淺談我國土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

劉新榮

（中科泰檢測（江蘇）有限公司，江蘇 泰州 225700）

引言

由于我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大，對生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響，破壞了土壤環(huán)境，而土壤中含有的有害物質(zhì)無法快速分解或揮發(fā)，經(jīng)過長期積累之后不僅會(huì)對人類的生活造成影響，還會(huì)傷害人們的身體健康，甚至威脅人們的生命安全。為此，環(huán)境保護(hù)管理部門需要對土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行不斷的研發(fā)和應(yīng)用，通過發(fā)揮其最大的效用來降低環(huán)境污染，維護(hù)生態(tài)平衡。

1 土壤環(huán)境監(jiān)測的內(nèi)涵

新時(shí)代，任何工作都秉持著可持續(xù)發(fā)展的理念在有序地開展，監(jiān)測工作同樣也需要在可持續(xù)發(fā)展理念的引導(dǎo)下有條不紊地進(jìn)行。隨著社會(huì)對環(huán)境質(zhì)量的關(guān)注度越來越高，環(huán)境監(jiān)測也受到了高度重視，為此需要加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測力度，使其發(fā)揮出最大化的實(shí)際效用。土壤環(huán)境監(jiān)測包括樣品收集、監(jiān)測布點(diǎn)、現(xiàn)場調(diào)查、樣品分析測試等環(huán)節(jié)，在整個(gè)監(jiān)測過程中首先要明確監(jiān)測對象，其次確定監(jiān)測方式，這樣才能更加準(zhǔn)確地判斷水文地理和污染來源等信息，從而為后續(xù)工作的順利實(shí)施奠定良好的基礎(chǔ)[1]。

2 土壤環(huán)境污染的特點(diǎn)及其監(jiān)測的作用

2.1 污染特點(diǎn)

環(huán)境污染包括大氣污染、水資源污染、土壤污染等，在城市建設(shè)過程中最受關(guān)注，也最需要盡快解決的問題則是土壤污染問題?；谕寥谰哂械奶厥庑?，一旦土壤受到污染則會(huì)造成極其嚴(yán)重的影響，產(chǎn)生無法逆轉(zhuǎn)的后果，針對這一特殊情況，需要對土壤污染的特點(diǎn)進(jìn)行了解和掌握，這樣才有利于提前制定污染解決措施。土壤污染的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾方面：

第一，積累性。大氣污染和水資源污染之所以沒有土壤污染造成的危害嚴(yán)重，是因?yàn)檫@兩項(xiàng)污染具有較強(qiáng)的流動(dòng)性，是瞬時(shí)發(fā)生的，只有土壤污染是隨著時(shí)間的推移慢慢積累而成的，對環(huán)境的影響極大。一般情況下，受土壤內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特殊性以及其他因素的影響，土壤中污染物會(huì)不斷累積，這說明土壤污染不具有獨(dú)立性，如果土壤污染問題加劇，那么將會(huì)增加治理難度。

第二，滯后性。由于土壤污染具有一定的積累性，說明土壤在剛受到污染時(shí)并不會(huì)馬上顯現(xiàn)出來，而是積累到一定程度之后才會(huì)對環(huán)境造成損害，這表明土壤污染具有一定的滯后性，從而增加環(huán)境治理的難度，導(dǎo)致環(huán)境治理工作無法順利實(shí)施。盡管水資源污染、大氣污染、土壤污染都會(huì)對環(huán)境造成影響，可以通過對其進(jìn)行分析找到污染源，降低污染危害，但是土壤污染會(huì)嚴(yán)重影響內(nèi)部環(huán)境，很難進(jìn)行有效治理。

第三，管理難度大。相對于大氣污染和水資源污染，土壤污染具有一定的復(fù)雜性，需要花費(fèi)更多的時(shí)間和精力去進(jìn)行治理，無形之中也會(huì)產(chǎn)生很大的治理成本。相對來說，大氣污染和水資源污染在治理的時(shí)候只要切斷污染源就可以解決環(huán)境污染問題，但是如果發(fā)生土壤污染，就說明土壤內(nèi)部積累了大量的有害物質(zhì)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了變化，而這些有害物質(zhì)需要一定的時(shí)間才能完成分解，甚至有的不會(huì)被完全分解。例如工業(yè)生產(chǎn)排放的污水可以造成水資源污染，只要將此類工廠關(guān)閉就能解決水資源污染的問題，或者是通過安裝污水處理設(shè)施的方式也可以解決水資源污染問題。由于土壤污染具有復(fù)雜性，其內(nèi)部蘊(yùn)含的有機(jī)物質(zhì)和金屬物質(zhì)利用不當(dāng)也會(huì)產(chǎn)生污染，有些地方會(huì)通過土壤沖洗和土壤轉(zhuǎn)化的方法來降低土壤污染，但是這些方法成本較高且操作時(shí)間較長，治理效果不佳，不適合大范圍應(yīng)用。

