環(huán)境監(jiān)測(cè)中地下水和土壤監(jiān)測(cè)要點(diǎn)研究

姜兆禮 王燕 李紅獅

摘要：現(xiàn)階段，為了調(diào)查周邊環(huán)境，相關(guān)人員結(jié)合實(shí)際情況開展環(huán)境監(jiān)測(cè)。在監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)，地下水以及土壤作為容易受污染的對(duì)象，也是環(huán)境監(jiān)測(cè)的主要對(duì)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(diǎn)，在一定程度上制約監(jiān)測(cè)結(jié)果。在此背景下，技術(shù)人員加強(qiáng)對(duì)土壤以及地下水監(jiān)測(cè)的重視，分析其監(jiān)測(cè)難點(diǎn)和要點(diǎn)，保證監(jiān)測(cè)作業(yè)的順利開展。

關(guān)鍵詞：環(huán)境監(jiān)測(cè)；地下水；土壤；地質(zhì)環(huán)境

DOI：10.12433/zgkjtz.20240352

環(huán)境監(jiān)測(cè)作為對(duì)地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行狀況調(diào)查的作業(yè)，需要專業(yè)的技術(shù)人員借助專業(yè)的設(shè)備對(duì)區(qū)域內(nèi)的各項(xiàng)地質(zhì)狀況進(jìn)行信息收集，為后續(xù)的作業(yè)提供精準(zhǔn)的資料。地下水以及土壤作為環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)象之一，由于具有一定的隱蔽性及復(fù)雜性，對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)存在一些難點(diǎn)，在一定程度上制約相關(guān)作業(yè)的落實(shí)。在此背景下，監(jiān)測(cè)人員結(jié)合環(huán)境監(jiān)測(cè)的實(shí)際需求，對(duì)地下水以及土壤進(jìn)行詳細(xì)分析。研究監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)存在的難點(diǎn)以及制約因素，然后有針對(duì)性地制定監(jiān)測(cè)策略，以保證地下水以及土壤監(jiān)測(cè)的精準(zhǔn)度。本文從環(huán)境監(jiān)測(cè)入手，分析地下水以及土壤監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)難點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際分析監(jiān)測(cè)要點(diǎn)，推動(dòng)環(huán)境監(jiān)測(cè)行業(yè)的發(fā)展。

一、環(huán)境監(jiān)測(cè)、地下水環(huán)境及土壤監(jiān)測(cè)概述

（一）環(huán)境監(jiān)測(cè)的概念

環(huán)境監(jiān)測(cè)是對(duì)自然環(huán)境和人工環(huán)境中各種因素進(jìn)行系統(tǒng)觀測(cè)、測(cè)量和評(píng)估的過程。它的目的是了解環(huán)境質(zhì)量、監(jiān)測(cè)污染物排放和傳播、評(píng)估環(huán)境影響，并提供科學(xué)依據(jù)支持環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展。現(xiàn)階段，環(huán)境監(jiān)測(cè)包括大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)、水環(huán)境監(jiān)測(cè)、土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)、噪聲環(huán)境監(jiān)測(cè)以及生物多樣性監(jiān)測(cè)等方面。在作業(yè)環(huán)節(jié)，環(huán)境監(jiān)測(cè)通過采集樣品并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，或者使用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)。

近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，環(huán)境監(jiān)測(cè)也開始應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算和數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、精細(xì)化和智能化的監(jiān)測(cè)方法，提高監(jiān)測(cè)效率和準(zhǔn)確性。這對(duì)環(huán)境保護(hù)具有重要意義，有助于制定科學(xué)的政策和管理措施。

（二）地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)

地下水監(jiān)測(cè)是指對(duì)地下水資源進(jìn)行觀測(cè)、測(cè)量和評(píng)估的過程，以了解地下水的質(zhì)量、數(shù)量和變化趨勢(shì)，為地下水資源保護(hù)和合理利用提供科學(xué)依據(jù)。地下水監(jiān)測(cè)通過設(shè)置監(jiān)測(cè)井、采集地下水樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

（三）土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)

