基層生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中土壤樣品采集技術(shù)分析

劉新榮

（中科泰檢測（江蘇）有限公司，江蘇 泰州 225700）

引言

基層生態(tài)環(huán)境監(jiān)測是國家各類生態(tài)環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息的主要來源，而土壤樣品采集在基層生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中扮演著至關(guān)重要的角色，是獲取土壤生態(tài)環(huán)境信息的基礎(chǔ)，也是進行科學(xué)研究和決策的重要依據(jù)。因此，土壤樣品采集技術(shù)在近年來逐漸發(fā)展成為了解和評估一個地區(qū)土壤生態(tài)環(huán)境狀況的重要手段。

1 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及其重要性

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測是指通過一定的技術(shù)手段和科學(xué)方法，對影響和可能影響人類以及動植物生存發(fā)展的環(huán)境質(zhì)量狀況、影響環(huán)境質(zhì)量的因素代表值進行監(jiān)視性調(diào)查、測定，從而掌握、研究、預(yù)測和確定環(huán)境受污染、受破壞等質(zhì)量狀況及其變化趨勢的行為和過程。

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測可以幫助人們?nèi)媪私庀嚓P(guān)區(qū)域的環(huán)境情況，因地制宜開展環(huán)境保護以及生態(tài)環(huán)境改善工作，正確協(xié)調(diào)人與環(huán)境之間的關(guān)系，從而提高環(huán)境保護工作的效率和質(zhì)量。通過生態(tài)環(huán)境監(jiān)測，人們可以了解自然資源的利用狀況和變化趨勢，為制定可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供科學(xué)依據(jù)[1]。同時，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測有助于及時發(fā)現(xiàn)和解決環(huán)境問題，保障生態(tài)環(huán)境的健康和可持續(xù)發(fā)展。

2 土壤樣品采集在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的地位與作用

土壤樣品采集在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中具有非常重要的地位和作用。

首先，土壤是生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，土壤質(zhì)量直接影響生態(tài)系統(tǒng)的健康和穩(wěn)定。通過對土壤進行采樣和分析，可以了解土壤的理化性質(zhì)、污染狀況、養(yǎng)分狀況等，從而對土壤質(zhì)量進行評估和預(yù)測，為環(huán)境保護和生態(tài)修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

其次，土壤樣品采集是進行土壤污染調(diào)查和評價的基礎(chǔ)。隨著工業(yè)化和城市化的發(fā)展，土壤污染問題日益突出，通過對土壤樣品進行采集和分析，可以了解土壤污染的狀況和來源，評估土壤污染對環(huán)境和人類健康的影響，為制定土壤污染防治政策和措施提供科學(xué)依據(jù)。

最后，土壤樣品采集也是進行土地利用規(guī)劃、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、土壤資源保護等工作的基礎(chǔ)。通過對土壤樣品進行分析，可以了解土壤的適宜性、肥力狀況、質(zhì)地結(jié)構(gòu)等信息，為土地利用規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，促進土壤資源的可持續(xù)利用[2]。

3 土壤樣品采集技術(shù)概述

3.1 土壤樣品的類型和采集目的

土壤樣品的類型和采集目的主要取決于監(jiān)測或調(diào)查的需求和目標。

一般來說，根據(jù)采樣點的位置和深度，可以將土壤樣品分為表層樣品和剖面樣品。表層樣品通常在土壤表面進行采集，而剖面樣品則需要挖掘一個剖面，以觀察并采集不同深度的土壤樣品。

根據(jù)采樣時是否擾動土壤，可以將土壤樣品分為原狀土樣和擾動土樣。原狀土樣是指在采樣過程中不擾動土壤，盡可能保持其自然狀態(tài)，而擾動土樣則是指在采樣過程中會擾動土壤，如通過挖掘、破碎等方式獲取的樣品。

根據(jù)采樣時是否改變土壤的水分狀態(tài)，可以將土壤樣品分為干燥土樣和新鮮土樣。干燥土樣是指采樣后進行干燥處理的樣品，而新鮮土樣則是指采樣后保持其自然水分狀態(tài)的樣品。

3.2 土壤樣品采集的方法和技術(shù)

3.2.1 土壤樣品采集的方法和技術(shù)步驟

規(guī)劃和準備。要明確采樣工作的目標和要求，并為此做好詳細的規(guī)劃。要了解并遵守相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標準操作流程。組建一個由專業(yè)人員組成的團隊，包括野外調(diào)查經(jīng)驗豐富、熟悉土壤采樣技術(shù)的人員。在采樣前，進行必要的培訓(xùn)和文件學(xué)習(xí)，以熟悉整個采樣流程。

