土壤環(huán)境監(jiān)測方法的現(xiàn)狀及發(fā)展形勢

常州市生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心 陳晨蕾

土壤監(jiān)測方法的廣泛應(yīng)用，直接關(guān)系到我國目前的環(huán)境狀況。經(jīng)過幾十年以環(huán)境為代價的經(jīng)濟發(fā)展，我國的環(huán)境已經(jīng)受到嚴(yán)重污染，空氣、水、土壤等受到不同程度的污染。基于此，建立一個綜合的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)就顯得尤為重要?，F(xiàn)如今，企業(yè)在不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模，因此給生態(tài)環(huán)境帶來了巨大壓力，導(dǎo)致我國土壤環(huán)境非常惡劣。土壤中含有一些有害物質(zhì)，影響人們的身體健康，對社會的發(fā)展和進步有著負面的影響。與其他污染相比，土壤污染控制更為復(fù)雜。隨著可持續(xù)發(fā)展理念逐漸深入人心，土壤污染已成為環(huán)境治理的重點，運用土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)及時檢測土壤污染，采取有效方法，治理土壤污染。

一、土壤環(huán)境監(jiān)測方法相關(guān)概述

（一）基本概況

土壤環(huán)境監(jiān)測方法通常主要是指計算機網(wǎng)絡(luò)方式、電子、監(jiān)測方式和理論知識等各種先進方法有機結(jié)合，以研究土壤環(huán)境。該類方法的應(yīng)用可以有效監(jiān)測土壤環(huán)境質(zhì)量，及時向相關(guān)部門報告土壤環(huán)境中存在的問題，通過數(shù)據(jù)和信息的分析，可以清楚地了解土壤環(huán)境和環(huán)境污染的程度。同時，了解主要影響環(huán)境的因素。不同的因素對環(huán)境的影響是不同的，比如影響海洋水質(zhì)和空氣質(zhì)量的因素是不同的，即不同的因素會對環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。在保護機制設(shè)置中需要結(jié)合影響因素來分析。通過運用監(jiān)測方法，可以監(jiān)測各種土壤環(huán)境，準(zhǔn)確反映某一區(qū)域的實際情況，實現(xiàn)環(huán)境跟蹤監(jiān)測。為相關(guān)部門和人員提供更加真實有效的數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)信息的分析，使人員能夠正確了解監(jiān)測區(qū)域內(nèi)突發(fā)環(huán)境污染的實際情況，并根據(jù)實際情況采取相應(yīng)的處理措施。只有這樣，才能更好地解決環(huán)境問題。

（二）發(fā)展

我國土壤監(jiān)測工作始于1970年代，經(jīng)過幾十年發(fā)展，取得了重大的成就。1980年代，我國獲得并研究了土壤背景數(shù)據(jù)。除自主研發(fā)外，我國還大量引進國外先進方法，經(jīng)過自主研發(fā)改進和優(yōu)化，我國在遙感和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面發(fā)展迅速，為保證精度提供了有力的方法支持，促進土壤環(huán)境監(jiān)測保護工作有效開展。

（三）現(xiàn)實意義

環(huán)境監(jiān)測的實施通常伴隨著質(zhì)量評估和環(huán)境控制。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展壯大，環(huán)境中污染物的種類和含量不斷增加，食用受污染土壤中種植的農(nóng)作物會威脅到人類的生命健康。因此，環(huán)保部門有必要對土壤環(huán)境狀況進行持續(xù)監(jiān)測。環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境保護的基礎(chǔ)，在環(huán)境監(jiān)測過程中，必須兼顧現(xiàn)場檢查、試驗場地、取樣等多項工作。環(huán)境監(jiān)測真正的現(xiàn)代化可以追溯到1970年代。在土壤監(jiān)測對象是對環(huán)境有影響的污染物，如汞、鉛等無機物和生物活性物質(zhì)，包括有機氯農(nóng)藥。借助各類土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測方法，可以有效控制土壤污染物。

