土壤環境監測技術的應用現狀及發展

殷海龍

（山西省環境監測中心站，山西 太原 030027）

引 言

近年來，隨著經濟社會的不斷發展，資源與生態環境面臨著越來越大的壓力，土壤污染趨勢在逐步加重。土壤是人類生態環境的重要組成部分，是經濟社會可持續發展的物質基礎，是人類賴以生存的主要自然資源之一。土壤環境污染狀況關系到我國經濟社會的發展、食品安全和人體健康，因此，國家要大力加強土壤環境污染調查、評價與監測工作，全面了解目前我國土壤生態環境狀況，為土壤污染預防及治理提供科學依據，深入推進“土十條”的各項工作。

1 我國土壤環境監測技術的應用現狀

土壤環境監測是生態環境管理的基礎和技術支持，隨著我國在相關土壤環境監測儀器設備方面資金、政策的不斷投入，環境監測儀器的研發水平和生產能力已經取得了長足的進步。同時，隨著土壤生態環境保護工作的不斷開展，土壤監測技術的水平和手段的多元化本領得到了進一步提升，為我國開展土壤生態環境保護與治理、改善生態環境奠定了良好的基礎。

1.1 “3S”技術的應用

“3S”技術由遙感技術（RS）、地理信息系統（GIS）、全球定位系統（GPS）三種獨立技術有機組合集成。“3S”技術的集成應用，已經成為環境信息獲取、全球環境演變研究、環境污染防治與生態修復研究的重要技術與方法。將“3S”技術應用于土壤環境監測領域，有助于快速、高效對我國廣大地區土壤環境狀況實施調查，并指導監測點位的設置和樣品的采集工作，為建立全國性的土壤監測信息系統提供支撐，實現我國土壤環境監測系統化的管理。

1.2 生物科學技術的應用

近年來，生物科學技術得到了快速的發展，在各行各業應用較為廣泛，在環境科學研究領域中的運用，生物技術發揮著不可替代的重要作用。主要運用的技術包括：生物大分子標記物檢測技術、PCR技術、生物芯片技術、宏基因組技術等，這些技術在土壤污染實施生物修復、土壤侵蝕、土壤微生物多樣性監測等方面起著主導的作用，因此，生物科學技術在土壤監測中的應用對于土壤污染的預防和治理意義重大。

1.3 水平定向鉆進技術的應用

水平定向鉆進技術在土壤環境監測中的應用主要是采用水平定向鉆進技術施工水平井用于土壤環境的治理和監測，主要包括土壤環境調查取樣、土壤環境隨鉆檢測、土壤環境解污治理等。國外在上世紀九十年代就開始研發采用導向／水平定向鉆進技術進行土壤水平取樣、定向水平井隨鉆環境檢測、水平井土壤環境監測、水平井土壤氣相抽取法、生物通風法和空氣注射法等土壤環境治理技術。水平定向鉆進技術具有監測和治理效率高、效果好、成本低的優點。

1.4 化學、物理學的應用

近年來，隨著高分子有機化學、分析化學、物理材料學、光學等科學的快速發展，相關科學技術在土壤環境監測中得到較為廣泛的運用，如激光熔蝕法、氫化物發生法、偏振能量色散x射線熒光光譜法、電感耦合等離子體質譜法、電感耦合等離子體發射光譜法、離子色譜法等方法被普遍應用在土壤樣品的元素分析監測方面，尤其在土壤中痕量元素的測定及分析方面起著主導作用［1］。氣相色譜質譜聯用和液相色譜質譜聯用的方法技術廣泛應用在土壤有機物的監測分析中。

1.5 信息技術的應用

隨著工業技術的發展和計算機技術的普遍應用，促進了信息技術的飛速發展，信息技術的應用已經滲透在各行各業中，其中，在土壤環境監測中應用較為廣泛的是無線傳感器網絡技術。無線傳感網絡是通過自組織的方式構成的網絡，是一種無人值守、大規模的分布系統。在土壤環境監測點位上布置相關參數的傳感器，傳感器的節點以無線通信方式組成網絡，當傳感器節點完成數據的采集后，通過傳感器網絡將數據發送到網絡中，由特定的匯聚節點接收，匯總數據呈現出來［2］。通過該技術能夠將監測數據傳送到數據處理中心，相關人員可以訪問數據中心，進行數據的調用和審核，從而達到對土壤參數的在線監控和實時記錄［3］。