信息收集。收集關(guān)于采樣區(qū)域的各種信息，包括地圖、土壤類型、地質(zhì)信息、土地利用情況、植被分布、環(huán)境敏感點和歷史土壤狀況等。這些信息將有助于確定合適的采樣點位和深度。

現(xiàn)場勘查和布點設(shè)計。在現(xiàn)場進行實地考察，驗證初步布點的可行性，如用GPS校正定位。根據(jù)實際情況調(diào)整和優(yōu)化采樣點位。

采樣工具準備。根據(jù)采樣需求，準備相應(yīng)的工具和設(shè)備。包括各種采樣工具，如鍬、鏟、取土鉆、竹片等，以及用于記錄和保存樣品的樣品瓶、文具、標簽等。還要考慮到安全防護用品和運輸冷藏設(shè)備。

采樣實施。根據(jù)預(yù)定的方案和實際需要選擇合適的采樣方法。例如，對于表層土壤，可以在多個位置混合采集；對于深層土壤，可能需要鉆孔取樣。另外，還可以使用樣網(wǎng)或路徑進行系統(tǒng)性采樣。

樣品處理和運輸。在采樣完成后，對樣品進行適當(dāng)?shù)奶幚砗捅４?，并按照?guī)定的方式進行運輸，以確保樣品的完整性和質(zhì)量。

數(shù)據(jù)記錄和處理。對采樣的數(shù)據(jù)進行記錄，包括點位、深度、時間等信息，并處理和分析這些數(shù)據(jù)，以得出所需的土壤信息。

3.2.2 根據(jù)不同目的和實際情況選擇采樣方法和技術(shù)

表層土壤采樣。表層土壤指土壤表面0～20 cm的范圍。這是最常見的采樣深度，適用于一般土壤測試和土壤肥力評估。采樣時可以使用小鏟子或鋤頭將土壤從多個位置混合采集，以保證樣品的代表性。

剖面土壤采樣。剖面土壤采樣是為了研究土壤的垂直分布情況。采樣時需選擇代表性的土壤剖面，并按照不同深度（如0～15 cm、15～30 cm、30～60 cm等）進行采樣。這可以用于研究土壤性質(zhì)的變化和根系分布等。

樣網(wǎng)采樣。樣網(wǎng)采樣是將土壤樣品按照網(wǎng)格狀的布局進行采集。這種采樣方法適用于大面積土壤調(diào)查和空間變異性研究。根據(jù)需要，樣網(wǎng)可以是正方形、矩形或六邊形的形狀，并根據(jù)采樣密度進行土壤采樣。

路徑采樣。路徑采樣是沿著指定的路徑進行采樣，適用于研究土壤污染物的分布情況。比如，在研究道路旁的土壤污染時，可以沿道路每隔一定距離采集土壤樣品。

鉆孔采樣。鉆孔采樣是通過鉆探設(shè)備將土壤樣品從較深的土層中獲取。

4 基層生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中土壤樣品采集技術(shù)的實踐應(yīng)用

4.1 確定采樣點位和數(shù)量

采樣點位和數(shù)量是進行土壤樣品采集的關(guān)鍵步驟之一。在選擇采樣點位時，為了確保采樣點能夠充分代表監(jiān)測區(qū)域的土壤類型、污染狀況、養(yǎng)分狀況等特征，需要考慮區(qū)域代表性和分布均勻性。首先，環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)需根據(jù)監(jiān)測區(qū)域的地形、地貌、生態(tài)植被和人類活動等特點，將整個監(jiān)測區(qū)域劃分為若干個小的子區(qū)域，每個子區(qū)域應(yīng)具有相似的地貌類型、生態(tài)植被和人類活動特征。在每個子區(qū)域可以采用網(wǎng)格布點法或同心圓布點法等方式進行布點設(shè)計。網(wǎng)格布點法是將整個子區(qū)域劃分為若干個網(wǎng)格，每個網(wǎng)格設(shè)置一個采樣點；同心圓布點法是以子區(qū)域的中心為圓心，設(shè)置不同半徑的同心圓，每個圓上設(shè)置一個采樣點。其次，確定采樣點數(shù)量。采樣點的數(shù)量需要根據(jù)監(jiān)測目的、區(qū)域面積和地形等因素進行合理設(shè)置。一般來說，采樣點的數(shù)量應(yīng)足夠多，以便能夠充分代表子區(qū)域的土壤特征。

