重污染地區土壤調查點位布設方法探討

張 遠，強 勝

（1.無錫中誠鑒證技術有限公司，江蘇 無錫 214000；2.無錫諾信安全科技有限公司，江蘇 無錫 214000）

引言

重污染地區土壤調查是環境保護和生態恢復的重要環節。土壤作為自然資源的重要組成部分，受到工業活動、農藥使用、廢棄物排放等人類活動的影響，存在嚴重的污染問題。因此，進行土壤調查并布設合適的調查點位具有重要的科學和實踐意義。

1 調查點位布設前的準備工作

1.1 收集地區環境污染信息和歷史數據

在進行土壤調查點位布設之前，收集地區環境污染信息和歷史數據至關重要。這些信息包括相關工業活動、廢物排放、農藥使用、土地利用情況等方面的數據。通過收集環境監測報告、行業統計數據、衛星遙感圖像以及進行相關文獻研究，相關人員可以對地區環境污染程度和可能的污染源有一個初步了解。此外，還應調查和記錄歷史土壤調查數據，以了解土壤污染的發展趨勢和變化情況，為新一輪的調查提供參考依據[1]。

1.2 確定調查目標、范圍和調查指標

在土壤調查點位布設前，需要明確調查的目標、范圍和調查指標。調查目標包括確定污染源、評估土壤質量、評估生態風險等。范圍可以涵蓋特定區域、重點污染源周邊或涉及整個重污染地區。調查指標應根據調查目標確定，具體指標有重金屬含量、有機污染物濃度、pH值、土壤質地等。確立明確的調查目標、范圍和調查指標有助于制定科學的調查方案和布設合適的點位[2]。

1.3 制定調查方案和確定時間安排

制定調查方案是土壤調查點位布設的重要環節，調查方案應包括調查的方法、采樣方案、樣品處理和實驗室分析等詳細內容。相關人員根據調查目標和范圍，選擇合適的調查方法和采樣方案，如是否使用柵格采樣、分層采樣或隨機采樣。此外，確定時間安排，合理安排采樣和實驗室分析的時間，可以確保調查工作的順利進行。

2 土壤調查點位布設的原則

2.1 代表性原則

代表性原則要求在土壤調查點位布設中選擇具有代表性的點位，以確保調查結果能夠準確反映整個調查區域的土壤污染情況。在布設點位時，應考慮地區內不同的地貌特征、土壤類型、土地利用類型等因素，并根據這些因素選擇具有代表性的典型點位進行調查。通過這種方式，相關人員可以全面了解不同地區和土壤類型的污染狀況，為制定針對性的污染治理策略提供科學依據。

2.2 系統性原則

系統性原則要求在土壤調查點位布設中形成合理的調查網絡，以保證整體調查區域得到充分覆蓋。布設點位時應考慮區域內的空間分布特征和土壤污染程度的變化趨勢，合理安排點位的位置和數量，以形成較為均勻的布設格局。通過建立系統性的調查網絡，可以提高調查的可靠性和代表性，并為全面了解土壤污染情況提供全局視角。

2.3 重點區域原則

重點區域原則要求在土壤調查點位布設時優先考慮重污染源周邊和潛在風險區域。重污染源周邊的土壤往往受到較高程度的污染，而潛在風險區域可能存在潛在的污染風險。因此，在布設點位時應重點關注這些區域，增加對其土壤污染狀況的調查密度，以便更準確地評估和管理土壤污染問題。

2.4 多樣性原則

多樣性原則要求考慮不同地貌、土壤類型和土地利用類型，在土壤調查點位布設中實現多樣性。地貌、土壤類型和土地利用類型的差異會導致土壤污染的異質性，因此，應合理選擇不同地貌類型的點位、覆蓋不同土壤類型的區域，并考慮到不同地區的不同土地利用類型。通過考慮多樣性原則，我們可以更全面地了解土壤污染的空間分布特征和影響因素，并為制定差異化的治理策略提供支持。

2.5 普查與抽樣相結合原則

普查與抽樣相結合原則要求在土壤調查點位布設中綜合應用普查和抽樣方法，以平衡調查成本和效益。普查方法可以覆蓋整個調查區域，提供全面的土壤信息，但成本較高。抽樣方法則選取代表性樣本進行調查，這樣可以降低成本，但可能存在樣本不足或代表性不夠的問題。因此，在布設點位時，相關人員應根據調查目標、范圍和資源可用性，合理選擇普查和抽樣相結合的方法，以達到最佳調查效果。

