環境監測中地下水和土壤監測要點研究

姜兆禮 王燕 李紅獅

摘要：現階段，為了調查周邊環境，相關人員結合實際情況開展環境監測。在監測環節，地下水以及土壤作為容易受污染的對象，也是環境監測的主要對象。但是，地下水具有隱蔽性，再加上土壤覆蓋面較廣，所以存在一些難點，在一定程度上制約監測結果。在此背景下，技術人員加強對土壤以及地下水監測的重視，分析其監測難點和要點，保證監測作業的順利開展。

關鍵詞：環境監測；地下水；土壤；地質環境

DOI：10.12433/zgkjtz.20240352

環境監測作為對地質環境進行狀況調查的作業，需要專業的技術人員借助專業的設備對區域內的各項地質狀況進行信息收集，為后續的作業提供精準的資料。地下水以及土壤作為環境監測對象之一，由于具有一定的隱蔽性及復雜性，對其進行監測時存在一些難點，在一定程度上制約相關作業的落實。在此背景下，監測人員結合環境監測的實際需求，對地下水以及土壤進行詳細分析。研究監測環節存在的難點以及制約因素，然后有針對性地制定監測策略，以保證地下水以及土壤監測的精準度。本文從環境監測入手，分析地下水以及土壤監測的特點難點，結合實際分析監測要點，推動環境監測行業的發展。

一、環境監測、地下水環境及土壤監測概述

（一）環境監測的概念

環境監測是對自然環境和人工環境中各種因素進行系統觀測、測量和評估的過程。它的目的是了解環境質量、監測污染物排放和傳播、評估環境影響，并提供科學依據支持環境保護和可持續發展。現階段，環境監測包括大氣環境監測、水環境監測、土壤環境監測、噪聲環境監測以及生物多樣性監測等方面。在作業環節，環境監測通過采集樣品并進行實驗室測試，或者使用現場監測設備實時獲取數據。

近年來，隨著物聯網、大數據和人工智能技術的發展，環境監測也開始應用無線傳感器網絡、云計算和數據挖掘等技術，實現自動化、精細化和智能化的監測方法，提高監測效率和準確性。這對環境保護具有重要意義，有助于制定科學的政策和管理措施。

（二）地下水環境監測

地下水監測是指對地下水資源進行觀測、測量和評估的過程，以了解地下水的質量、數量和變化趨勢，為地下水資源保護和合理利用提供科學依據。地下水監測通過設置監測井、采集地下水樣品進行實驗室測試，并結合現場監測設備獲取實時數據。

（三）土壤環境監測

土壤監測是指對土壤性質、質量和污染情況進行觀測、測量和評估的過程。通過土壤監測，了解土壤的物理、化學和生物學特性，以及評估土壤的肥力、污染程度和適宜用途，為土壤保護和農田管理提供科學依據。土壤監測能夠保護土壤資源、預防土壤污染、提高土壤肥力和農田管理效果，它為土壤改良、施肥和植物種植提供依據，有助于推動土地利用率。

二、地下水與土壤環境監測的必要性

土壤和地下水監測在環境監測中具有重要的地位，其必要性主要體現在以下三個方面：一是污染源識別和管控，通過監測土壤和地下水的污染程度和污染物遷移情況，及早發現潛在的污染源，并采取管控措施來防止污染擴散和進一步影響；二是生態系統保護和生物多樣性維護，通過對土壤和地下水的監測，及時發現生態系統中存在的問題，為生物多樣性保護和生態系統管理提供科學依據；三是環境風險評估和應急響應，土壤和地下水的監測數據是評估環境風險和制定應急響應措施的重要依據。通過監測土壤和地下水的質量和污染狀況，識別潛在的環境風險，及時采取措施應急處理，保障公眾健康和環境安全。

三、環境監測中地下水與土壤監測的特點

（一）土壤環境監測的特點

在環境監測環節，土壤監測作業的落實還需要進行特點研究。一是多指標、綜合性的特點，土壤是一個復雜的系統，土壤監測需要考慮多種指標，如土壤理化性質、養分含量、有機污染物、重金屬等。這些指標相互關聯，通過綜合分析評估土壤的肥力、健康狀況和污染程度。二是非均質性的特點。土壤在空間上和深度上都存在很大的非均質性，不同地點和深度的土壤特性存在較大的差異。因此，土壤監測需要采用合適的采樣方法和采樣點布局，以保證監測結果的代表性和可比性。三是土壤具有固定性。土壤是不可移動的媒介，與地下水和地表水相比，土壤的遷移速度較慢。這意味著土壤中的污染物具有較長的停留時間，對生態系統和人類健康造成潛在風險。因此，土壤監測既要關注土壤中的現有污染物，也要預測未來的潛在風險。

（二）地下水環境監測的特點

一是隱蔽性。地下水存在于地下深處，相比地表水而言，難以直接觀測和采樣。地下水監測通過鉆井或井筒等手段獲取樣品，因此監測工作比較隱蔽且技術要求較高。

二是空間分布廣泛，地下水分布廣泛且具有連通性。地下水流動受到地質結構和水文地質條件的影響，因此，地下水監測需要在不同地點建立監測井網或監測站，以涵蓋不同地區的地下水狀況。

三是動態性。地下水的水量和水質都是動態變化的，受到季節、降雨和地下水補給等因素的影響。地下水監測需要長期、連續觀測，以了解地下水的季節性和年際性變化，并監測污染物的遷移和衰減過程。

四是污染反應靈敏性，地下水是重要的飲用水源和生態系統的供水來源，對人類健康和環境保護至關重要。地下水監測可以及早發現問題，并對污染源進行準確定位和管控，具有較高的靈敏度和反應能力。需要采取合適的監測方法和技術手段，以確保地下水監測的準確性和可靠性。