4.2 選擇合適的采樣工具和設(shè)備

選擇合適的采樣工具和設(shè)備需要考慮多種因素，包括土壤類型、地形條件、采樣深度、準確性和可靠性、安全性和易用性等。根據(jù)實際情況選擇適合的工具和設(shè)備可以確保采樣的代表性和準確性，為后續(xù)的樣品處理和分析提供可靠的基礎(chǔ)。如不同的土壤類型和質(zhì)地需要使用不同的采樣工具。例如，對于砂質(zhì)土壤，使用鐵鍬或鐵鏟等簡單工具可能會導(dǎo)致采樣不均勻或樣品質(zhì)量下降，因此需要使用取土器等專用工具。不同的地形條件也會影響采樣工具的選擇。同時，采樣深度需要參考具體的檢測目的和要求。較淺的采樣可以使用簡單的工具如鐵鍬或鐵鏟，而較深的采樣則需要使用鉆探設(shè)備或取土器等專用工具。為了確保采樣的代表性和可重復(fù)性，需要選擇準確性和可靠性較高的采樣工具和設(shè)備。

4.3 制定詳細的采樣計劃和時間表

在制定采樣計劃和時間表之前，環(huán)境監(jiān)測部門需要明確監(jiān)測的目的和要求，如了解土壤污染狀況、養(yǎng)分狀況、生物多樣性等。這有助于確定需要采集的樣品類型、數(shù)量和監(jiān)測指標等。需要同時收集與監(jiān)測區(qū)域相關(guān)的資料，如地形圖、土壤圖、植被圖、土地利用圖等，以及了解當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、農(nóng)業(yè)活動等情況。這些資料有助于確定采樣點位和數(shù)量、采樣深度等。然后根據(jù)監(jiān)測目的和要求，制定詳細的采樣計劃。包括采樣點位的具體位置、采樣深度、采樣量、采樣時間等內(nèi)容。在制定采樣計劃和時間表時，需要確定樣品處理和保存的方式。包括樣品晾曬、過篩、裝袋等處理方式，以及使用標簽或編碼進行標識。對于不穩(wěn)定或易分解的樣品，需要進行冷藏或冷凍保存，以確保樣品的質(zhì)量，還需要考慮安全性和防護措施。

4.4 實施采樣

采樣人員到達預(yù)先確定的采樣點位，根據(jù)地形、地貌、生態(tài)植被和人類活動等特點，選擇合適的采樣點。同時，記錄采樣點的坐標信息，以便后續(xù)數(shù)據(jù)處理和分析。結(jié)合監(jiān)測目的和要求，明確需要采樣的深度和數(shù)量，并使用適當(dāng)?shù)墓ぞ吆驮O(shè)備進行采樣。如使用鐵鍬或鐵鏟挖掘表層土壤，使用鉆探設(shè)備或取土器采集較深層土壤。在實施采樣時，需要遵循規(guī)范和流程進行操作，記錄相關(guān)的信息和數(shù)據(jù)，如采樣點位坐標、土壤類型、顏色、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)等信息，并拍攝現(xiàn)場照片以備后續(xù)使用。在采樣結(jié)束后，整理和記錄采樣的信息和數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)將為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析提供可靠的基礎(chǔ)。

4.5 樣品的處理和保存

采樣人員需在現(xiàn)場對采集的土壤樣品進行處理和保存，以防止樣品變質(zhì)或污染，確保樣品的質(zhì)量和安全性。一般采取將樣品晾曬、過篩、裝袋等處理方式，并使用標簽或編碼進行標識。例如，對于較為干燥的土壤樣品，可以在現(xiàn)場進行晾曬，以便去除多余的水分。晾曬時需要注意避免樣品受到污染或變質(zhì)。對于較大的土壤樣品，需要進行過篩處理，以便將樣品過篩成較小的顆粒，方便后續(xù)處理和分析。對于不穩(wěn)定或易分解的樣品，需要進行冷藏或冷凍保存，以確保樣品的質(zhì)量和安全性。冷藏或冷凍保存需要使用專門的設(shè)備，并嚴格按照操作規(guī)程進行。

4.6 樣品的運輸和轉(zhuǎn)運

采集好的土壤樣品需安全運輸?shù)綄嶒炇一蛘咧付ǖ牡攸c進行進一步處理和分析。在運輸過程中要確保樣品的安全性和完整性，防止樣品破損或污染。要按照相關(guān)規(guī)定進行樣品轉(zhuǎn)運和交接，確保樣品的質(zhì)量可控。比如，工作人員需根據(jù)實際情況選擇合適的運輸方式，如汽車、火車、飛機等，以確保樣品能夠安全、迅速地送達實驗室或指定的地點。需根據(jù)運輸方式準備相應(yīng)的運輸工具，如箱子、袋子、泡沫盒等，以確保樣品在運輸過程中能夠得到充分的保護。在裝載樣品時，要確保樣品不會因為震動、碰撞等原因而破損或污染。對于易碎或敏感的樣品，要采取特別的保護措施。在運輸前，要對樣品進行標記和記錄，包括樣品名稱、編號、采集時間等信息，以便后續(xù)追蹤和管理。對于需要特殊保存條件的樣品（如冷藏或冷凍），要確保在運輸過程中能夠保持適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸龋苑乐箻悠纷冑|(zhì)或損壞。待樣品到達實驗室或指定地點后，要及時將樣品轉(zhuǎn)運到實驗室進行進一步處理和分析。在轉(zhuǎn)運過程中要確保樣品的安全性和完整性，防止樣品破損或污染。同時，要按照相關(guān)規(guī)定進行樣品交接，確保樣品的質(zhì)量可控。在轉(zhuǎn)運結(jié)束后，要對轉(zhuǎn)運過程進行記錄和報告，包括運輸方式、運輸時間、運輸人員等信息，以便后續(xù)追蹤和分析。