二、土壤環(huán)境監(jiān)測方法的應(yīng)用

（一）化學(xué)方法

一般來說，土壤污染物可分為兩大類：無機污染物，主要含有重金屬、鹽類、放射性元素化合物，以及砷、硒和氟化合物等污染物；有機污染物，主要包括城市污水和污泥中的有機農(nóng)藥、酚類、氰化物、油類和有害微生物。在分析無機元素的過程中，其中，應(yīng)用原子吸收光譜法進行土壤環(huán)境監(jiān)測，具有準(zhǔn)確度高、分析干擾少、測量范圍廣等特點。電感耦合等離子體法檢測限低，可以同時檢測多種元素，但在使用過程中，由于設(shè)備相對昂貴，運行維護成本高，必須在具體應(yīng)用中與其他檢測方法結(jié)合使用，提高檢測效果。

（二）生物方法

現(xiàn)階段，所采用的生物方法主要用于研究土壤微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性的變化，以及了解土壤的豐富程度。微生物和功能基因，以及定量熒光PCR方法，評估和測量土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)。在生物方法中，生物修復(fù)的應(yīng)用也很普遍，土壤監(jiān)測完成后，可以采取適當(dāng)?shù)尼槍π源胧?，利用生物體內(nèi)的生物代謝反應(yīng)或生物合成產(chǎn)物對土壤污染物進行高效去除，從而實現(xiàn)治理。此外，在實際應(yīng)用中，生物修復(fù)具有運行成本低、回收效果好、可就地處理等優(yōu)點。

（三）現(xiàn)場快速分析方法

在土壤監(jiān)測過程中，快速現(xiàn)場分析主要用于重金屬無機元素的分析檢測，其中最常見的有激光誘導(dǎo)擊穿光譜法、免疫測定法、酶抑制法和生物傳感器法等。大范圍采樣過程，了解數(shù)據(jù)的時效性，避免大范圍采樣，樣品運輸，人、物消耗等問題，實現(xiàn)監(jiān)測成本的有效控制。同時，在土壤重金屬檢測過程中，生物傳感器是當(dāng)前國內(nèi)外重點研究的新熱點，但由于其使用過程中暴露于生物活性和生產(chǎn)環(huán)境等因素，國內(nèi)的應(yīng)用受到一些限制。在土壤有機污染物的分析檢測過程中，激光誘導(dǎo)熒光光譜法的應(yīng)用可以對土壤中的油類污染物、多環(huán)芳烴類污染物和有機農(nóng)藥類污染物進行準(zhǔn)確檢測，具有靈敏度高、效率高、操作方便等特點。此外，由我國相關(guān)專家設(shè)計研發(fā)的表面等離子體共振自動檢測系統(tǒng)，也可應(yīng)用快速現(xiàn)場分析法對土壤有機污染物中草甘膦的實時檢測，具有高靈敏度。

（四）信息技術(shù)

