農田土壤重金屬污染監測及其空間估值方法研究

翁炳霖

摘 要：隨著城市化進程的不斷推進，農田污染問題也日漸加劇。基于這種情況，本文對農田土壤重金屬污染監測技術進行了分析，并對其空間估值方法展開了研究，以期為關注這一話題的人們提供參考。

關鍵詞：農田土壤；重金屬污染；監測技術；空間估值方法

中圖分類號：X833 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170133031

農田土壤為各種糧食作物提供了基本生長環境，一旦受到污染就會直接威脅到人們的身體健康。但就目前來看，農田土壤已經遭受了鉛、汞、鎘等重金屬元素的污染。而這些污染物具有毒性大、難降解和易積累的特點，還會伴隨作物被人體吸收。加強農田土壤重金屬污染的監測，并對污染進行空間估值，則能夠更好的進行農田土壤污染的監管，進而為人們的生產、生活提供更多安全保障。

1 農田土壤重金屬污染監測技術分析

1.1 實驗室監測技術

在農田土壤重金屬污染監測方面，實驗室監測為傳統監測技術，包含原子熒光光譜法、電化學儀器分析法、分光光度法和極譜分析法等多種方法，都需要完成樣本田間采樣，然后對土樣進行處理、分析，以完成土壤重金屬污染監測。使用實驗室監測法，具有基體干擾小、檢出限低、準確度高和分析范圍寬等特點。但是，采取該種監測方法需完成監測區土壤質量現狀調查和重金屬污染土壤修復試驗等工作，采樣工作量較大，并且監測成本較高，需要的分析時間較長。此外，只要樣品在采集、運輸、存儲和測定過程中出現差錯，就會導致測量結果失真。

1.2 現場監測技術

為克服實驗室監測的局限性，現場監測技術在農田土壤重金屬污染監測中得到了應用。目前，可以連續完成土壤重金屬監測的技術主要包含土壤磁化率監測技術和激光誘導擊穿光譜技術等。應用前一種技術，可以利用土壤在外磁場中受感應產生的磁化強度和外加磁場強度比重完成土壤中重金屬污染的監測。因為，重金屬污染將導致土壤磁性增強，所以能夠利用土壤磁化率和地球化學元素含量進行重金屬污染表征。該技術具有無破壞性、快速、經濟和靈敏的特點，在土壤研究工作中得到了廣泛應用。但是，由于會對土壤磁化率產生影響的因素較多，因此使用該技術也無法完成污染程度及污染來源的準確判斷[1]。應用后一種技術，主要是利用原子發射光譜分析法對土壤重金屬污染進行快速、實時探測，可同時完成多種元素分析，并且只有很小幾率會對研究對象造成再污染。但作為半定量測量手段，其在監測靈敏度和檢測限上仍然有一定的局限性。

2 農田土壤重金屬污染空間估值方法

2.1 局部高值分布區劃分

在完成農田土壤重金屬污染監測的基礎上，還要對影響土壤重金屬含量變化的外源因素的空間分布信息進行獲取，以便更好的完成土壤重金屬含量分布規律的描述。為此，還要采取關聯規則、統計對比和回歸分析等方法確定外源因素，然后進行有直接影響的外源因子的提取。在此基礎上，需利用統計的半方差函數完成土壤重金屬歷史樣點空間結構提取，以便對不同元素空間變異范圍進行判斷。而通過實地取樣調查，則能完成土壤重金屬含量的局部高值分布區的劃分。

2.2 土壤單元類獲取

不同于全局地理空間的土壤重金屬空間分布，局部地理空間的土壤重金屬空間分布具有一定連續性。通過獲取土壤單元類，則能夠將全局異質空間的重金屬含量空間估值問題轉化為局部空間最優估值問題。為此，還應采取自收斂分類方法完成環境變量分類。使用譜分割方法，則可以完成景觀要素特征向量分類，從而獲得土壤單元分類。但獲得的單元類僅為粗略分類結果，還應將同為空間異質的單元類進行歸并子類，以減少分類數目。為此，還應對2個單元類包含的監測樣點的重金屬含量數據展開方差分析，以確定2個單元類是否為空間異質。

2.3 重金屬污染空間估值

針對獲得的多個土壤空間分類集，需利用土壤單元分類圖將在相同單元類中的監測樣點劃分為一類，以獲得監測樣點集。利用二分樹索引方法，則能完成空間估值方法的構建。在估值操作前，需輸入參與估值的最小估值單元數和最大搜索半徑，以完成已知位點數的估值單元搜索，用于進行未知單元的屬性值的估算。利用土壤單元類包含樣點的已知觀測值和所有樣點觀測值的均值之差和對應的權重，就可以得到未知位點的估算值。

3 結論

使用科學的土壤重金屬污染監測技術進行農田土壤重金屬污染監測，然后結合監測樣點數據進行重金屬污染的空間估值，則能進一步了解農田土壤重金屬空間分布規律，繼而更好的完成農田土壤重金屬污染的調查評估工作。

參考文獻

[1]龔海明，馬瑞峻，汪昭軍，等.農田土壤重金屬污染監測技術發展趨勢[J].中國農學通報，2013（2）：140-147.