論我國土壤環境監測及修復技術現狀

摘要：土壤環境的監測和修復是當今環境保護工作中一項重要內容。對土壤環境的保護是從土壤的監測采樣、分析、修復、再利用的一個循環過程。本文簡單介紹我國當前的土壤監測狀況和當前土壤監測過程中存在的問題，然后針對幾種相對成熟較為常用的典型土壤修復技術進行了探討。

關鍵詞：土壤污染;監測;土壤修復;技術

中圖分類號：X833 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）05-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.05.041

Abstract：Soil environmental monitoring and remediation is an important part of environmental protection.The protection of soil environment is a cyclic process of soil monitoring， sampling， analysis， restoration and reuse.This paper briefly introduces the current status of soil monitoring in China and the existing problems in the current soil monitoring process， then discusses several relatively mature and commonly used typical soil remediation technologies.

Key word：Soil pollution;Monitoring ;Soil repair; Technology

土壤是人類賴以生存的物質基礎，是人們觸手可及的常見物質。近年來，環境問題變得越來越嚴重，其中，土壤污染問題尤為突出，嚴重威脅著我國農業的可持續發展，因此，研究和治理土壤污染問題變得十分重要。為了營造綠色、健康的生態環境，國家相繼出臺保護土壤環境的政策，對土壤環境進行綜合監測，掌握土壤成分、污染元素及污染程度等，以便下一步對污染的土壤進行有效保護和修復，從而達到保護土壤、維護生態平衡、提升全民生活質量的目的。

1 土壤環境監測現狀

目前，由于一些污染物的不合理處置，使得大面積的土壤和水體受到污染。其中，土壤重金屬污染尤為嚴重，特別是鎘和鉛等重金屬元素污染。當土壤尤其是農田土壤中重金屬含量超出土壤的自凈能力時，在短期內很難去除，而土壤中過量的重金屬不但會使土壤肥力下降，影響作物生長發育，還會使得作物的重金屬含量較高，并可通過食物鏈進入人體，進而危害到人體的健康。此外，重金屬元素可通過降雨等過程滲入地下水，對整個地下水生態造成污染。專業的土壤環境監測工作在我國起步較晚，近些年來，中國在發展土壤環境監測工作的同時，學習國外先進的土壤監測技術和工作經驗，如：無線傳感器網絡技術、遙感技術等，都在我國有很廣泛的應用。

1.1 無線傳感器網絡技術

無線傳感器的監控技術主要用于土壤參數穩定性低且位置差異大的監測。我國通過吸收國外關于無線傳感器網絡先進技術，并結合我國實際情況進行融合，自主研發，取得了一定的成效。目前無線傳感器網絡技術在農田土壤信息收集上得到了很好的應用。近幾年我國研發了微型無線傳感器網絡節點監測技術。這項技術對于農田土壤的監測，具有很強的抗干擾性，同時還具有耗電低等特點，其最大優越性在于可以長周期性連續工作。無線傳感器網絡技術已被應用于農田科學施肥管理、偏遠地區或惡劣環境的土壤監測，得到了行業內的廣泛認可。

1.2 高光譜遙感技術

20世紀80年代，成像光譜技術開始被應用于土壤監測，通過多年來不斷深入和擴展，該技術被迅速的認可和完善并得到廣泛應用。高光譜遙感技術主要用于分析土壤成分、特性和運動過程等方面。在精確施肥、土地資源勘查、土壤質量評價、土壤環境監測以及土壤學研究方面都起到至關重要的作用。例如：自2003年起，中國科學院利用遙感技術對青藏高原的表層土壤水分進行分析和推算，為生態區保護和土壤環境監測提供了有力的數據基礎。高光譜感光技術利用精細的光譜分析法反映出土壤光譜中極細微的差別和特征，以辨別土壤性質和成分。目前看，我國土壤監測行業雖然很熱衷于高光譜遙感技術的應用，但還存在很大的難點，這需要廣大技術研發人員的不斷努力，研發出準確度更高的科學監測設備。

2 土壤環境監測存在的問題

2.1 起步晚、成型慢、無體系

我國的污染監測工作起步晚，至近些年才開始高度重視土壤監測工作，技術相對落后。近幾十年絕大多數的土壤監測基本停留在原始土壤元素化學分析或依靠國外進口設備進行分析的階段，沒有形成完整的監測和分析治理體系。