現(xiàn)如今，信息技術(shù)在土壤調(diào)查過程中的應(yīng)用越來越普遍?，F(xiàn)階段廣泛使用的信息技術(shù)通常是3S、ZigBee無線傳感器、計算機軟件、數(shù)據(jù)庫等方法。就特點而言，在應(yīng)用信息技術(shù)監(jiān)測土壤環(huán)境的過程中，各類信息技術(shù)都可以對土壤環(huán)境進行動態(tài)監(jiān)測。同時，在土壤質(zhì)量數(shù)據(jù)的監(jiān)測和管理過程中，難以獲得合規(guī)的適當(dāng)條件和要求。使用單一方法的可用土壤監(jiān)測數(shù)據(jù)。為此，在土壤管理監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計過程中，需要安裝合適的信息交換模塊，以便在實際應(yīng)用過程中?？焖偬崛?、計算和分析目標(biāo)數(shù)據(jù)。同時，實現(xiàn)了地圖可視化信息與數(shù)據(jù)信息的充分交互，使相關(guān)管控人員可以更加方便、準(zhǔn)確地鏈接地圖上的各個采樣點，并基于優(yōu)化查詢結(jié)果數(shù)據(jù)，了解所有監(jiān)控工作的有效性。GIS的優(yōu)化也可以大大提高土壤環(huán)境監(jiān)測的效果。在應(yīng)用領(lǐng)域，3S方法廣泛應(yīng)用于環(huán)境地理信息的采集與分析、全球環(huán)境趨勢預(yù)測、環(huán)境污染研究與監(jiān)測、環(huán)境問題修復(fù)與研究等。通過在土壤測試中應(yīng)用3S方法，工程人員可以利用該方法對我國實際土壤環(huán)境進行更全面、更具體的調(diào)查，并鼓勵相關(guān)人員根據(jù)我國實際土壤環(huán)境智能選擇環(huán)境條件，在監(jiān)測點有效完成相關(guān)樣本采集工作。在此基礎(chǔ)上，工程人員可以利用3S方法進一步完善我國土壤監(jiān)測信息系統(tǒng)，從而為我國土壤環(huán)境監(jiān)測工作更加科學(xué)、全面、系統(tǒng)的管理和發(fā)展作出貢獻。這三者相結(jié)合，3s在土壤環(huán)境監(jiān)測中發(fā)揮著重要作用，它可以獲取不同區(qū)域的土壤和污染信息，最大限度地提高監(jiān)測的效率，并對數(shù)據(jù)進行處理和分析。土壤監(jiān)測人員首先需要完成土壤采樣并監(jiān)督采樣過程，為準(zhǔn)確的監(jiān)測數(shù)據(jù)奠定基礎(chǔ)；二是及時分析監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)的污染問題，提出初步解決方案。

三、土壤環(huán)境監(jiān)測方法發(fā)展趨勢分析

（一）進一步完善有機污染物監(jiān)測方法應(yīng)用

從有機污染物種類來看，現(xiàn)階段用于監(jiān)測和控制土壤環(huán)境的有機污染物包括苯系有機化合物、鹵代鹵烴有機化合物、多環(huán)芳烴有機化合物、含有機氯化合物的農(nóng)藥、含硝基苯的有機化合物等。這類有機物在一定光照和濕度條件下，會與土壤環(huán)境中的空氣氧氣、水等有機沉積物發(fā)生反應(yīng)，在反應(yīng)過程中完成元素的轉(zhuǎn)化和新有機物的積累，一般對植物是有害的。土壤污染影響生活在土壤環(huán)境中的動植物的生長，甚至威脅人類健康?；诖?，迫切需要提高有機質(zhì)土壤污染監(jiān)測的應(yīng)用效率。我國還頒布了一些法律法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，協(xié)助工程人員開展相關(guān)的土壤環(huán)境監(jiān)測工作，從而為土壤有機質(zhì)的監(jiān)測作出貢獻。方法應(yīng)該更加系統(tǒng)化、科學(xué)化，使其更加合理，其具體應(yīng)用效率也將得到提高。

（二）建立土壤環(huán)境監(jiān)測自動化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

在土壤環(huán)境監(jiān)測過程中，有關(guān)部門和相關(guān)工程人員應(yīng)共同努力，充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺和科技，構(gòu)建完整的土壤環(huán)境自動化監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)土壤環(huán)境信息的自動采集、系統(tǒng)化分析，可自動形成修復(fù)措施，提高土壤修復(fù)效率。

（三）不斷提高監(jiān)測分析的準(zhǔn)確性

大多數(shù)土壤污染物都會對人體造成傷害，即使是少量的污染物也會隨著時間的推移危害人類健康。對此，土壤環(huán)境監(jiān)測管理部門要以人為本，著力提高監(jiān)測分析的準(zhǔn)確性。為了提高準(zhǔn)確性，相應(yīng)的人員應(yīng)按規(guī)范進行監(jiān)測工作，以防因人為失誤而出現(xiàn)分析精度不足的情況。此外，土壤監(jiān)測管理部門要積極引進先進的監(jiān)測設(shè)備，為監(jiān)測工作提供更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。土壤污染中的有毒有害物質(zhì)不能掉以輕心，要有效提高監(jiān)測分析準(zhǔn)確率。

