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土壤环境监测技术的现状及发展形势
詹艳春

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参考文献( GB/T 7714-2015 ) 复制

詹艳春,. 土壤环境监测技术的现状及发展形势[J]. 水土保持与应用,2023.1. DOI:10.12721/ccn.2023.157003.
摘要:
近年来,随着科技水平的提高,在土壤环境监测领域中陆续涌现出多项高新技术,因此,土壤环境的监测精度、效率得到显著提升,同时,也为我国土壤环境监测事业的发展提供了不竭动力。当前,我国土壤环境监测技术主要包括 3S 技术、生物技术、水平定向钻进技术等。未来,土壤环境监测技术将朝着快速分析、痕量检测、自动化监测等方向发展,从而提高土壤环境监测水平。本文总结了土壤污染危害等,探讨了土壤污染监测中存在的问题,并介绍了对策和发展建议。
关键词: 土壤环境监测现状发展趋势
DOI:10.12721/ccn.2023.157003
基金资助:

引言

由于粗放型的发展理念,很多的生产生活中,都造成了严重的土壤环境污染,不同类型的土壤环境污染下,对区域生态环境的危害较大,打破了固有的生态平衡。随着可持续发展概念的提出,土壤环境污染已经成为了土壤工作的重点,只有做好了土壤环境污染的监测工作,才能够从根本上实现监测结果的有效利用。我国多年的土壤环境污染工作在当下取得了显著的成就,监测技术越发多样且先进,未来还应加大在土壤环境污染监测与控制方面的投入。

1 土壤污染危害

土壤污染更是直接威胁着人类的生活与生命安全。其主要表现在:(1)加剧了土地资源的稀缺性。(2)减少作物产量。将土壤重金属污染使农作物被污染作为研究例子,国内每年因土壤重金属污染而导致的粮食减产超过1500万t,被污染的粮食达2200万t,总经济损失至少300亿元。(3)农业出口受到了阻碍。在经济快速发展的东部地区,土壤中检测到60多种有机污染物,其中近三分之一为有毒有害的持久性有机污染物。土壤污染对于国内的农产品出口有着严重的影响。(4)影响人类健康。根据研究表明,土壤污染导致食物污染,而某些疾病的发病率也与土壤问题密切相关。由于食品中镉含量过高而引起的“疼痛”症状已经开始出现,污水灌溉区部分居民有肝脾肿大,癌症发病率为对照区10倍。土壤被污染后,来自上层土壤的污染物会在风的作用下以尘埃的形式进入大气,并通过呼吸进入人体,影响人体健康。土壤污染会间接使得地下水发生污染,我国许多地区的饮用水就会发生污染,影响人们的健康。

2 土壤环境监测技术应用

2.1 水平定向钻进技术

在实际应用中,主要是由监测人员操纵钻机在测区内测点部位钻设孔洞,需在钻头后侧安装传感器,从而持续采集孔壁周边土体的环境参数,然后再将从钻孔内采集的土样送至实验室进行化验分析,同时,在孔洞内放置的传感器会连续性或不定期进行检测。根据实际应用情况来看,应用水平定向钻进技术,很好地解决了传统监测技术难以采集地表深层土样与监测深层土壤环境情况的技术难题。此外,水平定向钻进技术还可用于土壤环境治理项目,可搭配ISB原位生物注气、SVE土壤蒸汽抽取-注气法等土壤修复技术来实现治理目的。例如,搭配应用ISB法,先操纵钻机在受污染的土壤区域钻设适当孔径、孔深的孔洞,然后自孔洞向深层土壤中注入空气,以提供微生物生长繁殖所需的营养物质,促进微生物有效降解土壤中分布的污染物,这样既实现了土壤污染治理目的,又有效修复了深层受污染的土壤。

