近年来,工业、农业、经济等快速发展,各种污染源也不断增加,对生态环境造成严重破坏,也对人们身体健康与社会稳定造成严重威胁,因此,减少土壤污染、保护土壤质量成为当下人们环保践行的重要举措,而土壤污染环境监测工作正是保障土壤质量的前提条件。
1.土壤污染环境监测标准方法现况
土壤污染物成分含量较为复杂,包含有机物、无机物、农药、化学肥料、寄生虫、放射性物质、病毒、病原菌等,近年来,一些抗生素、兽药、溴化阻燃剂等新型污染物也出现在土壤中,进一步增加了土壤污染环境监测难度。我国现行土壤污染监测中常用的标准方法为国家标准和环保行业标准,存在有机物、无机物、放射性、土壤理化性质及其他监测方法,其中,土壤有机物测定国家标准和环保行业标准见表1。
表1 土壤有机物测定国家标准和环保行业标准我国现行土壤有机物测定国家标准和环保行业标准较多,其中多数采用集样品前处理和分析一体的方法,样品采集处理方法也较为多样,包含微波消解、超声波、吹扫捕集等,能够有效监测有机氯农药、多氯联苯等有机物。
2.土壤污染环境监测工作中质量控制
2.1 采样、运输与制样控制
土壤的采样、运输与制样过程中质量控制好坏直接影响最终监测结果,因此必须严格按照相关土壤环境监测技术相关规范,确保各项流程标准化进行,具体流程及注意事项如下:
(1)采样地点选择,为确保采集到的样品具有同等代表性,必须根据任务要求和采样区域环境复杂性,随机、等量设置采样地点,还需要根据不同土壤种类划分工作区域[1],采样过程包含按照前期采样、正式采样和补充采样三个阶段;采样过程必须确保科学性和规范性,采样人员应当做好采样过程中拍照、记录等工作,确保样品真实可靠,已经采集好的样品,必须及时进行编码,避免编码不规范、不标准、不清晰;采样方法可根据区域土壤情况选择针对性方法,如农田采样时,应尽量避开堆肥及田埂地头,尽可能在田地中心位置;此外,还有密码平行样品、全程序空白及运输空白样品等样品质控措施,确保样品的采集与数量符合《重点行业企业用地质量控制要求》。
(2)运输流转,具体包含运输、交接与保存三方面内容,在运输前必须做好采样记录、样品标签及信息登记等工作,核对无误后将样品分类装箱;在运输过程中,对样品进行高效保护,避免交叉污染(不同检测项目的样品要分别存放,不能置放于同一个样品运输箱),根据样品特性严格控制温度,避免样品损失、遗失,在运输交接时,接样人和送样人及时进行清点核对,确保无误后签字交接,双方留存相关交接记录;在样品保存过程中,根据样品不同特质选择不同保存方法,如一些对光线较为敏感的样品需要做好避光储存工作,确保样品保存工作严谨、科学。
(3)样品制备,样品的制备在实验室中开展,实验室必须设置风干室和磨样室(包含粗磨室、细磨室),并确保风干室整洁、无尘、通风状况良好、无易挥发物质,在样品制备过程中,应当严格遵循样品制备技术标准、任务目标和样品特性,从多个角度对样品质量进行控制[2];样品在制备过程中必须避免标签混淆或者胡乱摆放的现象,避免因样品错误混合造成的样品化学性质改变;确保相应风干、磨样、过筛、装样等设备工具及容器满足样品制备要求;样品制备完成后需要预留样品在样品库中造册保存,样品保存时间执行相关土壤环境监测分析方法标准的规定,分析取用后的剩余样品也应当存放在样品库中,保存时间一般为半年。
2.2 实验室分析与管理控制
实验室内样品的分析与管理也与样品监测质量息息相关,必须做好样品分析过程中精密度、准确度控制,避免在检测分析过程中受到干扰。其中,精密度控制是指,利用特定分析程序多次分析测定均一样品所获得的测定值是否具有一致性,确保每批样品单一测定项目最少要对20%的平行样品进行测定,当样品数少于5个时,最少要测定1个平行样品;准确度控制是指,使用相关标注物质或质控样本对方法系统误差与随机误差的综合指标进行控制,确保每批平行双样质控样测定值在保证值范围内,此外,还包含还包括室内测试空白、仪器空白、准确度(样品加标、基体加标)等室内质控措施。
在对样品进行分析检测时,倘若遇到停电、停水、停气等问题,必须重新测定样品,避免样品检测质量受到影响;倘若遇到仪器故障时,如实验室分析仪器、采样仪器及相关辅助设备,需要在故障排除后重新进行测定,并且做好日常设备维护检修工作,保证仪器设备处于最佳性能状态,保证监测效率和质量;需要保障检测人员自身专业素质,尽可能减少人为失误造成的检测分析结果偏差;检测分析过程中严格执行国家标准及环保行业标准,确保测定结果科学、精准。