（四）減少人參與

在現(xiàn)有的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，形成了以傳統(tǒng)設(shè)備為主，光學(xué)元件為輔的結(jié)構(gòu)，限制了土壤監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的安全性和穩(wěn)定性，需要專業(yè)人員定期對土壤監(jiān)測設(shè)備進行維護。這不僅增加了土壤監(jiān)測人員的負擔(dān)，也增加了監(jiān)測成本，同時如果不及時控制和維護，甚至可能影響土壤監(jiān)測，導(dǎo)致監(jiān)測結(jié)果不準(zhǔn)確?？梢姡芟抻诒O(jiān)測設(shè)備，土壤監(jiān)測效果不穩(wěn)定，對后續(xù)土壤污染防治工作無益。為避免上述問題，提出了結(jié)構(gòu)單元組合的概念，采用單元的標(biāo)準(zhǔn)組件來滿足土壤監(jiān)測的需要，因此在未來土壤監(jiān)測的發(fā)展中，結(jié)構(gòu)單元的組合將廣泛應(yīng)用，土壤環(huán)境監(jiān)測將具備自主智能的特點，減少人為參與土壤環(huán)境監(jiān)測過程，排除人為錯誤，保證土壤環(huán)境監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。為進一步推動土壤環(huán)境監(jiān)測的智能化進程，還可以引入便攜式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測設(shè)備，如水質(zhì)參量檢測儀可以與土壤環(huán)境監(jiān)測相結(jié)合，大大提高水質(zhì)和土壤環(huán)境監(jiān)測水平。從農(nóng)藥殘留、水質(zhì)BLE全面了解土壤污染。

（五）智能環(huán)境監(jiān)測

如今，智能土壤監(jiān)測在一些領(lǐng)域正在逐步實現(xiàn)，特別是在山區(qū)監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測和土壤監(jiān)測方面，土壤監(jiān)測人員的工作比較復(fù)雜，可以使用智能土壤監(jiān)測系統(tǒng)完成污染監(jiān)測并發(fā)揮作用。智能化的優(yōu)勢提高了土壤環(huán)境監(jiān)測的適應(yīng)性。在現(xiàn)有土壤監(jiān)測方法的應(yīng)用下，水土質(zhì)量監(jiān)測、山區(qū)土壤監(jiān)測受限于信號和特殊地形，使得土壤監(jiān)測方法無法支持長期監(jiān)測，因此土壤監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)可以逐步構(gòu)建智能監(jiān)控系統(tǒng)。

（六）加強污染防治

土壤環(huán)境監(jiān)測可以進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析，預(yù)防未來污染，起到預(yù)警和及時應(yīng)急響應(yīng)的作用。從目前土壤污染的現(xiàn)狀來看，有機污染正在對土壤環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，并有日益嚴(yán)重的趨勢。近年來，我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，有機污染逐漸引起人們的重視。因此，對土壤環(huán)境的監(jiān)測應(yīng)加大有機污染物的防治力度。對于有機污染進行治理、從根本上解決土壤環(huán)境問題，防止有機污染物從植物根部進入食物鏈。為更好地完成基于土壤環(huán)境監(jiān)測的污染防治和應(yīng)急響應(yīng)工作，可將大數(shù)據(jù)方法引入土壤環(huán)境監(jiān)測中，及時分析匯總監(jiān)測數(shù)據(jù)，最大化提供土壤監(jiān)測數(shù)據(jù)，并提供可靠性反饋數(shù)據(jù)。為土壤綜合監(jiān)測和污染防治奠定基礎(chǔ)。