3 土壤調查點位布設方法

3.1 柵格采樣法

柵格采樣法是一種常用的土壤調查點位布設方法，它將調查區域劃分為均勻的網格，并在每個網格交叉點處設置調查點位，以實現點位的均勻分布和全面覆蓋。

柵格采樣法的首要特點是均勻性，通過將調查區域劃分為網格，在每個網格交叉點處設置一個調查點位，可以確保點位在整個區域內均勻分布，避免點位的集中或缺失。這樣可以充分覆蓋調查區域的不同地理區域和土壤類型，從而獲取更全面和更有代表性的土壤信息。

柵格采樣法還具有統計性和可比性。由于點位布設均勻，每個點位都有相似的調查概率，所獲得的土壤樣品具有相似的特征和調查條件。這樣可以使得所獲得的數據具有較高的統計代表性，使相關人員能夠更好地估計和推斷整個調查區域的土壤質量狀況。同時，數據的一致性和可比性也得到保證，使得后續的數據分析和結果解釋更為準確、可靠。

柵格采樣法的操作便捷性是其另一個優勢。通過使用GIS（地理信息系統）軟件或其他空間分析工具，可以快速將調查區域劃分為網格，并在每個網格交叉點處布設調查點位。這種方法不僅操作簡單易行，還能提高工作效率，減少人為因素對點位布設的影響。

3.2 分層采樣法

分層采樣法是一種常用的土壤調查點位布設方法，通過將調查區域劃分為若干層次，并在每個層次中分別布設點位，以實現對不同層次土壤狀況的全面評估和比較。

分層采樣法的關鍵特點是層次性，根據調查目標和土壤特性的差異，將調查區域劃分為不同層次，每個層次代表一個特定的土壤條件或環境背景；然后，在每個層次中，相關人員可根據該層次的土壤特征和調查需求，合理布設調查點位。通過這種分層的布設方式，可以針對不同土壤層次進行有針對性的調查，使得所獲得的數據更具代表性和比較性[3]。

分層采樣法還具有可比性和有效性，由于在每個層次內進行點位布設，可以保證不同點位之間具有相似的土壤特征和調查條件，這樣可以使得數據在不同層次之間具有可比性，便于進行跨層次的比較和分析。同時，通過分層采樣法可以更有效地利用有限的調查資源，使其集中在關鍵層次或重點區域進行調查，從而提升調查效率和成本效益。

分層采樣法的操作性也值得一提，通過合理劃分層次和確定各個層次的調查點位數量，相關人員可以在實際操作中更好地控制調查范圍和密度；根據具體情況，可以采用隨機抽樣、等距采樣或其他采樣方法在每個層次內布設點位，以實現全面而高效的土壤調查。

3.3 隨機采樣法

隨機采樣法是一種常用的土壤調查點位布設方法，通過使用隨機數生成點位坐標，實現點位的隨機布設。

隨機采樣法的核心特點是隨機性，通過使用隨機數生成點位的坐標，可以確保點位的布設是隨機的，不受主觀因素干擾。這種隨機布設可以避免人為因素對點位選擇的偏好，從而獲得更客觀和更有代表性的土壤調查數據。

隨機采樣法還具有全面性和公正性的特點，由于點位的布設是隨機的，所有地區和土壤類型都有平等的機會被調查到，這樣可以實現對整個調查區域的全面覆蓋，避免忽視局部地區或特定土壤類型，確保數據的公正性和全面性。

隨機采樣法的操作簡便性是其另一優勢，通過使用計算機或隨機數表，可以快速生成隨機坐標，然后在對應的地理位置上布設調查點位，這種方法操作簡單易行，無需過多的主觀判斷和決策，減少了人為因素的影響，提高了調查的科學性和客觀性。

3.4 熱點區域采樣法

熱點區域采樣法是一種針對重污染地區的土壤調查點位布設方法，其主要原則是重點關注已知或疑似的熱點區域，并在這些區域內布設密集的調查點位。

熱點區域采樣法的核心特點是針對性強，在重污染地區，熱點區域往往是重要的環境風險來源，這些區域通常與工業活動、廢棄物處理或其他潛在的污染源有關。通過重點關注這些區域并在其內布設密集的調查點位，相關人員可以更準確地評估熱點區域的土壤污染程度和影響范圍，為環境管理和治理提供重要依據。