土壤監(jiān)測(cè)是指對(duì)土壤性質(zhì)、質(zhì)量和污染情況進(jìn)行觀測(cè)、測(cè)量和評(píng)估的過程。通過土壤監(jiān)測(cè)，了解土壤的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性，以及評(píng)估土壤的肥力、污染程度和適宜用途，為土壤保護(hù)和農(nóng)田管理提供科學(xué)依據(jù)。土壤監(jiān)測(cè)能夠保護(hù)土壤資源、預(yù)防土壤污染、提高土壤肥力和農(nóng)田管理效果，它為土壤改良、施肥和植物種植提供依據(jù)，有助于推動(dòng)土地利用率。

二、地下水與土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)的必要性

土壤和地下水監(jiān)測(cè)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中具有重要的地位，其必要性主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：一是污染源識(shí)別和管控，通過監(jiān)測(cè)土壤和地下水的污染程度和污染物遷移情況，及早發(fā)現(xiàn)潛在的污染源，并采取管控措施來防止污染擴(kuò)散和進(jìn)一步影響；二是生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和生物多樣性維護(hù)，通過對(duì)土壤和地下水的監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)中存在的問題，為生物多樣性保護(hù)和生態(tài)系統(tǒng)管理提供科學(xué)依據(jù)；三是環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和應(yīng)急響應(yīng)，土壤和地下水的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是評(píng)估環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和制定應(yīng)急響應(yīng)措施的重要依據(jù)。通過監(jiān)測(cè)土壤和地下水的質(zhì)量和污染狀況，識(shí)別潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)采取措施應(yīng)急處理，保障公眾健康和環(huán)境安全。

三、環(huán)境監(jiān)測(cè)中地下水與土壤監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)

（一）土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)

在環(huán)境監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)，土壤監(jiān)測(cè)作業(yè)的落實(shí)還需要進(jìn)行特點(diǎn)研究。一是多指標(biāo)、綜合性的特點(diǎn)，土壤是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，土壤監(jiān)測(cè)需要考慮多種指標(biāo)，如土壤理化性質(zhì)、養(yǎng)分含量、有機(jī)污染物、重金屬等。這些指標(biāo)相互關(guān)聯(lián)，通過綜合分析評(píng)估土壤的肥力、健康狀況和污染程度。二是非均質(zhì)性的特點(diǎn)。土壤在空間上和深度上都存在很大的非均質(zhì)性，不同地點(diǎn)和深度的土壤特性存在較大的差異。因此，土壤監(jiān)測(cè)需要采用合適的采樣方法和采樣點(diǎn)布局，以保證監(jiān)測(cè)結(jié)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(dòng)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(zhǎng)的停留時(shí)間，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人類健康造成潛在風(fēng)險(xiǎn)。因此，土壤監(jiān)測(cè)既要關(guān)注土壤中的現(xiàn)有污染物，也要預(yù)測(cè)未來的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

（二）地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)

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(cè)和采樣。地下水監(jiān)測(cè)通過鉆井或井筒等手段獲取樣品，因此監(jiān)測(cè)工作比較隱蔽且技術(shù)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(dòng)受到地質(zhì)結(jié)構(gòu)和水文地質(zhì)條件的影響，因此，地下水監(jiān)測(cè)需要在不同地點(diǎn)建立監(jiān)測(cè)井網(wǎng)或監(jiān)測(cè)站，以涵蓋不同地區(qū)的地下水狀況。

三是動(dòng)態(tài)性。地下水的水量和水質(zhì)都是動(dòng)態(tài)變化的，受到季節(jié)、降雨和地下水補(bǔ)給等因素的影響。地下水監(jiān)測(cè)需要長(zhǎng)期、連續(xù)觀測(cè)，以了解地下水的季節(jié)性和年際性變化，并監(jiān)測(cè)污染物的遷移和衰減過程。

