常為3S 技術(shù)、Zig Bee無線傳感技術(shù)、計算機(jī)軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等技術(shù)。從特點上來看，在將信息技術(shù)應(yīng)用于土壤環(huán)境監(jiān)測的過程中，各類信息技術(shù)均能夠?qū)崿F(xiàn)對土壤環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測。同時，在進(jìn)行土壤質(zhì)量數(shù)據(jù)監(jiān)測管理的過程中，單一的使用某一項技術(shù)已經(jīng)難以實現(xiàn)對相關(guān)土壤監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取相關(guān)條件以及要求。為此，需要在進(jìn)行土壤環(huán)境管理與監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計的過程中，建立起相應(yīng)的信息查詢與信息交互模塊，從而在實際應(yīng)用的過程中，能夠在對目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速提取、統(tǒng)計與分析的同時，實現(xiàn)地圖可視化信息與數(shù)據(jù)性信息之間的完全交互，令相關(guān)管理與監(jiān)測人員能夠以此基于對管理系統(tǒng)的優(yōu)化，更加便捷與精準(zhǔn)的對地圖上的各個采樣點以及查詢結(jié)果數(shù)據(jù)的聯(lián)系進(jìn)行把握，使整體監(jiān)測工作的效率得到保障。而GIS技術(shù)的優(yōu)化也同樣可以實現(xiàn)對土壤環(huán)境監(jiān)測效果的明顯提升。例如，基于在GIS技術(shù)中對空間分析技術(shù)與可視化技術(shù)的結(jié)合，便能夠利用土壤元素作為調(diào)查的對象，并基于對數(shù)據(jù)空間統(tǒng)計方法以及模糊綜合評價法的運用，融入到農(nóng)業(yè)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測過程中，實現(xiàn)對土壤化學(xué)特性的監(jiān)控與分析。而Arc GIS 10.2 軟件中所具備的Summriz功能也可以實現(xiàn)對土壤的養(yǎng)分進(jìn)行監(jiān)測，從而為地質(zhì)環(huán)境優(yōu)化與監(jiān)管工作展開提供科學(xué)且合理的技術(shù)依據(jù)[3]。

4 結(jié)論

綜上所述，土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，主要是為了服務(wù)于環(huán)境保護(hù)以及環(huán)境治理等方面。而在土壤環(huán)境技術(shù)應(yīng)用的過程中，較為普遍幾類技術(shù)分別為化學(xué)分析技術(shù)、現(xiàn)場快速分析技術(shù)、生物技術(shù)以及信息技術(shù)，而通過對相關(guān)技術(shù)的合理選用，便能夠?qū)崿F(xiàn)對土壤環(huán)境狀態(tài)的有效監(jiān)測。

參考文獻(xiàn)：

[1]張艷.土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2020 （16）：153.

[2]羅曉艷.土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J].環(huán)境與發(fā)展， 2019，31（10）：151-152.

[3]杜保儆.土壤環(huán)境污染監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2019，27（14）：124+203.

作者簡介：

張卓（1986- ），女，江蘇省張家港市，漢族，大學(xué)本科，工程師。

周淵海（1985- ），男，江蘇省張家港市，漢族，大學(xué)本科，工程師。