2.2 生物技术

生物技术在土壤环境监测中的应用时间并不长,但已经展现出良好的应用效果。生物技术主要对土壤环境中的微生物、生物细胞等进行监测,并将监测结果上传到信息系统中,再通过数据分析了解土壤质量情况。目前常用的生物技术包括聚合酶链式反应(PCR)技术、芯片植入技术、生物大分子标记技术等。PCR技术是用于放大扩增特定的脱氧核糖核酸(DNA)片段的分子生物学技术,其可以看作是生物体外的特殊DNA复制,只要从生物中分离出一点DNA,就能通过PCR技术进行放大处理。当前,我国对PCR技术的应用不断增多。采用不对称PCR技术对土壤中的肠道病原菌进行监测,首先通过该技术获得单链DNA,并对样品进行荧光标记,再进行寡核苷酸芯片杂交,和常规PCR技术相比,不对称PCR技术具有较高的监测效率。

2.3 遥感技术

通过土壤生物的特点差异来进行信号识别的,因为不用的生物在电磁波作用下将会产生不同的信号,经由光谱分析的方式,也就可对相关物体开展全面的判断,根据对这些结果的分析,也就可确定土壤环境在不同时间内所呈现出的变化规律。遥感技术下可通过红外线的方式来进行污染物的确定,如果在土壤环境污染监测中采用的是遥感技术,所配备的监测系统中包含有遥感器、监控平台、信息传输设备,经由遥感器的配置,可发挥遥感器的拍摄、扫描功能,所得到的图像信息可得到专业化处理,经由处理后,对地面特征的识别更为便捷。但在技术不断进步的今天,遥感技术包含了越来越多的类型,如可见光遥感、红外遥感和X射线,在具体的监测过程中采取什么方式,可结合对土壤环境污染的考察来选择。

3 土壤环境监测技术发展趋势

3.1 智能化发展

需要组合应用GIS空间分析、无线传感器网络、样品编码等多项技术手段,这样就可以由智能系统全过程的控制土壤监测质量,以此为监测数据的真实性、准确性、完整性提供一定保障。例如,在点位布设环节,就可依托GIS空间分析技术来锁定测点,并识别、分析测点三维坐标的位置是否准确,有效避免了因错误采集土样而导致监测结果不具备代表性。而在样品编码环节,要实施“采测分离”制度,可由系统根据特定规则生成编码,然后把编码随机分配到所采集的土样上,使土样成为“盲样”,这样就可以最大程度地减小人为因素对土样监测结果造成的影响。此外,还可以在土壤环境监测系统中增设智能决策功能,可由系统根据所采集的环境监测数据来判断土壤的环境情况,而且,在检测到土壤环境恶化、污染程度加剧时,能自动提高传感器等终端感知设备的检测频率。

3.2 自动化监测

我国很多地方开展的土壤环境监测属于事后监测,即发现土壤质量存在问题后才进行土壤环境监测,了解土壤污染源及污染程度,再采取措施进行治理。如果没有及时发现土壤污染,这种事后监测很有可能给人体健康带来潜在威胁。信息时代,开展事前监测、及早发现和预防土壤污染成为可能。随着大数据、云计算等技术的广泛应用,将这些技术应用到土壤环境自动监测中,构建土壤环境自动监测系统,能够实现土壤污染的预防。一旦监测到土壤环境指标出现异常,系统会自动发出警报,提醒相关人员采取应对措施。另外,土壤环境自动监测系统也能自动收集和分析土壤环境指标信息,为土壤污染治理提供可靠的数据支持。

4 结束语

随着监测仪器精密程度的不断增强和环境管理水平的提高,各种快速监测智能化设备的普及应用,我们的土壤环境监测能力也在不断加强。不过,在提升土壤监测水平方面,我们还有很长的路要走,只有及时更新监测标准,完善监测体系,加强对监测人员的培训和监督力度等,土壤环境的监测才能迈向更高的水平。

参考文献:

[1] 李烨.浅析土壤环境污染监测技术的应用[J].资源节约与环保,2020(08):52.

[2] 陈志,王志.土壤环境监测技术综述[J].资源节约与环保,2020(08):58.

[3] 张艳.土壤环境监测技术的发展及应用[J].科技风,2020(16):153.

[4] 高燕哺,王建英,赵颖,赵辉,吉军凯.土壤环境监测技术现状分析[J].绿色环保建材,2020(06):46+49.

[5] 陆琳.我国土壤环境监测技术的现状及发展趋势[J].资源节约与环保,2020(05):57.

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