PDF下载
土壤环境污染及监测技术

​康威兰

湖南省衡阳市生态环境局常宁分局,421500

摘要: 我国土壤污染问题加重,对工业和农业的发展产生了较大的阻碍。土壤污染问题也严重威胁到食品安全。基于此,土壤修复技术成为了社会发展中的重要课题。随着各国对土壤修复技术的重视,土壤修复技术取得了较快的发展。然而,在实际的土壤治理工作中,各地环境及污染土壤类型存在差异,要求人们在进行土壤修复时,应与当地具体情况相结合,选择合适的土壤修复技术,并采取有效措施全面提高土壤质量,确保充分发挥出土壤的功能。
关键词: 土壤环境;监测技术
DOI:10.12721/ccn.2022.157087
基金资助:
文章地址:

引言

现阶段,我国的土壤环境监测事业正处于升级转型的关键时期,但对于如何高效应用新问世的高光谱遥感、无线传感等高新技术手段,来推动土壤环境监测技术体系的创新优化发展,是准确、全面反映土壤环境质量的关键,也是维持生态系统稳定运行、改善受污土壤治理效果的重要举措,本文就此展开分析研究。

1土壤环境监测技术的应用现状

1.1无线传感器网络技术

(1)无线传感器网络技术起源于信息传感技术,本质上属于一类分布式传感网络,可在各处测点安装传感器装置,并将这类传感器视为土壤环境监测体系的“末梢神经”,也是通过传感器来持续采集周边土壤环境的温度、水分、二氧化碳浓度等参数的变量值,再依托通信基站,把现场监测信号上传至自动监测站或土壤环境监测系统后台,从而实现对测区范围内土壤环境状态的大体掌握。该系统可24 h进行监测,无需监测人员前往现场开展野外作业。相比于传统人工采样技术,无线传感器网络技术的应用明显减轻了监测的工作量,这非常有利于提高监测频率和消除监测盲区。同时,还可以帮助监测人员实时掌握测区内的土壤环境情况,可在第一时间发现并上报土壤污染问题,以此为农业活动、林业活动的开展提供信息支持。例如,Intel公司在美国俄勒冈州一处葡萄园内搭建无线传感器网络,在园区内布置了大量传感器装置,而传感器的节点每隔1 min会采集一次数据,且传感器网络每隔1 h会更新一次土壤温度、土壤水分等参数数值,因此,相关人员就可以根据监测结果掌握土壤环境情况和葡萄藤生长情况,并将这些信息作为水肥管理依据,从而取得了显著的经济效益。(2)此外,也可以依托无线传感器网络技术来打造自动监测站,主要是在监测站内配置土壤pH值传感器、温度传感器、二氧化碳传感器、湿度传感器、土壤水分传感器等多种类传感器,并由监测系统远程下达控制指令,而控制传感器则持续采集与上传现场监测信号,从而实现了土壤监测站的“无人值守”的目标。因此,监测人员仅需要定期巡查自动监测站的运行情况,调节传感器精度,以及在必要的情况下前往测区现场开展野外作业即可,无需在土壤监测站中安排值守人员。

1.2声发射技术

该技术是在测区内安装单通道声发射仪等设备,启动仪器在测点附近形成小震级体波,以弹性波形式释放应变能,再由AE传感器接收声发射信号,再把声发射信号转为电信号后经过放大、机械噪声滤除处理、二次放大进行预处理后,加以分析,从中提取有关土壤环境结构与生物活动的特征量,如液桥断裂、颗粒摩擦、颗粒胶结断裂等,以此实现土壤环境监测的目的。此外,根据实际应用情况来看,声发射技术存在信号解释困难、发射源定位精度不足的局限性,所以,并未在多数土壤环境监测项目中得到广泛应用,而且,其功能定位是一项辅助监测技术,仅被用于少量土壤检测场景。对此,在声发射技术基础的上,又推出了全新的超声导波测量技术。该技术充分利用了土壤声学特性和超声导波传播特性。其工艺过程是,监测人员先在测点处凿设若干洞穴,保持各洞穴深度等同,且在洞穴内放入激励传感器与接收传感器,然后启动激励传感器向土壤中发送声信号,再由接收传感器接收声信号,最后根据信号接收的时间差、距离差来计算传播速度,以此反映土壤结构状态。