2.2 土壤環(huán)境監(jiān)測的作用

環(huán)境監(jiān)測的實(shí)施需要環(huán)境執(zhí)法和質(zhì)量評估提供相應(yīng)的支持。現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷壯大，環(huán)境中的污染物含量和類型都在不斷變化，這些污染物也會(huì)逐漸滲透到土壤中，人們?nèi)绻苯邮秤蒙L在污染土壤中的農(nóng)作物，則有可能會(huì)對人們的生命健康造成危害[2]。基于此，環(huán)境管理部門一定要加強(qiáng)土壤環(huán)境監(jiān)測，為環(huán)境保護(hù)工作有序開展提供重要的依據(jù)，同時(shí)在環(huán)境監(jiān)測過程中，還應(yīng)做好樣品采集、監(jiān)測布點(diǎn)、現(xiàn)場調(diào)查等相關(guān)工作。環(huán)境監(jiān)測技術(shù)在20世紀(jì)初期就已經(jīng)開始運(yùn)用到環(huán)境監(jiān)測工作中，針對土壤環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，應(yīng)反復(fù)多次測定，這樣才能準(zhǔn)確掌握環(huán)境變化趨勢。在進(jìn)行檢測的時(shí)候，主要檢測對象包括含有有機(jī)氯農(nóng)藥的生物活性物質(zhì)以及含有鉛、汞等無機(jī)物質(zhì)的各種可以影響環(huán)境質(zhì)量的污染物。采用各種土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)對土壤環(huán)境進(jìn)行檢測，可以有效控制土壤污染造成的不良影響。

3 我國土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 “3S”技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

“3S”技術(shù)是GPS、RS、GIS的統(tǒng)稱，其中GPS代表的是全球定位系統(tǒng)、RS代表的是遙感技術(shù)、GIS代表的是地理信息系統(tǒng)，這三種技術(shù)組合到一起被稱為“3S”技術(shù)。目前在土壤環(huán)境監(jiān)測工作中“3S”技術(shù)是最為常用的一種技術(shù)，在具體應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)時(shí)，土壤環(huán)境監(jiān)測人員會(huì)先整合這三種技術(shù)，從中提取有利的部分應(yīng)用到土壤環(huán)境監(jiān)測中，使其與土壤環(huán)境監(jiān)測工作融為一體，形成更為完善的監(jiān)測體系[3]。應(yīng)用“3S”技術(shù)可以獲取土壤監(jiān)測質(zhì)量信息和土壤環(huán)境信息，可以根據(jù)各個(gè)地區(qū)出現(xiàn)的環(huán)境問題制定出具有針對性的解決策略，以便落實(shí)土壤環(huán)境保護(hù)工作，提升土壤環(huán)境質(zhì)量。在土壤環(huán)境監(jiān)測中合理運(yùn)用“3S”技術(shù)，能夠發(fā)揮其在采樣和土壤監(jiān)測布點(diǎn)方面的最大優(yōu)勢，不僅可以使土壤環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫更加完善，同時(shí)還有助于構(gòu)建更為科學(xué)的土壤信息存儲(chǔ)體系，推動(dòng)土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)朝著更好的方向發(fā)展。

3.2 信息技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的帶動(dòng)之下，我國的土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展。為了提升我國土壤環(huán)境質(zhì)量，需要將信息技術(shù)和現(xiàn)代化監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合，以此促進(jìn)我國土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展。

第一，信息技術(shù)發(fā)展推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)發(fā)展，這一發(fā)展為社會(huì)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新提供了技術(shù)支持，尤其是在數(shù)字化領(lǐng)域已取得了非凡的成就。

第二，在土壤環(huán)境監(jiān)測工作中應(yīng)用無線傳感器可以發(fā)揮出巨大的作用。在應(yīng)用無線傳感器時(shí)需要對其加強(qiáng)測試和應(yīng)用，以保證其可以實(shí)時(shí)監(jiān)控土壤環(huán)境。在土壤環(huán)境監(jiān)測工作中，可以通過無線傳感器對具有不同地質(zhì)條件的土壤展開精準(zhǔn)化的分析，從而更加準(zhǔn)確地傳遞土壤信息，以此改善土壤的性能和各項(xiàng)參數(shù)。

第三，在土壤環(huán)境監(jiān)測工作中應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，便于技術(shù)人員采集和存取相關(guān)土壤信息和數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲取的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行科學(xué)分析，為制定出有效的土壤環(huán)境保護(hù)實(shí)施方案提供數(shù)據(jù)支撐。在現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的支持下有助于土壤環(huán)境監(jiān)測快速實(shí)現(xiàn)改革創(chuàng)新，提升土壤環(huán)境保護(hù)的科學(xué)化水平，為土壤環(huán)境監(jiān)測工作提供科學(xué)指導(dǎo)。