四是污染反應(yīng)靈敏性，地下水是重要的飲用水源和生態(tài)系統(tǒng)的供水來源，對(duì)人類健康和環(huán)境保護(hù)至關(guān)重要。地下水監(jiān)測(cè)可以及早發(fā)現(xiàn)問題，并對(duì)污染源進(jìn)行準(zhǔn)確定位和管控，具有較高的靈敏度和反應(yīng)能力。需要采取合適的監(jiān)測(cè)方法和技術(shù)手段，以確保地下水監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。

四、環(huán)境監(jiān)測(cè)中地下水和土壤監(jiān)測(cè)的難點(diǎn)

土壤與地下水監(jiān)測(cè)存在一些難點(diǎn)，制約監(jiān)測(cè)作業(yè)的落實(shí)。

一是采樣和分析困難，土壤和地下水的監(jiān)測(cè)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(zhì)性，采樣點(diǎn)的選擇和采樣方法的確定具有挑戰(zhàn)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(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。

二是數(shù)據(jù)解釋復(fù)雜，土壤和地下水是復(fù)雜的媒介，受到多種因素的影響，如土壤類型、水文地質(zhì)條件、氣候等。因此，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的解釋和評(píng)估相對(duì)復(fù)雜，需要綜合考慮多個(gè)變量之間的關(guān)系，并使用適當(dāng)?shù)哪Ｐ秃头椒▉矸治龊徒忉寯?shù)據(jù)。

三是監(jiān)測(cè)成本高昂，需要建立監(jiān)測(cè)井網(wǎng)或監(jiān)測(cè)站，并持續(xù)進(jìn)行采樣和測(cè)試工作，這需要投入大量的人力、物力和財(cái)力。特別是在大范圍調(diào)查中，監(jiān)測(cè)成本往往較高，對(duì)資源的需求較大。

四是污染源識(shí)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(yè)廢水排放、農(nóng)藥使用、垃圾填埋等。溯源和識(shí)別污染源的過程復(fù)雜，需要綜合利用環(huán)境化學(xué)、同位素追蹤、數(shù)值模擬能力等方法推斷和確認(rèn)污染源，對(duì)調(diào)查人員具有一定的專業(yè)知識(shí)需求。這些難點(diǎn)的存在直接影響環(huán)境監(jiān)測(cè)作業(yè)的開展，需要結(jié)合實(shí)際情況分析與治理。

五、環(huán)境監(jiān)測(cè)中地下水和土壤監(jiān)測(cè)要點(diǎn)

（一）監(jiān)測(cè)流程的把握

一是監(jiān)測(cè)目標(biāo)確定，在地下水與土壤監(jiān)測(cè)時(shí)，首先需要確定監(jiān)測(cè)的目標(biāo)和目的。明確所關(guān)注的污染物種類、監(jiān)測(cè)區(qū)域范圍以及監(jiān)測(cè)頻率等。

二是選取監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，選擇合適的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位非常重要。監(jiān)測(cè)點(diǎn)位應(yīng)該覆蓋可能存在污染或受到人類活動(dòng)影響的區(qū)域，考慮到地理、地質(zhì)、水文地質(zhì)等因素，并參考相關(guān)監(jiān)測(cè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行點(diǎn)位設(shè)置。

三是科學(xué)采樣與分析。采樣方法應(yīng)符合規(guī)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(yīng)代表性和數(shù)量充足。對(duì)采樣的地下水和土壤樣品進(jìn)行必要的標(biāo)識(shí)、封存、保存，并送往合格的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，使用準(zhǔn)確、敏感度高的分析方法進(jìn)行污染物濃度的測(cè)定。

四是數(shù)據(jù)記錄與管理，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的記錄和管理是環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)一記錄和整理，包括采樣信息、分析結(jié)果等。同時(shí)，建立科學(xué)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，確保數(shù)據(jù)的完整性、可靠性和可追溯性。

五是數(shù)據(jù)分析與評(píng)估，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析和評(píng)估是環(huán)境監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵步驟。通過應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法、地理信息系統(tǒng)（GIS）等工具，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)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(shì)，評(píng)估土壤和地下水環(huán)境質(zhì)量，并輔助制定環(huán)境保護(hù)措施和管理決策。通過科學(xué)規(guī)范的監(jiān)測(cè)工作，及時(shí)了解地下水和土壤環(huán)境質(zhì)量狀況，并為環(huán)境保護(hù)和管理提供科學(xué)依據(jù)。地下水現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)如圖1、圖2所示。