四、環境監測中地下水和土壤監測的難點

土壤與地下水監測存在一些難點，制約監測作業的落實。

一是采樣和分析困難，土壤和地下水的監測需要采樣和分析，但由于土壤和地下水分布廣泛且呈非均質性，采樣點的選擇和采樣方法的確定具有挑戰性。此外，土壤和地下水中的污染物濃度往往較低，需要高靈敏度的分析技術進行準確測量。

二是數據解釋復雜，土壤和地下水是復雜的媒介，受到多種因素的影響，如土壤類型、水文地質條件、氣候等。因此，監測數據的解釋和評估相對復雜，需要綜合考慮多個變量之間的關系，并使用適當的模型和方法來分析和解釋數據。

三是監測成本高昂，需要建立監測井網或監測站，并持續進行采樣和測試工作，這需要投入大量的人力、物力和財力。特別是在大范圍調查中，監測成本往往較高，對資源的需求較大。

四是污染源識別與溯源困難，土壤和地下水污染可能受多種源頭的影響，如工業廢水排放、農藥使用、垃圾填埋等。溯源和識別污染源的過程復雜，需要綜合利用環境化學、同位素追蹤、數值模擬能力等方法推斷和確認污染源，對調查人員具有一定的專業知識需求。這些難點的存在直接影響環境監測作業的開展，需要結合實際情況分析與治理。

五、環境監測中地下水和土壤監測要點

（一）監測流程的把握

一是監測目標確定，在地下水與土壤監測時，首先需要確定監測的目標和目的。明確所關注的污染物種類、監測區域范圍以及監測頻率等。

二是選取監測點位，選擇合適的監測點位非常重要。監測點位應該覆蓋可能存在污染或受到人類活動影響的區域，考慮到地理、地質、水文地質等因素，并參考相關監測規范和標準進行點位設置。

三是科學采樣與分析。采樣方法應符合規范要求，在采樣過程中要注意避免二次污染，采集到的樣品應代表性和數量充足。對采樣的地下水和土壤樣品進行必要的標識、封存、保存，并送往合格的實驗室進行分析，使用準確、敏感度高的分析方法進行污染物濃度的測定。

四是數據記錄與管理，監測數據的記錄和管理是環境監測的重要環節，對采集的監測數據統一記錄和整理，包括采樣信息、分析結果等。同時，建立科學的數據管理系統，確保數據的完整性、可靠性和可追溯性。

五是數據分析與評估，監測數據分析和評估是環境監測的關鍵步驟。通過應用統計學方法、地理信息系統（GIS）等工具，對監測數據處理、展示和解釋，以獲得污染物的空間分布情況和變化趨勢，評估土壤和地下水環境質量，并輔助制定環境保護措施和管理決策。通過科學規范的監測工作，及時了解地下水和土壤環境質量狀況，并為環境保護和管理提供科學依據。地下水現場檢測如圖1、圖2所示。

（二）監測方法的選擇

一是綜合監測策略。綜合考慮地下水和土壤的特點以及污染源的性質和分布情況，制定全面的監測策略。包括選擇監測指標、確定監測頻率、確定監測點位等，確保監測工作有效。二是網格化監測，要采用網格化布點方法，將監測區域劃分為網格，并在每個網格內設置監測點位，以實現全面覆蓋。通過網格化監測獲得更全面的地下水和土壤質量信息，并發現局部的污染點。三是污染源周邊監測，對于已知的或可能存在污染源的區域，應加強監測頻率和密度，重點關注污染源周邊的情況，這有助于及早發現和控制污染擴散的風險。四是長期監測，地下水和土壤的質量狀況可能存在季節性或周期性變化，通過連續監測和跟蹤分析，獲取更準確、可靠的數據，揭示潛在的環境問題，并及時采取措施。

（三）監測設備與技術控制

在地下水與土壤的監測中，技術設備直接影響監測質量，需要相關人員加強對技術的重視。

第一，采樣技術的選擇，監測的基礎是采集樣品進行分析。采樣技術包括傳統的鉆孔采樣、井水采樣、壤土采樣等方法，以獲取代表性的樣品。

第二，實驗室分析技術。通過實驗室分析測定地下水和土壤樣品中的污染物濃度。常見的實驗室分析技術包括氣相色譜質譜聯用、液相色譜質譜聯用、原子吸收光譜（AAS）等，能夠對有機物和無機元素等進行準確的測定。

第三，現場快速監測技術。為了實現快速、實時的監測需求，現場快速監測技術逐漸得到應用。例如，使用便攜式光譜儀器進行即時的光譜分析，利用電化學傳感器快速測量等。

第四，地球物理勘測技術。地球物理勘測技術通過測量地下的物理參數來推測地下水和土壤的性質。常見的地球物理勘測技術包括電法、磁法、地震勘探等，能夠提供地下介質的信息。

第五，同位素技術。同位素技術可用于追蹤和溯源污染物的來源和流動路徑。通過測量地下水和土壤中特定同位素的比例和組成，判斷污染物的來源和污染擴散的情況。

第六，遙感技術。利用衛星或航空遙感技術，獲取大范圍的地表覆蓋信息和變化。通過對遙感數據的解譯和分析，推斷土壤質地、植被覆蓋、水體分布等，為監測提供輔助信息。根據具體監測目的和需求，靈活選擇合適的技術或將多種技術相結合，以提高監測效果和數據的可靠性。

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作者簡介：姜兆禮（1968），男，山東省威海市人，大專，環境監測工程師，研究方向為固定污染源監測。