1.3电阻率技术

电阻率法属于电法勘探技术体系的一项分支技术,主要是通过观察人工建立的稳定电流场的分布规律,再按照不同岩石间的导电特性差异情况来检测土壤环境状态,这样可准确判断流体成分、含水率和岩石孔隙度等土壤物理性质。在土壤环境监测项目中,电阻率法的应用时间较长,自20世纪20年代起便得到了广泛应用。该技术有着无需采集土样,适用范围广与测量精度高的优点,但要求监测人员要把测定数值提交至实验室进行校准分析,其操作流程较为繁琐。因此,在应用此项技术时,为了保证结果准确,监测人员必须要严格按照技术规范开展各项操作,且需要提前准备感应极化发生器、比率欧姆表等工具。同时,还要在测点周边垂直打入多根接地桩,注意保持各根接地桩的等同间距,然后再通过导线连接前后接地桩,摇动比率欧姆表来测定电阻,最后根据电阻读取值和相邻桩体的间隔距离来计算土壤电阻率,或是根据电流极-电位极间距、电阻值和电位极距来计算土壤电阻率。

2优化与完善土壤修复的具体措施

2.1加强土壤污染源头防治

相关部门需要从源头对土壤污染问题进行有效防控,采取预防为主、防治结合的策略,避免有害物质进入土壤。在实际工作中,需要将调查和监测等方法相结合,掌握土壤污染的具体情况,明确污染物来源,根据具体情况有效控制废水、废渣、废气的排放。第一,严禁没有经过处理的污水灌溉农田,不使用毒性大和残留时间长的农药,严禁在农业生产中使用有机氯农药,并注意尽量采取生物病虫害防治方法。第二,要加大对农用地和建筑用地污染风险的管控力度,严格控制工业生产中三废排放。通过多措并举从源头上做好土壤污染的防治工作,有效降低土壤的污染程度。

2.2完善土壤修复方案

需要先明确土壤污染类型,并充分考虑土壤污染的渗透作用,尽量实现对水土污染的共同治理,确保达到较好的修复效果。在实际土壤修复工作开展过程中,部分地区存在易污染和难治理的特点,在具体制订修复方案时,需要结合不同土壤污染类别、土壤修复目的,以及土壤污染的程度制订科学合理的修复方案。例如,针对土壤污染严重的地区,可以将整个修复过程划分为调理减弱和恢复增效两个阶段。在调理减弱阶段,明确被污染区域中的污染成分,并采用物理手段和化学手段对土壤进行改良处理,并合理运用修复技术,清理污染区域内的有毒物质,降低污染区域内土壤的污染程度。在恢复增效阶段,可以通过提高污染区域内植被的覆盖率来优化土壤结构和土壤性质,进一步提高土壤修复工作的经济效益、社会效益和生态效益。

2.3加强土壤修复技术的研究

加强土壤修复技术研究不仅是保证土壤修复成效的重要基础,也是解决当前土壤污染的重要途径。因此,在实际工作中,相关部门需要加大对土壤修复技术的研究力度,积极借鉴国外的成功经验,重视先进设备的引进,并结合当前我国实际国情和土壤的具体条件,研究具有较强适用性、成本低及无二次污染的土壤修复技术。在实际土壤修复技术研究过程中,还要重视理论向实践的转化,积极促进研究成果在实践中的运用。

结束语

综上所述,土壤环境监测结果水平的提高,可以为土壤环境治理提供更强有力的数据支撑,并且,相关人员在实际工作时也能借助完善的工作体系进行各项工艺的调整和优化。基于此,本文通过总结环境治理的内涵和土壤污染物的特性,明确了各项监测技术的不足之处,并探讨了具体的修复技术,旨在为环境污染治理和环境科技创新的可持续发展保驾护航。