2 我國土壤環境監測技術的發展趨勢

近年來，隨著我國社會經濟和工業技術的發展，國家加強了研究發展監測技術的投入程度，土壤環境監測技術也獲得了很大的發展，各級監測部門的土壤監測能力普遍得到了較大的提升，滿足了目前新形勢下土壤環境管理的需求，凸顯出了新的發展趨勢。

2.1 加強對有機污染物的監測

隨著社會工業化經濟的快速發展，帶來了嚴重的土壤環境污染問題，在眾多的污染物中，有機污染物的污染危害尤為巨大，局部地區土壤中有機物的污染程度已相當嚴重。通常涉及到的有機物包括苯系物、鹵代烴、多環芳烴、有機氯農藥、硝基苯類、苯胺類、酚類、石油烴類、多氯聯苯類以及其他持久性有機污染物等等，這些有機污染物會在一定的外界條件影響下，在不同的環境介質如大氣、水、沉積物和土壤中遷移、轉化和積累，并且能夠沿食物鏈傳播，直接威脅到生物和人體的健康。因此，有機污染物的監測已成為當前我國環境監測工作面臨的一項重大挑戰，近幾年連續頒布施行了多項土壤中有機物測定的行業標準，為系統的、全面的開展土壤環境中有機污染物的監測工作提供了強有力的技術支持。

2.2 逐步提高監測分析精度

許多有毒有害物質濃度雖然很低但對人體的危害極大，需要具備痕量分析技術才能掌握其污染現狀從而達到控制和治理的目的。

在土壤環境中，重金屬、有機物等許多有毒有害的物質，雖然其濃度很低，卻會對人畜造成巨大的傷害，甚至直接威脅人的生命和財產安全。盡管痕量分析技術應用方面已經取得了一定的進展，色譜質譜聯用、污染物凈化富集等痕量分析技術在土壤環境監測應用已經很普遍，隨著土壤環境污染的日益復雜，各種污染因子的潛在威脅越來越大，急需進一步發展和使用痕量和超痕量的分析技術，提高監測的精確度，全面的掌握受污染的現狀，以便積極采取，預防和控制污染。

2.3 廣泛應用現場快速分析技術

在土壤環境監測工作中，常常需要對一些污染事故的現場和環境土壤進行實時、快速監測，涉及到污染物排放源、現場污染情況及土壤環境狀況的監測等，這就要求能夠及時的分析出某些污染物的含量和類別。結合土壤監測實際情況的需求，連續自動化和現場快速分析技術在監測中得到廣泛應用。同時，隨著制造技術的不斷提升，監測分析儀器逐漸趨于小型化和復合化，使得監測儀器不僅功能提升，且更易于操作。便攜式的重金屬分析儀、便攜式氣相色譜質譜儀、流動注射分析儀器等已經被普遍應用在土壤監測中。在今后的環境監測技術的研究工作，需注重加強發展和使用現場分析技術，以便能夠更加有效的對土壤環境進行監測。

2.4 構建土壤環境監測網絡，建立自動監測系統

現代信息技術應用于土壤環境監測工作中，有效的提升了監測的效率和改善了監測的效果。土壤數據能夠實現實時監測和傳輸，及時反饋土壤的動態變化，這對了解研究土壤實時狀況及變化趨勢具有重要的意義。同時，促進了土壤自動環境監測系統的建立和土壤環境監測網絡形成，推進構建全國土壤環境監測網絡和建設土壤環境的自動監測系統的目標任務的完成。

3 結語

土壤環境監測是環境監測的重要組成部分，是土壤環境管理以及生態環境保護的基礎。目前我國土壤環境監測技術取得了很大的發展，為《土壤環境質量建設用地土壤污染風險管控標準》（GB 36600－2018）和《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準》（GB 15618－2018）頒布實施提供了重要的技術支撐，但是也存在一些不足，如監測方法技術標準更新滯后、專業土壤環境監測人員短缺、土壤環境監測技術設備有待加強、和國外先進監測技術還存在一定差距。今后在發展土壤環境監測技術方面，要注重不斷提高自主創新能力，強化新型技術的運用，完善土壤環境監測相關方法標準與設備體系，加快專業生態監測隊伍建設，建立完善的土壤環境監測網絡，全面提升我國土壤環境監測能力，逐步推進土壤環境監測工作的發展。