土壤環境監測技術的發展及應用

張卓　周淵海

對于人類文明的生存與發展而言，土壤是最為重要的物質基礎之一，這就使得土壤環境的整改與優化工程成為環境保護工作中的重點內容。而基于對土壤環境監測技術的運用，可以對土壤污染問題進行精準調查與把握，從而使相關部門可以采取針對性措施，實現對土壤環境問題的有效監測。

1 土壤環境監測技術的內涵

環境監測的重要目的是通過采取一定的措施，來對影響環境質量的因素進行監測，從而對環境的污染程度以及變化趨勢進行確定。而環境監測的結果也是在展開環境執法以及質量評估工作時的重要參考依據。在近代工業的快速發展過程中，環境污染物在數量與種類上表現出了不同程度的增長，嚴重威脅人類的健康生活。這就使對污染物的排放量進行檢查，并把握環境質量的變化趨勢，對于保護環境有著十分有效的推動作用。而土壤環境監測的主要內容是對影響土壤環境因素的相關代表內容進行測定，最終來獲取相應的環境變化趨勢。而在進行土壤污染環境監測的過程中，一般優先監測的主要是汞、鎘、鉛、砷等無機污染物和有機氯農藥、多環芳烴等生物活性物質，這類對于人群健康以及生態平衡有著嚴重影響的污染物[1]。而不同的土壤環境質量也需要采取不同手段來進行檢查，以此來確保土壤污染控制防治的效果與綜合質量。

2 現階段我國土壤環境監測技術的發展狀態

雖然我國的土壤監測技術發展相對較晚，但在不斷的發展過程中，我國的土壤監測技術也得到了迅速的發展。在土壤環境監測自動化的大背景下，我國在對外國技術進行引進的同時，也在不斷對自身的技術進行發展。而當前我國發展速度較快的土壤環境監測技術主要有遙感技術、無線紅外傳感器網絡技術等內容，并且在對痕量元素進行分析的過程中，分析化學與物理化學等監測手段的運用也越來越廣泛。以“3S”技術為例，其是通過地理信息系統、全球定位系統、遙感技術三項主要技術與其他新興技術之間的配合應用來予以實現的，能夠對土壤信息進行快速采樣與分析，并使土壤的環境狀況可以得到快速的掌握。

而基于無線傳感技術，其所獲得的監測數據也能夠快速的傳送到監測中心，使技術人員能夠以此為依據，來實現對土壤環境溫度、濕度等因素的在線控制。同時，在生物科技不斷發展的背景下，生物技術在環境領域中的應用得到了深入的強化。此外，由于我國土壤環境監測技術的起步相對較晚，這使得我國的土壤環境監測技術在實際應用的過程中與發達國家相比仍然存在較為明顯的差距。比如，土壤監測的過程中缺乏一套科學且完成的監測體系、大型儀器設備落后、部分監測設備依賴進口等問題。

3 土壤環境監測技術的應用分析

3.1 化學分析技術

通常土壤污染物可以劃分為兩個大的類別，一類是以重金屬、鹽類、放射性元素化合物以及含砷、硒、氟化合物等污染物為主的無機污染物。一類是以有機農藥、酚類、氰化物、石油以及城市污水、污泥中的有害微生物為主的有機污染物[2]。而對無機元素進行分析的過程中，較為常見的化學分析法主要為原子吸收光譜、電感耦合等離子法、原子熒光、X射線熒光光譜法等技術。其中在原子吸收光譜法應用于土壤環境監測技術后，可以發現其在進行監測的過程中，具有準確度高、分析干擾少以及測定范圍廣等特點。而電感耦合等離子體法，雖然具有檢出限制低、能夠進行多元素同時測定，但在使用的過程中由于相關設備較為昂貴、操作與維護費用高等問題，使得其在具體應用的過程中，需要與其他檢測方法一同進行聯用，從而實現對檢測效果的提升。