5 典型案例介紹與分析

2019年，生態(tài)環(huán)境部會同相關(guān)部門組織開展了全國農(nóng)用地土壤污染狀況詳查。這是中國首次針對農(nóng)用地開展的全面、系統(tǒng)、深入的土壤污染狀況詳查，旨在摸清農(nóng)用地土壤污染的種類、分布及其對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

在這次詳查中，采樣監(jiān)測人員對全國31個省（區(qū)、市）的6.3萬余個點位進行了采樣監(jiān)測。他們采用了統(tǒng)一規(guī)范的采樣設(shè)備、標簽、編碼等手段，確保樣品的代表性和準確性。同時，對于采樣過程中可能產(chǎn)生的誤差，也通過多點混合采樣、質(zhì)量控制等措施進行了有效控制。

在樣品處理和保存階段，采樣人員將樣品進行了適當(dāng)?shù)奶幚砗蜆俗R，并采用冷藏或冷凍保存的方式，以確保樣品的質(zhì)量和安全性。同時，在樣品運輸和轉(zhuǎn)運過程中，也采取了有效的保護措施，防止樣品破損或污染。

通過這次詳查，發(fā)現(xiàn)我國農(nóng)用地土壤污染狀況總體穩(wěn)定，但仍有部分點位存在超標現(xiàn)象。其中，重金屬是主要的污染物之一，如鎘、鉛等元素在部分地區(qū)存在超標現(xiàn)象。這一發(fā)現(xiàn)也為我國農(nóng)用地土壤污染防治提供了科學(xué)依據(jù)。

6 發(fā)展趨勢與未來展望

6.1 監(jiān)測技術(shù)的進步

隨著科技的不斷發(fā)展，土壤重金屬污染監(jiān)測技術(shù)也將不斷進步。未來，將有更先進的儀器設(shè)備和檢測方法出現(xiàn)，如高靈敏度、高分辨率的質(zhì)譜儀和光譜儀等，能夠更準確地檢測土壤中的重金屬元素及其含量。同時，隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的普及，土壤重金屬污染監(jiān)測的數(shù)據(jù)處理和分析能力也將得到提升。

6.2 監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的完善

為了更好地掌握土壤重金屬污染的分布和動態(tài)變化情況，需要建立更加完善的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。未來，監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)將覆蓋更多的地區(qū)和類型，包括城市、農(nóng)村、工業(yè)區(qū)、農(nóng)田等，實現(xiàn)對各類土地資源的全面監(jiān)測。同時，監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的智能化水平也將得到提升，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集、傳輸和處理。

6.3 監(jiān)測標準的更新

隨著人們對土壤重金屬污染的認識不斷深入，監(jiān)測標準也將不斷更新。未來，監(jiān)測標準將更加注重土壤類型、土地利用方式等因素對土壤重金屬污染的影響，制定更加科學(xué)、細致的監(jiān)測標準和規(guī)范。

6.4 監(jiān)測結(jié)果的應(yīng)用

土壤重金屬污染監(jiān)測結(jié)果的應(yīng)用也將更加廣泛和深入。未來，監(jiān)測結(jié)果將為政府決策、環(huán)境保護、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域提供更加準確、全面的依據(jù)。同時，隨著公眾環(huán)保意識的提高，公眾也將更加關(guān)注和參與土壤重金屬污染的監(jiān)測和治理過程。

7 結(jié)語

基層生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的土壤樣品采集技術(shù)是一項嚴謹而重要的工作。通過科學(xué)合理的采樣方法，人們可以獲取到準確、可靠的土壤數(shù)據(jù)，為環(huán)境保護、生態(tài)修復(fù)和土地利用規(guī)劃等工作提供有力的支持。在未來的工作中，人們?nèi)孕枰粩鄬W(xué)習(xí)和探索，提高土壤樣品采集技術(shù)的水平，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，同時加強公眾對土壤環(huán)境保護的意識，共同推動基層生態(tài)環(huán)境監(jiān)測事業(yè)的發(fā)展。