土壤環(huán)境監(jiān)測及修復(fù)技術(shù)研究

馮蓬　周文亮　鄧宇波

摘要 土壤環(huán)境的監(jiān)測和修復(fù)是環(huán)境保護工作中一項重要內(nèi)容，對土壤環(huán)境的保護是土壤狀態(tài)監(jiān)測、分析、修復(fù)、再利用的一個循環(huán)過程。本文就從我國土壤監(jiān)測現(xiàn)狀談起，簡單接受了土壤監(jiān)測存在問題，然后針對幾種典型的、應(yīng)用廣泛的修復(fù)技術(shù)進行了研究。

關(guān)鍵詞：土壤環(huán)境；監(jiān)測；修復(fù)技術(shù)

1引言

土壤是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人們觸手可及的常見物質(zhì)，也是構(gòu)成世界的重要自然要素之一。隨社會的發(fā)展和科技的進步，人類對土壤的開發(fā)和利用達到了空前的高度，同時對土壤的破壞、對環(huán)境的污染也日趨嚴重。隨處可見的環(huán)境破壞、土地污染不斷的侵蝕和危害我們的生存環(huán)境、身心健康、生活質(zhì)量。為了營造綠色、健康、自然的生存環(huán)境，國家相繼出臺保護土壤環(huán)境的政策，要求對土壤環(huán)境進行綜合監(jiān)測，掌握土壤成分、污染原因和源頭及污染程度等，以便下一步對污染的土壤進行有效的保護和修復(fù)，以達到保護土壤、維護生態(tài)平衡、提升全民生活質(zhì)量的目的。

2土壤環(huán)境監(jiān)測現(xiàn)狀

專業(yè)的土壤環(huán)境監(jiān)測工作在我國起步較晚，近60年才取得一定的成績。中國在發(fā)展土壤環(huán)境監(jiān)測工作的同時，不忘記借鑒的吸收國外先進的監(jiān)測技術(shù)和工作經(jīng)驗，如：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、遙感技術(shù)等，都在我國有很廣泛的應(yīng)用。

2.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

無線傳感器的監(jiān)控體系主要用于土壤參數(shù)穩(wěn)定性低而且位置差異大的監(jiān)測。我國通過吸收國外關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并結(jié)合我國實際情況自主研發(fā)，取得了一定的成效。目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在農(nóng)田土壤信息收集上得到了很好的應(yīng)用。近幾年我國研發(fā)了微型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，目的就是使用農(nóng)田的土壤的監(jiān)測，具有很強的穩(wěn)定性和抗干擾性的同時還具有耗電低的特點，其最強大優(yōu)越性在于長周期連續(xù)工作。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已被應(yīng)用于農(nóng)田科學(xué)施肥管理、偏遠地區(qū)或惡劣環(huán)境的土壤監(jiān)測，得到了行業(yè)內(nèi)的認可。

2.2高光譜遙感技術(shù)

上世紀80年代，成像光譜技術(shù)開始被應(yīng)用于土壤監(jiān)測，通過應(yīng)用的不斷深入和擴展，技術(shù)被迅速的認可和完善并得到廣泛應(yīng)用。主要用于分析土壤成分、特性和運動過程等，在精確施肥、土地資源勘查、土壤質(zhì)量評價、土壤環(huán)境監(jiān)測以及土壤學(xué)研究方面都起到至關(guān)重要的作用。例如：自2003年起，中國科學(xué)院利用遙感技術(shù)對青藏高原的表層土壤水分進行分析和推算，為生態(tài)區(qū)保護和土壤環(huán)境監(jiān)測提供了有力的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。高光譜感光技術(shù)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(zhì)和成分。目前看，我國土壤監(jiān)測行業(yè)雖然很熱衷于高光譜遙感技術(shù)的應(yīng)用，但還存在很大的難點，這需要技術(shù)研發(fā)人員的不斷努力，研發(fā)出高精的科學(xué)監(jiān)測設(shè)備。

3存在的問題

3.1起步晚、成型慢、無體系

我國的污染監(jiān)測工作起步晚，至上世紀50年代才開始重視土壤監(jiān)測工作，技術(shù)很落后。近幾十年多數(shù)的土壤監(jiān)測基本停留在原始土壤化學(xué)分析或依靠國外進口設(shè)備進行分析的階段，沒有完整的監(jiān)測體系。

3.2研發(fā)力量不足，高端研發(fā)人才匱乏

國內(nèi)對于土壤監(jiān)測行業(yè)沒有專門、專業(yè)的研發(fā)團隊，多數(shù)依靠大學(xué)院校的研發(fā)力量聯(lián)合開展，主要是學(xué)生加導(dǎo)師這樣的組合，缺乏一定的實踐經(jīng)驗，無有效的行業(yè)內(nèi)交流，可以說是純學(xué)術(shù)角度的研究。而且單純以課題為中心，缺乏土壤監(jiān)測學(xué)的連貫性和延續(xù)性。

