土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用2.武漢譜尼科技有限公司，湖北省武漢市，430000摘要：近年來，隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，資源和生態(tài)環(huán)境面臨著越來越大的壓力，土壤污染的趨勢也在逐漸加劇。土壤是人類生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，是經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類賴以生存的主要自然資源之一。土壤環(huán)境污染狀況關(guān)系到我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、食品安全和人類健康。因此，國家應(yīng)大力加強(qiáng)土壤環(huán)境污染調(diào)查、評價(jià)和監(jiān)測，全面了解我國土壤生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，為土壤污染防治提供科學(xué)依據(jù)，進(jìn)一步推進(jìn)“土十條”工作。關(guān)鍵詞：土壤環(huán)境；監(jiān)測技術(shù)；發(fā)展；應(yīng)用1環(huán)境監(jiān)測的內(nèi)涵環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境執(zhí)法的重要依據(jù)，也是評價(jià)環(huán)境質(zhì)量的重要手段。20世紀(jì)初，由于放射性物質(zhì)的巨大危害以及對人體和周圍環(huán)境的巨大影響，人們開始對核材料進(jìn)行監(jiān)測。隨著工業(yè)化的快速發(fā)展，環(huán)境污染事件也越來越多。環(huán)境監(jiān)測的意義十分重要。已發(fā)展成為環(huán)境污染監(jiān)測和環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測。環(huán)境監(jiān)測過程主要包括以下步驟：現(xiàn)場調(diào)查、監(jiān)測點(diǎn)位、樣品采集、樣品加工保存、分析測試、綜合評價(jià)等。首先，環(huán)境監(jiān)測應(yīng)根據(jù)監(jiān)測目的進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查。調(diào)查內(nèi)容包括多方面，主要包括：污染源、表現(xiàn)、濃度和排放規(guī)律、水文、地理和氣象條件等數(shù)據(jù)。其次，設(shè)計(jì)采樣點(diǎn)的位置和數(shù)量，確定采樣時(shí)間和頻率，采集并保存樣品，送實(shí)驗(yàn)室分析。最后，對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，并按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綜合評價(jià)，得出監(jiān)測報(bào)告。2危害土壤污染是對我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、人民身體安全和社會生態(tài)安全的嚴(yán)重威脅，主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面：一是農(nóng)作物減產(chǎn)或污染。如果土壤受到重金屬污染，全國糧食年減產(chǎn)將超過1000萬噸，受重金屬污染影響的糧食將高達(dá)1200萬噸。二者相加，我國糧食經(jīng)濟(jì)損失將高達(dá)200億元。例如，江蘇某縣44%的耕地被重金屬污染，形成了670hm2的鎘稻田面積。二是農(nóng)產(chǎn)品出口受到嚴(yán)重阻礙。隨著中國東部經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，由于工業(yè)化速度的不斷提高，在開發(fā)區(qū)土壤中存在著60多種有機(jī)污染物，其中33.33%難降解有機(jī)化合物。嚴(yán)重影響了21世紀(jì)初我國農(nóng)作物的出口。如2003年上半年，遼寧省玉米出口量同比下降56.5%，蔬菜出口量同比下降9.6%。農(nóng)產(chǎn)品出口總量下降的原因是污染物超標(biāo)。三是土地資源短缺。我國雖然土地面積居世界第三，但人口眾多，人均耕地資源相對不足。與世界標(biāo)準(zhǔn)水平相比，只有25%，甚至有些地區(qū)低于聯(lián)合國有關(guān)組織提出的最低保障線。但據(jù)檢測，我國重金屬污染耕地已達(dá)2000萬公頃，占全國耕地總量的1/6,導(dǎo)致我國原有稀缺耕地資源短缺，嚴(yán)重影響我國農(nóng)作物生產(chǎn)。第四，土壤受到污染后，其污染不僅會通過農(nóng)作物進(jìn)入人體，還會受到風(fēng)沙天氣的影響，從呼吸系統(tǒng)進(jìn)入人體，嚴(yán)重影響人體健康。此外，土壤污染也會造成嚴(yán)重的地下水污染。3我國土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用我國土壤監(jiān)測工作始于20世紀(jì)70年代，經(jīng)過近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，取得了巨大的技術(shù)進(jìn)步。20世紀(jì)80年代，對我國土壤背景值資料進(jìn)行了檢驗(yàn)和研究。除了自主研究外，中國還引進(jìn)了大量國外先進(jìn)技術(shù)。通過自主改進(jìn)和研發(fā)優(yōu)化，我國遙感技術(shù)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅速，為土壤環(huán)境監(jiān)測的準(zhǔn)確性和效率提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，促進(jìn)了土壤環(huán)境監(jiān)測與保護(hù)的高效發(fā)展。1979年，衛(wèi)星遙感技術(shù)開始應(yīng)用于我國土壤環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域。目前，利用遙感技術(shù)對土壤物質(zhì)組成進(jìn)行定量監(jiān)測，土壤組成、特征及動態(tài)變化過程是土壤科學(xué)的重要研究方向。高光譜遙感技術(shù)為土壤環(huán)境的準(zhǔn)確、快速監(jiān)測和土地質(zhì)量評價(jià)提供了良好的技術(shù)支持，為科學(xué)施肥、農(nóng)田規(guī)范化精細(xì)化管理、土壤資源勘查和土壤科學(xué)研究做出了重要貢獻(xiàn)。我國利用高光譜遙感技術(shù)支持土壤環(huán)境監(jiān)測的成功實(shí)例很多。中國科學(xué)院利用這項(xiàng)技術(shù)成功地反演了2003年至2010年青藏高原表層土壤水分，在生態(tài)脆弱區(qū)土壤監(jiān)測方面取得了突破性的成功。高分辨率成像光譜儀能夠清晰地描述地表物質(zhì)的特性，從而可以利用遙感技術(shù)分析地表或大氣的化學(xué)成分。高光譜遙感技術(shù)的進(jìn)步將促進(jìn)土壤監(jiān)測的準(zhǔn)確性，促進(jìn)土壤環(huán)境管理的統(tǒng)一高效發(fā)展。這項(xiàng)技術(shù)在我國的研究和應(yīng)用還處于起步階段，但近年來取得了重大突破。