3.2 現場快速分析技術

在土壤監測的過程中現場快速分析主要用于對無機重金屬元素的分析與檢測，其中較為常見的主要有激光誘導擊穿光譜法、免疫分析法、酶抑制法、生物傳感器法等模式，其能夠在進行大規模采樣的過程中，把握好數據的時效性，以避免大規模采樣、樣品運輸、人力物力消耗等問題，實現對監測成本的有效控制。同時，在進行土壤重金屬檢測的過程中，生物傳感器是當前國內外重點研究的一個新熱點，但由于其在使用的過程中會受到生物活性以及生產環境等因素的影響，因此其在國內的應用受到了一定的限制。而在對土壤中的有機污染物進行分析檢測的過程中，激光誘導熒光光譜技術的應用，能實現對土壤中油類污染物、多環芳污染物與有機農藥污染物的精準檢測，并且在應用的過程中表現出了高靈敏度、高效率、操作便捷的特點。此外，我國相關技術專家設計并研制的表面等離子體共振傳感自動檢測系統，在現場快速分析的應用過程中，針對土壤有機污染物中的草甘膦進行檢測時，也在實時檢測的過程中，表現出了高靈敏度的特征。

3.3 生物技術

在現階段我國在進行土壤環境質量以及土壤污染修復研究的過程中，所采用的生物技術主要為能夠用于研究土壤微生物群落結構多樣性變化，能夠實現對土壤微生物與功能基因豐富程度以及土壤的物理與化學性質進行判斷與測量的熒光定量PCR技術。而在生物技術中，生物修復技術的運用也同樣普遍，其能夠在完成對土壤監測后，采取相應的針對性措施，利用生物體內部的生物代謝反應或生物合成產物來實現對土壤污染物的有效去除，從而實現對被污染土壤的治理與修復。并且生物修復技術在實際應用中，具有操作費用低、修復效果好以及能夠實現原位處理等方面的優點。

3.4 信息技術

隨著網絡通信技術的不斷發展，土壤檢查的過程中信息技術的應用也越來越普遍。而在現階段中應用較為普遍的信息技術通常為3S 技術、Zig Bee無線傳感技術、計算機軟件技術、數據庫技術等技術。從特點上來看，在將信息技術應用于土壤環境監測的過程中，各類信息技術均能夠實現對土壤環境的動態監測。同時，在進行土壤質量數據監測管理的過程中，單一的使用某一項技術已經難以實現對相關土壤監測數據進行獲取相關條件以及要求。為此，需要在進行土壤環境管理與監測系統的設計的過程中，建立起相應的信息查詢與信息交互模塊，從而在實際應用的過程中，能夠在對目標數據進行快速提取、統計與分析的同時，實現地圖可視化信息與數據性信息之間的完全交互，令相關管理與監測人員能夠以此基于對管理系統的優化，更加便捷與精準的對地圖上的各個采樣點以及查詢結果數據的聯系進行把握，使整體監測工作的效率得到保障。而GIS技術的優化也同樣可以實現對土壤環境監測效果的明顯提升。例如，基于在GIS技術中對空間分析技術與可視化技術的結合，便能夠利用土壤元素作為調查的對象，并基于對數據空間統計方法以及模糊綜合評價法的運用，融入到農業地質環境監測過程中，實現對土壤化學特性的監控與分析。而Arc GIS 10.2 軟件中所具備的Summriz功能也可以實現對土壤的養分進行監測，從而為地質環境優化與監管工作展開提供科學且合理的技術依據[3]。

4 結論

綜上所述，土壤環境監測技術的應用，主要是為了服務于環境保護以及環境治理等方面。而在土壤環境技術應用的過程中，較為普遍幾類技術分別為化學分析技術、現場快速分析技術、生物技術以及信息技術，而通過對相關技術的合理選用，便能夠實現對土壤環境狀態的有效監測。

參考文獻：

[1]張艷.土壤環境監測技術的發展及應用[J].科技風，2020 （16）：153.

[2]羅曉艷.土壤環境監測技術的發展及應用[J].環境與發展， 2019，31（10）：151-152.

[3]杜保儆.土壤環境污染監測技術的應用發展現狀[J].科技經濟導刊，2019，27（14）：124+203.

作者簡介：

張卓（1986- ），女，江蘇省張家港市，漢族，大學本科，工程師。

周淵海（1985- ），男，江蘇省張家港市，漢族，大學本科，工程師。