熱點區域采樣法還具有高靈敏度和高分辨率，通過在熱點區域布設密集的調查點位，可以獲得更多的土壤樣本，并提高調查的靈敏度和分辨率。這樣可以更精確地檢測和識別污染物的分布模式、濃度變化以及其與環境因素的關聯性，從而有助于相關人員深入了解熱點區域的土壤污染特征，為制定有效的治理策略提供科學依據。

熱點區域采樣法通過使用先進的定位技術和GIS（地理信息系統）工具，可以精確識別和定位熱點區域，并在這些區域內布設調查點位。這種方法操作相對簡便，能夠準確控制點位的布設密度和范圍，提高了調查效率和數據質量。

3.5 聚類采樣法

聚類采樣法是一種基于聚類分析方法的土壤調查點位布設方法，通過將調查區域的土壤樣本進行聚類，將相似的樣本歸為一類，并從每個類別中選取代表性的點位進行調查。

聚類采樣法的關鍵特點是聚類分析，通過對調查區域內的土壤樣本進行聚類分析，可以將相似的樣本歸為同一類別。聚類分析基于土壤樣本的相似性，并將其聚合成若干個類別，每個類別代表著一種特定的土壤類型或污染狀況，然后從每個類別中選擇代表性的點位進行調查，可以獲取具有代表性的數據。

聚類采樣法還具有高效性和經濟性，通過將土壤樣本進行聚類分析，可以將調查區域的復雜性降低到一定程度，減少調查點位的數量。從每個類別中選擇代表性的點位進行調查，可以在較少的調查點位數量下獲取相對全面的土壤信息，這種方法能夠在保證調查效果的同時節約調查成本和時間。

聚類分析方法在統計學和數據分析領域已有廣泛應用，因此具備可行性和可操作性。相關人員通過選擇合適的聚類算法和參數設置，可以根據調查目標和土壤特征進行有效的聚類分析，然后根據聚類結果從每個類別中選擇代表性的點位進行調查，實現對不同類別土壤的覆蓋和評估。

4 需考慮的因素和技術支持

4.1 土壤特性和環境因素

在重污染地區土壤調查點位的布設過程中，相關人員需要綜合考慮土壤特性和環境因素，包括土壤類型、地貌特征和地理環境等因素。這些因素對土壤污染的分布、遷移具有重要影響，因此在點位布設過程中需要加以考慮。

首先，土壤類型是一個重要的考慮因素，不同土壤類型具有不同的物理、化學和生物特性，其污染物的吸附、分布和遷移具有差異性。因此，在土壤調查點位布設時，相關人員應該選擇具有代表性的不同土壤類型點位，以確保調查數據的全面性和代表性。

其次，地貌特征是另一個需要考慮的因素。地貌特征包括地形、地勢、水系等地形地貌因素，這些因素對土壤水分分布、水動力學過程以及污染物遷移的影響很大。在布設點位時，相關人員應考慮不同地貌特征的代表性點位，以獲取更全面和更準確的土壤調查數據。

另外，地理環境也是重要的考慮因素之一，地理環境包括氣候、降水、植被覆蓋等因素，這些因素對土壤的形成、質地、養分含量等具有一定影響。相關人員在布設點位時，應該考慮地理環境的差異，選擇具有代表性的點位進行調查，綜合分析土壤污染與地理環境的關系[4]。

4.2 先進技術和工具的支持

在重污染地區土壤調查點位布設中，先進技術和工具的應用可以提供有效的輔助支持，包括遙感技術、地理信息系統（GIS）和無人機等。這些技術能夠為點位布設提供更全面、更高效和更準確的數據支持。

首先，遙感技術在土壤調查點位布設中發揮著重要作用，通過遙感衛星或航空平臺獲取的高分辨率影像數據可以提供大范圍的土地覆蓋和土壤信息，例如土地利用、植被覆蓋和地形特征等。這些數據可以用于識別重點區域和熱點區域，輔助點位布設決策，并提供地理空間參考。