3.3 X射線斷層掃描技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

在土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)中，X射線斷層掃描技術(shù)屬于無損技術(shù)，在發(fā)射和接收X射線時(shí)都不會(huì)對土壤結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，土壤中的物質(zhì)含量不同，X射線在穿越這些物質(zhì)的時(shí)候會(huì)逐漸衰退，將獲取的信號進(jìn)行空間解算、模數(shù)轉(zhuǎn)換和放大處理之后，就可以繪制出數(shù)字化的土壤結(jié)構(gòu)斷面影像。X射線斷層掃描技術(shù)相對比其他監(jiān)測技術(shù)來說，不僅能夠?qū)ν寥赖膬?nèi)部結(jié)構(gòu)和表面情況進(jìn)行有效監(jiān)測，同時(shí)還能夠通過定量的方式對土壤的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述，例如對黃土層的大孔隙分布情況和顆粒幾何體情況進(jìn)行監(jiān)測。

3.4 生物技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

在環(huán)境監(jiān)測技術(shù)中生物技術(shù)屬于新興技術(shù)，是通過從生物中提取細(xì)胞或微生物的方式來監(jiān)測土壤環(huán)境。土壤環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)的時(shí)間較短，但是應(yīng)用效果卻較為理想。該項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用過程中主要是通過監(jiān)測土壤環(huán)境中的生物細(xì)胞和微生物等來獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，然后在信息系統(tǒng)中對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以掌握土壤的實(shí)際情況，判斷土壤質(zhì)量。常見的生物技術(shù)包括生物大分子標(biāo)記技術(shù)、芯片植入技術(shù)、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）技術(shù)等。其中聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)是在放大擴(kuò)增特定DNA中常用的一種分子生物學(xué)技術(shù)，可以將其作為DNA復(fù)制技術(shù)，只要利用PCR技術(shù)就能對生物中分離出的DNA進(jìn)行放大處理。隨著PCR技術(shù)的不斷提升，該項(xiàng)技術(shù)也得到了更為廣泛的運(yùn)用，尤其是不對稱PCR技術(shù)更是憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢獲得了更高的使用頻率。

4 我國土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展趨勢

4.1 構(gòu)建更加智能化的自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)

新時(shí)代背景下，各行各業(yè)通過引入和應(yīng)用新型技術(shù)得到了快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)型和升級。在環(huán)境保護(hù)工作中，土壤污染對環(huán)境的影響最大，需要及時(shí)將先進(jìn)的技術(shù)引入到土壤環(huán)境監(jiān)測中，以便對土壤環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，降低土壤污染率。在科學(xué)技術(shù)和信息化技術(shù)快速發(fā)展的背景下，相關(guān)部門要根據(jù)國家提出的要求做好必要的安排，實(shí)現(xiàn)對管理機(jī)制的不斷優(yōu)化與改善，努力打造出契合環(huán)境保護(hù)要求的管理模式。在環(huán)境保護(hù)工作中，自動(dòng)化采集技術(shù)成為了土壤環(huán)境監(jiān)測工作有序開展的一種重要途徑，同時(shí)也是提升土壤環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量的有效方式。通過自動(dòng)化采集可以達(dá)到自動(dòng)整理數(shù)據(jù)信息的目的，并快速完成數(shù)據(jù)分析工作，自動(dòng)制定出解決措施，為相關(guān)部門提供參考和幫助，也為土壤環(huán)境保護(hù)工作的順利開展增加助力。

4.2 持續(xù)提升監(jiān)測分析精度

土壤中的污染物無論含量多與少，經(jīng)過長期的積累之后都會(huì)對人們的身體健康造成傷害?；诖?，土壤環(huán)境保護(hù)管理部門需要遵從“以人為本”的原則，不斷提升土壤污染監(jiān)測分析的精準(zhǔn)度。而要想實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，相關(guān)管理工作者需要規(guī)范化開展監(jiān)測工作，避免因人為因素而影響監(jiān)測分析的精準(zhǔn)度。土壤環(huán)境保護(hù)管理部門要不斷引入新的監(jiān)測技術(shù)和監(jiān)測設(shè)備，為提升監(jiān)測精度奠定基礎(chǔ)。土壤污染中的任何有害物質(zhì)都可能會(huì)對環(huán)境造成嚴(yán)重的危害，土壤環(huán)境保護(hù)管理部門需要持續(xù)提升監(jiān)測分析精度，對已有污染因子和潛在的污染因子進(jìn)行高精度檢測，從而精準(zhǔn)把控土壤污染狀況，以便為制定管理方案和采取管控措施提供有利的支持與幫助。