2.2 研發力量不足，高端研發人才匱乏

國內對于土壤監測行業，專門、專業的研發團隊幾乎沒有，多數依靠高等院校和相關科研院所的研發力量，主要是學生加導師這樣的組合，缺乏一定的實踐經驗，無有效的行業內交流，可以說是相對純學術角度的研究。而且單純以研究課題為中心，缺乏土壤環境監測的連貫性和延續性。

2.3 缺乏先進設備的配套

專業的土壤監測是需要先進的科學設備支撐的，而在我國能夠進行土壤監測的部門基本上是中國科學院或一些高等院校的相關課題研究組，很難全部都配套先進的土壤監測設備。只有中科院和一些有專門土壤學科的有實力的院校才能有此資源。這就導致土壤監測技術在我國發展相對較慢。

3 土壤修復技術研究

土壤的監測是為了更好地掌握土壤資源受到污染的最新狀態，提供對于已經被污染或未被土壤的數據和信息。同時還應對被污染的土壤進行修復治理，還原或優化其土壤結構，使其變廢為寶。近些年，我國已經在土壤修復技術上取得了一定成果，如今土壤修復已發展成為環境保護科學的一個新的領域、新的方向和新的學科。經過多年的研究和應用，我國在生物修復、物理修復、化學修復等多方面積累了一定的經驗。主要由以下幾種方式：

3.1 微生物修復技術

微生物修復技術是利用自然環境中現有的微生物或經人為培養、并具有特殊功效的微生物的生命代謝活動，通過轉化或降解土壤中的重金屬來降低其毒性，達到良好的修復效果。微生物修復在生物修復中起著主導作用，是利用其新陳代謝活動來對物質進行各種轉化作用，利用微生物在土壤中大量降解有機污染物的功能來達到消除土壤中有機污染物的目的。其中微生物修復技術經常被應用于農藥或石油污染的土壤中。在農田土壤中摻入具有降解作用的有機肥，分解污染物，提高土壤活性從而達到修復土壤的目的。微生物修復技術具有針對性強、見效快、施用快捷、成本低、設備簡單的特點。

3.2 植物修復技術

植物修復技術是直接利用綠色植物及與其共存的微生物系統來吸收、富集環境污染物的一項新技術。重金屬對植物的毒害作用表現在影響植物的萌芽、生長發育、光合作用、生理代謝和植物體內化學物質含量的改變等方面。近年來的研究表明，植物修復是一種更經濟更易于操作的污染修復技術，用超富集植物修復重金屬污染土壤的類型主要有植物吸收、植物揮發和植物穩定三種。植物吸收指利用超富集植物的根系從污染土壤中吸收重金屬，然后再將其轉移到植物地上部，最終達到去除重金屬的目的;植物揮發是指植物將自身吸收與積累的重金屬元素轉化成可揮發的形態，從植物體揮發出來，達到去除重金屬的目的;植物穩定是指利用植物來降低重金屬的活性，減少其生物有效性，或促進其轉化為低毒形態，降低其危害性。

3.3 動物修復

土壤污染的動物修復技術，即利用土壤中自身存在的動物及其腸道中現有的微生物，在自然條件或人為優化下，在其生長、繁殖、穿插等代謝活動過程中，對污染物進行去除、分解、消解和富集作用，以減少或消除污染物的一種生物修復技術。

3.4 固化、穩定化技術

固化穩定化技術是化學修復技術中的一種常見的土壤修復技術，主要應用于土壤重金屬快速控制修復。比如：我國處理冶煉企業堆放重金屬的污染土、鉻金屬污染土等。這種修復技術投入成本很小，見效快。常用石灰、瀝青和硅酸鹽水泥來做穩定固化劑，尤其是對同時處理受到多種重金屬元素的復合污染土壤有明顯的效果。目前，歐美發達國家大多采用固化、穩定化技術來處理非有機物污染，并為此專門設立獎勵基金。

4 結語

土壤的有效監測是為了更好對土壤進行優化和改良，解決土壤環境污染的問題，從具體的修復技術來講，不同的土壤類型、土壤受污染程度、污染物類型等都需要選擇有針對性的修復技術來進行有效治理。土壤污染問題是世界性難題，解決土壤重金屬等污染問題要有長期的思想準備和科學技術方案，避免造成對土壤的二次污染。近年來我國不斷發生因土壤污染而導致的農產品食品安全事件，食物鏈安全也正面臨威脅，因此，解決土壤污染問題已刻不容緩。

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收稿日期：2019-03-26

作者簡介：馮杰，男，碩士研究生，環境監測工程師。