其次，地理信息系統（GIS）是另一個重要的技術工具。GIS可以將各種地理數據進行集成、管理和分析，如土壤類型、地貌特征、地理環境等。通過構建土壤數據庫和制作專題圖，可以實現對土壤調查點位布設的可視化和空間分析。GIS還可以進行空間插值分析，預測未調查區域的土壤污染程度，從而為點位布設提供指導。

此外，無人機技術在土壤調查點位布設中的應用也越來越重要。無人機配備了高分辨率攝像頭和傳感器，能夠快速獲取土地表面影像和環境參數數據。通過無人機航測，可以實現對調查區域的高精度遙感影像采集，幫助確定土壤調查點位的位置和數量。無人機還可以進行多光譜圖像采集，獲取土壤質地、植被指數和污染物分布等信息，提供更詳細的土壤調查數據。

5 質量控制與數據分析

5.1 樣品采集和處理

在重污染地區土壤調查中，樣品采集和處理是確保數據質量的關鍵環節。采樣方法和樣品處理流程應遵循規范的標準和程序，以確保采集到的土壤樣品具有代表性且不受外界污染的影響。相關人員應根據調查目標和調查指標選擇合適的采樣工具和方法，例如土壤鉆孔、土壤鏟和土壤鉆探等。采樣過程中要注意避免交叉污染和樣品混淆，并記錄采樣地點的詳細信息和采樣日期，以便后續的數據分析和解釋。

5.2 采樣點位管理

對于重污染地區土壤調查點位的管理，應建立詳細的記錄和管理系統，包括采樣點位的詳細信息和采樣日期。這些信息是后續數據分析和解釋的基礎，可以幫助確定調查點位的空間分布和特征。采樣點位管理應包括采樣點位的坐標、地貌特征、土壤類型、附近污染源和環境背景等信息。采樣日期的記錄也非常重要，可幫助相關人員在后續分析時考慮時間因素的影響。通過有效的采樣點位管理，可以確保數據的可追溯性和準確性。

5.3 實驗室分析

土壤樣品的實驗室分析是對采集樣品進行定量分析和檢測的重要步驟，選擇可靠的實驗室進行土壤樣品分析是確保數據質量的關鍵。實驗室應具備合適的設備和技術，并具備相關的認證和資質。在選擇實驗室時，相關人員應考慮實驗室的聲譽、經驗和技術能力，以及是否符合相關的質量控制標準和法規要求，并與實驗室進行良好的溝通和協作，確保樣品分析過程中的質量控制及數據的可靠性。

5.4 數據分析與解釋

在土壤調查中，數據分析和解釋是從采集到的數據中獲取有意義信息的重要步驟。通過對采集的數據進行統計分析、空間分析和解釋，可以揭示土壤污染的程度、分布和影響范圍。對于重污染地區土壤調查數據的分析，可以采用統計方法、空間插值和地理信息系統等工具進行。首先，相關人員可以對采集的土壤樣品數據進行統計分析，計算關鍵指標的平均值、標準差和變異系數等，以評估土壤污染程度和變異性。其次，可以利用空間插值方法，如克里金插值和反距離權重插值，將有限的采樣數據推廣到整個調查區域，生成土壤污染分布圖，揭示污染的空間格局和熱點區域。此外，地理信息系統（GIS）的應用可以對采集的數據進行地理空間分析，將土壤污染數據與其他環境要素進行關聯，如土地利用、污染源分布和人口密度等，以獲取更全面的認識和解釋。最后，通過數據分析和解釋，相關人員可以得出結論和建議，如指出重污染區域、提出治理措施和環境保護建議等，以支持決策制定和污染治理工作。

6 結語

綜上所述，針對重污染地區土壤調查點位布設方法，我們可以采用柵格采樣法、分層采樣法、隨機采樣法、熱點區域采樣法和聚類采樣法等不同的布設方法。在布設過程中，相關人員需要遵循代表性、系統性、重點區域、多樣性和普查與抽樣相結合等原則，同時還需要綜合考慮土壤特性、環境因素以及借助先進技術和工具的支持。在質量控制與數據分析階段，要規范樣品采集和處理、采樣點位管理、實驗室分析以及數據分析與解釋，以確保數據的可靠性和準確性。這些方法和步驟的應用可以為重污染地區土壤調查提供科學依據，為環境保護和污染治理提供有效支持。