（二）監(jiān)測(cè)方法的選擇

一是綜合監(jiān)測(cè)策略。綜合考慮地下水和土壤的特點(diǎn)以及污染源的性質(zhì)和分布情況，制定全面的監(jiān)測(cè)策略。包括選擇監(jiān)測(cè)指標(biāo)、確定監(jiān)測(cè)頻率、確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)位等，確保監(jiān)測(cè)工作有效。二是網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)，要采用網(wǎng)格化布點(diǎn)方法，將監(jiān)測(cè)區(qū)域劃分為網(wǎng)格，并在每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，以實(shí)現(xiàn)全面覆蓋。通過網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)獲得更全面的地下水和土壤質(zhì)量信息，并發(fā)現(xiàn)局部的污染點(diǎn)。三是污染源周邊監(jiān)測(cè)，對(duì)于已知的或可能存在污染源的區(qū)域，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)頻率和密度，重點(diǎn)關(guān)注污染源周邊的情況，這有助于及早發(fā)現(xiàn)和控制污染擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)。四是長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，地下水和土壤的質(zhì)量狀況可能存在季節(jié)性或周期性變化，通過連續(xù)監(jiān)測(cè)和跟蹤分析，獲取更準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)，揭示潛在的環(huán)境問題，并及時(shí)采取措施。

（三）監(jiān)測(cè)設(shè)備與技術(shù)控制

在地下水與土壤的監(jiān)測(cè)中，技術(shù)設(shè)備直接影響監(jiān)測(cè)質(zhì)量，需要相關(guān)人員加強(qiáng)對(duì)技術(shù)的重視。

第一，采樣技術(shù)的選擇，監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)是采集樣品進(jìn)行分析。采樣技術(shù)包括傳統(tǒng)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(shí)驗(yàn)室分析技術(shù)。通過實(shí)驗(yàn)室分析測(cè)定地下水和土壤樣品中的污染物濃度。常見的實(shí)驗(yàn)室分析技術(shù)包括氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用、液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用、原子吸收光譜（AAS）等，能夠?qū)τ袡C(jī)物和無機(jī)元素等進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)定。

第三，現(xiàn)場(chǎng)快速監(jiān)測(cè)技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)快速、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)需求，現(xiàn)場(chǎng)快速監(jiān)測(cè)技術(shù)逐漸得到應(yīng)用。例如，使用便攜式光譜儀器進(jìn)行即時(shí)的光譜分析，利用電化學(xué)傳感器快速測(cè)量等。

第四，地球物理勘測(cè)技術(shù)。地球物理勘測(cè)技術(shù)通過測(cè)量地下的物理參數(shù)來推測(cè)地下水和土壤的性質(zhì)。常見的地球物理勘測(cè)技術(shù)包括電法、磁法、地震勘探等，能夠提供地下介質(zhì)的信息。

第五，同位素技術(shù)。同位素技術(shù)可用于追蹤和溯源污染物的來源和流動(dòng)路徑。通過測(cè)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(kuò)散的情況。

第六，遙感技術(shù)。利用衛(wèi)星或航空遙感技術(shù)，獲取大范圍的地表覆蓋信息和變化。通過對(duì)遙感數(shù)據(jù)的解譯和分析，推斷土壤質(zhì)地、植被覆蓋、水體分布等，為監(jiān)測(cè)提供輔助信息。根據(jù)具體監(jiān)測(cè)目的和需求，靈活選擇合適的技術(shù)或?qū)⒍喾N技術(shù)相結(jié)合，以提高監(jiān)測(cè)效果和數(shù)據(jù)的可靠性。

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作者簡(jiǎn)介：姜兆禮（1968），男，山東省威海市人，大專，環(huán)境監(jiān)測(cè)工程師，研究方向?yàn)楣潭ㄎ廴驹幢O(jiān)測(cè)。