3.3缺乏先進設(shè)備的配套

專業(yè)的土壤監(jiān)測是需要先進的科學(xué)設(shè)備支撐的，而在我國能夠進行土壤監(jiān)測的部門基本上是中國科學(xué)院或一些院校的研究組，很難全部都配套先進的土壤監(jiān)測設(shè)備。只有中科院和一些有專門土壤學(xué)科的有實力的院校才能有此資源，其他只能停留在上一個技術(shù)時代之前。這就導(dǎo)致土壤監(jiān)測技術(shù)在我國萌發(fā)很慢。

4土壤修復(fù)技術(shù)研究

土壤的監(jiān)測是為了更好的掌握土壤資源狀態(tài)，對于已經(jīng)被污染的或現(xiàn)有土壤提供數(shù)據(jù)和信息，同時還應(yīng)對被污染的土壤進行修復(fù)治理，還原或優(yōu)化其土壤結(jié)構(gòu)，使其變廢為寶。在此理念的驅(qū)動下，我國已經(jīng)在土壤修復(fù)技術(shù)上取得了一定成果，尤其現(xiàn)今土壤修復(fù)已發(fā)展成為環(huán)境保護科學(xué)的一個新的領(lǐng)域、新的方向和新的學(xué)科。經(jīng)過多年的研究和應(yīng)用，我國在物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生物技術(shù)修復(fù)等多方面積累了一定的經(jīng)驗。

4.1微生物修復(fù)技術(shù)

微生物修復(fù)技術(shù)是植物修復(fù)技術(shù)中的一個分支，就是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(fù)技術(shù)經(jīng)常被應(yīng)用于農(nóng)藥或石油污染的土壤中。在農(nóng)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(fù)土壤的目的。微生物修復(fù)技術(shù)具有針對性強、見效快、施用快捷、成本低、設(shè)備簡單的特點。

4.2熱脫附技術(shù)

熱脫附技術(shù)屬于土壤修復(fù)技術(shù)中物理修復(fù)的一種，就是將土壤加熱，利用熱交換使污染物與土壤蒸發(fā)分離的過程。這種方法目前被歐美國家廣泛應(yīng)用，尤其是在高污染的局部地域可直接采用這種方法進行修復(fù)。但是它具有修復(fù)處理設(shè)備造價較高、修復(fù)時間長，處理成本也偏高的缺點。這種修復(fù)方法具有很大的潛力，其設(shè)備可移動，修復(fù)后土壤可再利用的優(yōu)點正是被業(yè)界一致認可的。所以，優(yōu)化熱脫附工藝、選擇合理土壤類型、研發(fā)自動化設(shè)備都是發(fā)展熱脫附技術(shù)的發(fā)展方向。

4.3固化、穩(wěn)定化技術(shù)

固化穩(wěn)定化技術(shù)是化學(xué)修復(fù)技術(shù)中的一種常見的土壤修復(fù)技術(shù)，主要應(yīng)用于土壤重金屬快速控制修復(fù)。比如：我國處理冶煉企業(yè)堆放重金屬的污染土、鉻金屬污染土等。這種修復(fù)技術(shù)投入成本很小，見效快。常用石灰、瀝青和硅酸鹽水泥來做穩(wěn)定固化劑，尤其是對同時處理多種重金屬的復(fù)合污染土壤有明顯的效果。在美國大多采用固化、穩(wěn)定化技術(shù)來處理非有機物污染，并為此專門設(shè)立獎勵基金。

5結(jié)束語

土壤的有效監(jiān)測是為了更好對土壤進行優(yōu)化和改良，解決土壤環(huán)境污染的問題，從具體的修復(fù)技術(shù)來講，不同的土壤類型、和污染程度、污染物成分等都需要選擇有針對性的修復(fù)技術(shù)來進行有效治理。這就需要建立完備的土壤修復(fù)技術(shù)規(guī)范，管理方法和法律法規(guī)等。發(fā)展土壤監(jiān)測和修復(fù)技術(shù)是環(huán)境保護，推動節(jié)能型社會發(fā)展的重要工作。

參考文獻

[1]陳美軍，段增強，林先貴.中國土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究現(xiàn)狀及展望[J].土壤學(xué)報，2011，（48）

[2]曾希柏，徐建明，黃巧云，等.中國農(nóng)田重金屬問題的若干思考[J].土壤學(xué)報，2013（50）

[3]萬本太.淺談國家環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)建設(shè)[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2011（27）