無限傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在我國土壤監(jiān)測、軍事監(jiān)測等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前，我國已初步建立了穩(wěn)定度低、環(huán)境差異大地區(qū)土壤溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)。值得注意的是，我國已研制出一種微型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，具有穩(wěn)定性高、抗干擾能力強(qiáng)、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于農(nóng)田土壤環(huán)境的長期監(jiān)測。該技術(shù)在農(nóng)田中的應(yīng)用，將有助于促進(jìn)農(nóng)業(yè)科學(xué)化、精細(xì)化管理。通過精準(zhǔn)施肥和澆水，對農(nóng)田進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田土壤改良。同時(shí)，提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)，為生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。無限傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的自動化和規(guī)模化特點(diǎn)，有助于我們有效地監(jiān)測和保護(hù)邊遠(yuǎn)艱苦地區(qū)的土壤環(huán)境。通過遙感基礎(chǔ)與3S技術(shù)的結(jié)合，有助于實(shí)現(xiàn)高密度、多維的土壤環(huán)境信息采集，并整合多學(xué)科分析和處理技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)采集，對土壤環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和管理，可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，使我們能夠全面、及時(shí)地掌握甚至預(yù)測土壤環(huán)境狀況，提高環(huán)境監(jiān)理和環(huán)境保護(hù)的效率。除了遙感技術(shù)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)外，現(xiàn)代生物技術(shù)在土壤環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的發(fā)展也相對較快。土壤環(huán)境可以通過生物傳感器和生物探針進(jìn)行監(jiān)測和評價(jià)，生物技術(shù)可以通過基因工程控制土壤環(huán)境中的生物。此外，生物標(biāo)志物、PCR、凝膠電泳和生物芯片技術(shù)在土壤成分檢測中也發(fā)揮著重要作用。此外，激光腐蝕技術(shù)、感應(yīng)耦合技術(shù)等理化技術(shù)也廣泛應(yīng)用于土壤化學(xué)物質(zhì)的檢測，為土壤環(huán)境污染的檢測和治理提供了科學(xué)準(zhǔn)確的檢測支持。此外，水平定向鉆進(jìn)技術(shù)還有助于土壤環(huán)境監(jiān)測過程中障礙物的定向穿越，實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確到達(dá)采樣點(diǎn)，提高土壤采樣監(jiān)測效率。4土壤環(huán)境監(jiān)測的問題與對策與發(fā)達(dá)國家相比，我國土壤環(huán)境監(jiān)測存在的問題主要集中在三個(gè)方面：監(jiān)測技術(shù)相對落后、環(huán)境監(jiān)測體系存在缺陷、缺乏高質(zhì)量的環(huán)境監(jiān)測技術(shù)和管理人員。我國現(xiàn)代土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)與發(fā)達(dá)國家還有一定差距，監(jiān)測設(shè)備的穩(wěn)定性和質(zhì)量還有待提高，環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理還有待提高。此外，土壤環(huán)境監(jiān)測評價(jià)體系不完善，土壤環(huán)境保護(hù)與監(jiān)測方案不明確，使得環(huán)境保護(hù)的實(shí)施力度不夠。此外，監(jiān)測污染物的種類不能完全覆蓋當(dāng)前的污染排放。污染物種類和特征不清，將導(dǎo)致環(huán)境監(jiān)管不完善、不完善，不利于實(shí)現(xiàn)土壤生態(tài)綜合治理和保護(hù)。隨著社會的不斷發(fā)展，土壤環(huán)境變化的復(fù)雜性和特殊性越來越高。土壤環(huán)境監(jiān)測與管理需要高素質(zhì)的人才支持。目前，相關(guān)人才的配置和培養(yǎng)不到位，部分人員的專業(yè)能力不能滿足土壤監(jiān)測崗位的要求。影響土壤環(huán)境的監(jiān)測和保護(hù)效率。為科學(xué)準(zhǔn)確地監(jiān)測和管理土壤環(huán)境，應(yīng)加大對土壤監(jiān)測技術(shù)研發(fā)的投入，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，以先進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，構(gòu)建土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)共享與交流平臺，完善環(huán)境污染物清單，建立全面系統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測管理方案，加大環(huán)境監(jiān)測人才培養(yǎng)力度，加強(qiáng)科研資源和人才引進(jìn)，加強(qiáng)國際交流與合作，為土壤環(huán)境科學(xué)管理提供強(qiáng)有力的技術(shù)、體制和人才支持。結(jié)束語現(xiàn)代信息技術(shù)在土壤環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用，有效地提高了監(jiān)測效率和監(jiān)測效果。土壤數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測和傳輸，及時(shí)反饋土壤的動態(tài)變化，對了解土壤的實(shí)時(shí)狀態(tài)和變化趨勢具有重要意義。同時(shí)，促進(jìn)了土壤環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)的建立和土壤環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的形成，促進(jìn)了國家土壤環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)目標(biāo)和土壤環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的完成。參考文獻(xiàn)楊哲海，韓建峰,宮大鵬，等.高光譜遙感技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].海洋測繪,2003(6):55-