（七）提高監(jiān)測精度

土壤環(huán)境監(jiān)測的準(zhǔn)確性決定了監(jiān)測結(jié)果的有效性，未來監(jiān)測精度的提高是必然的。在目前的土壤環(huán)境監(jiān)測中，對重金屬污染的監(jiān)測效果不佳，導(dǎo)致重金屬污染在土壤中逐漸蔓延，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)，甚至通過遷移對人們的健康產(chǎn)生負面影響。監(jiān)測技術(shù)的提高，土壤環(huán)境監(jiān)測適當(dāng)?shù)膬x器可以對土壤中的重金屬進行針對性監(jiān)測，全面保證土壤環(huán)境監(jiān)測的有效性和質(zhì)量，為土壤污染控制提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)。此外，為保證土壤監(jiān)測質(zhì)量，還應(yīng)采用光電離探測器、X射線熒光光譜分析等土壤監(jiān)測現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析方法，并與其他方法相結(jié)合?，F(xiàn)場環(huán)境監(jiān)測，完成土壤中重金屬和揮發(fā)性污染物的實時檢測，優(yōu)化采樣和測量操作。未來，土壤環(huán)境監(jiān)測、現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析及相關(guān)方法將被廣泛應(yīng)用于快速確定土壤污染區(qū)域和邊界、污染程度和分布，方便土壤監(jiān)測人員選擇有代表性的采樣點，改善土壤環(huán)境。

（八）打造高素質(zhì)的檢測團隊

加強土壤環(huán)境監(jiān)測，首先要從人才隊伍建設(shè)入手，相關(guān)監(jiān)測部門要重視這個問題，要配備足夠的高素質(zhì)、高水平工程人員，推動土壤環(huán)境監(jiān)測進一步完善。二是相關(guān)監(jiān)測部門要積極開展土壤監(jiān)測業(yè)務(wù)相關(guān)培訓(xùn)，確保相關(guān)監(jiān)測人員學(xué)習(xí)新的檢測方法，了解土壤保護動態(tài)。此外，要積極引進高素質(zhì)的專業(yè)監(jiān)測人員，積極與現(xiàn)有監(jiān)測人員交流，了解自身不足，以提高工作水平。結(jié)論：綜上所述，要提高土壤環(huán)境監(jiān)測水平，需要改進現(xiàn)有土壤環(huán)境監(jiān)測模式，大力創(chuàng)新土壤環(huán)境監(jiān)測方法，以科學(xué)合理的新方法作為土壤環(huán)境監(jiān)測的支撐。提高土壤環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。此外，土壤環(huán)境監(jiān)測要與時俱進，進一步提升土壤環(huán)境監(jiān)測業(yè)務(wù)水平。

（九）建立科學(xué)合理的監(jiān)測保障體系

有關(guān)監(jiān)測部門要重視這一措施，完善相關(guān)土壤環(huán)境監(jiān)測制度，認(rèn)真講解相關(guān)監(jiān)測內(nèi)容和監(jiān)測方法，及時公開監(jiān)測結(jié)果，確保土壤環(huán)境監(jiān)測能夠順利開展。在監(jiān)測方面，相關(guān)監(jiān)管部門要及時優(yōu)化土壤污染物監(jiān)測方法，更加科學(xué)合理地開展土壤環(huán)境監(jiān)測，數(shù)據(jù)更加符合實際，進一步提升土壤環(huán)境監(jiān)測的準(zhǔn)確性。

四、結(jié)束語

綜上所述，可以說現(xiàn)階段土壤環(huán)境監(jiān)測方法正在逐步完善。未來，土壤監(jiān)測會實現(xiàn)自動化，采用先進方法進行智能監(jiān)測，加強土壤污染防治工作，不斷提高監(jiān)測精度，更好地開展污染防治工作。總之，在對土壤環(huán)境監(jiān)測方法進行分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國土壤環(huán)境監(jiān)測的實際情況，結(jié)合新時代我國環(huán)境監(jiān)測工作的新需求和新要求，防治土壤污染，才能更好地治理土壤環(huán)境，采取一切有效措施清除土壤中的污染物。