4.3 不斷提升痕量檢測的精度

土壤污染具有長期性、隱秘性、滯后性等特點(diǎn)，其內(nèi)部存在的有害物質(zhì)難以快速揮發(fā)，會(huì)影響人們的健康狀況，甚至威脅生命。造成土壤污染的因素很多，土壤中各類有害物質(zhì)的含量不同，對于含量較低的有害物質(zhì)可以通過高精度的監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行分析獲取結(jié)果，但是要求土壤檢測分析技術(shù)具備相應(yīng)的精度分析能力。監(jiān)測分析技術(shù)中常用的一種技術(shù)為痕量分析技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)適用于組分含量小于百萬分之一的樣品檢測中，在應(yīng)用痕量分析時(shí)常用的方法有分光光度法、化學(xué)光譜法、原子吸收光譜法等等。痕量分析法應(yīng)用于土壤環(huán)境監(jiān)測中要確保監(jiān)測進(jìn)度，需要采用超痕量分析法或ICP-MS分析法。其中ICPMS分析法的檢測靈敏度極高，此種多元素分析技術(shù)在高端設(shè)備的支撐之下，可以同時(shí)對大部分元素進(jìn)行測定，無論分析物的濃度含量高與低，都可以確保測量的準(zhǔn)確度。

4.4 建立網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)

要想提升我國的土地資源環(huán)境質(zhì)量，就需要在強(qiáng)大的技術(shù)力量支撐下構(gòu)建出更加完整的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控體系，不僅要全面了解和掌握全國各地區(qū)土壤情況，還要能快速制定出有效的應(yīng)對策略，促使土壤環(huán)境監(jiān)測工作質(zhì)量和工作效率得到持續(xù)提升。我國當(dāng)前使用的自動(dòng)監(jiān)控體系包括：空氣自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，主要對城市大氣污染情況進(jìn)行自動(dòng)控制和監(jiān)測；水資源自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，主要對地下水源和地表水源進(jìn)行監(jiān)測，為水資源質(zhì)量提供保障；自動(dòng)海岸監(jiān)控系統(tǒng)，對可能造成沿海地區(qū)海洋污染的各種因素進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控，起到有效的防范作用；生態(tài)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，對有可能造成生態(tài)環(huán)境污染的各種物質(zhì)做好自動(dòng)監(jiān)測工作。

4.5 促進(jìn)監(jiān)測技術(shù)多元化發(fā)展

由于傳統(tǒng)的土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)在處理樣品時(shí)操作步驟繁瑣、方式落后，導(dǎo)致監(jiān)測的準(zhǔn)確度難以保證，再加上傳統(tǒng)的監(jiān)測方式可能會(huì)危害到分析人員的健康，所以我國一直在研究更為人性化、更加安全化的監(jiān)測方法和監(jiān)測技術(shù)。目前已經(jīng)得到普遍應(yīng)用的環(huán)境監(jiān)測技術(shù)有地理信息技術(shù)、全球衛(wèi)星定位、紅外線遙感等采樣技術(shù)；吹掃捕集、快速溶劑萃取、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、衍生化、超聲波提取等樣品前處理技術(shù)，還有等離子發(fā)射光譜、原子發(fā)射、原子吸收、液相色譜、氣相色譜等高精密分析儀器。

4.6 加大力度研究現(xiàn)場快速監(jiān)測分析技術(shù)

環(huán)境管理工作涉及到各種環(huán)境污染問題，需要對污染事件做好監(jiān)測工作，尤其是針對突發(fā)性的環(huán)境污染問題，應(yīng)做好事前、事中和事后的全過程管理，提前制定預(yù)防措施和解決策略，并對整個(gè)事件進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估。無論是哪種環(huán)境污染都會(huì)極大程度地影響環(huán)境質(zhì)量，因此，需要加大對預(yù)警監(jiān)測技術(shù)的研究力度，以便有效應(yīng)對突發(fā)環(huán)境污染事件。傳統(tǒng)的環(huán)境污染監(jiān)測工作需要先采樣，再實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過一系列繁瑣的程序之后才能獲取監(jiān)測結(jié)果，這無法滿足環(huán)境管理工作的要求，如果遇到突發(fā)事件將無法采取有效的應(yīng)對措施。

5 結(jié)語

綜上所述，土壤環(huán)境監(jiān)測工作是我國進(jìn)行社會(huì)生態(tài)文明建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目前我國已經(jīng)研發(fā)出多種環(huán)境監(jiān)測技術(shù)并應(yīng)用到土壤環(huán)境監(jiān)測工作中，對土壤污染進(jìn)行了有效的控制，為了更好地提升土壤環(huán)境質(zhì)量，國家應(yīng)該持續(xù)加大對土壤監(jiān)測技術(shù)的研發(fā)力度，以便為構(gòu)建科學(xué)化的土壤環(huán)境監(jiān)測體系做出貢獻(xiàn)。