2.3 土壤监测中异常数据处理
土壤污染物环境监测工作中,必须明确污染物排放标准与环境质量控制标准,当监测数据出现异常,即样品检测数值处于异常高值或者异常低值,必须对样品进行复检,当复检样品过量过高,不少于该批次样品总量的10%时,需要对异常样品进行抽检,抽检过程中,必须做好以下几点:(1)检查实验室检测流程是否标准,检查精确度、空白值、精度等;(2)检查检测人员检测方法是够科学、标准,检查样品制备过程是否受到污染;(3)与周边样品数据进行比对,如若存在疑点,重新提取该地区土壤样品进行检测,比对检测数据。
3.土壤污染环境监测工作评价要点
3.1 单因子评价
单因子评价方法使用范围也较广,具有简单、直观的优势,所谓单因子评价是指将土壤中某一具体污染物实测含量与评价标准进行比对[3],可以直接根据比对出的数值大小确定某一具体污染物超标指数和超标程度,但是这种方法也容易出现计算数值偏差,原因在于单因子指数包含了污染物背景值,但不同污染物背景值在土壤中占比各不相同,这就导致评价中单因子评价结果不准确。单因子评价中主要使用的方法是分指数法,具体计算公式如下:
式中:Pi、Ci、Coi分别指代i污染物在土壤中的污染分指数(是无量纲的量);Ci中的i指代土壤中i污染物的实测含量;Coi中的i指代i污染物评价标准;当Pi≤1时,表示土壤未受污染,Pi>1时,表示土壤已经受到污染,并且Pi值越大受污染程度越严重。
此外,在对土壤中单元素重金属进行评价时,如铜元素、铝元素、镍元素及铁元素等,单因子评价方法无法真实反应土壤中实际总体污染情况。
3.2 多因子评价
多因子评价方法也叫综合指数评价方法,是在单因子评价法基础上延伸发展起来的一种方法,是当下土壤污染环境监测中主要使用的一种评价方法。这种评价方法具有综合性、全面性、客观性、丰富性特点,能够综合考虑土壤中各个环境因子,并用精准的数值表现出来,常见的多因子评价方法包含简单叠加法、算数平均法、内梅罗综合污染指数法等[4]。其中,(1)叠加法也被称为土壤污染综合指数,即将土壤中不同污染物指数进行叠加,其具体计算公式如下:
式中,P指代土壤污染综合指数;Pi指代土壤中i污染物污染指数,n指代参与评价的污染物种类数。
(2)内梅罗综合污染指数评价法,是一种兼顾极值或突出最大值的评价方法,其具体计算公式如下:
3.3 人工神经网络法
人工神经网络法(ANN,Artificial Neural Network),是一类模拟生物体神经系统的信息处理系统,由大量神经元相互连接构成,具有单层个多层之分,其中,多层也被称为MLP,即多层感知机,除了输入层和输出层外,中间具有多个隐藏层,最简单的MLP模型只包含一个隐藏层,是一个简单的三层结构模型(具体可见图1),每一层各个神经元与下一层神经元均有连接。图1 多层感知机模型
人工神经网络法具有自学习、自适应、自组织的特质,可以通过自主学习解决不确定性、非线性等问题,将其应用在土壤环境污染监测中,就必须开展一定的前期准备工作,确保该项评价法价值最大体现。具体前期准备工作包括:选择优质培训数据、建立具体网络对象、开展专业网络培训、建立仿真数据模型。相关研究表明,利用BP人工神经网路模型对土壤重金属污染进行评价,能够大大提升评价结果精度,且评价过程切实可行,具有评价过程便捷、评价结果准确的优点,具有加大市场推广价值。
4.结束语
综上,我国地域辽阔,土壤种类丰富,土壤成分繁琐,其中蕴含的污染物也较为复杂,土壤污染物监测是监测数据的主要方法,必须做好质量控制,建立质控指标体系,为后期评价提供具有代表性、准确性、可比性的数据支撑,最终为我国土壤环境监测提供一份真实、可靠的监测信息。
参考文献
[1]梁颖颖. 浅谈土壤污染环境监测的质量控制和评价方法[J]. 绿色环保建材, 2020(8).
[2]李新源. 土壤环境污染监测过程中的质量控制[J]. 化工设计通讯, 2020, v.46;No.214(04):241+266.
[3]邓正东. 对土壤环境监测质量控制问题的分析[J]. 环境与发展, 2020(4):136-137.
[4]赵起越, 夏 夜, 沈秀娥. 土壤环境监测的质量保证与质量控制[J]. 环境保护前沿, 2020, 10(4):6.