張媛媛

（陜西省環(huán)境調(diào)查評(píng)估中心，陜西 西安 710054）

現(xiàn)階段，我國(guó)的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)事業(yè)正處于升級(jí)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，但對(duì)于如何高效應(yīng)用新問世的高光譜遙感、無線傳感等高新技術(shù)手段，來推動(dòng)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)體系的創(chuàng)新優(yōu)化發(fā)展，是準(zhǔn)確、全面反映土壤環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵，也是維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、改善受污土壤治理效果的重要舉措，本文就此展開分析研究。

1 土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 高光譜遙感技術(shù)

（1）高光譜遙感屬于遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)體系中的一項(xiàng)分支技術(shù)，通過連續(xù)性較窄光譜通道來監(jiān)測(cè)土壤環(huán)境，并根據(jù)所收集的光譜波段信息分析結(jié)果來準(zhǔn)確掌握土壤環(huán)境結(jié)構(gòu)情況、測(cè)定土壤物質(zhì)組分，如可準(zhǔn)確區(qū)別高嶺土與明礬石。此項(xiàng)技術(shù)起源于衛(wèi)星遙感技術(shù)和成像光譜技術(shù)，是通過控制成像光譜儀來生成若干成像像元在10 nm區(qū)間內(nèi)的成像波段，并把這類成像波段集中在同一光譜區(qū)內(nèi)保持連續(xù)分布狀態(tài)，且在探測(cè)地物時(shí)將所采集的連續(xù)光譜信號(hào)作為光譜曲線，再根據(jù)光譜曲線變化情況和波譜空間差異情況來準(zhǔn)確描述的目標(biāo)物，最終實(shí)現(xiàn)土壤監(jiān)測(cè)的目的。

（2）根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況來看，自2003年起，以中國(guó)科學(xué)院為首的多家機(jī)構(gòu)單位都廣泛應(yīng)用了高光譜遙感技術(shù)，并在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)、土壤分類填土、農(nóng)業(yè)變量施肥、基礎(chǔ)土壤學(xué)研究等多個(gè)領(lǐng)域中均取得了顯著的應(yīng)用成果，其監(jiān)測(cè)結(jié)果中同時(shí)涵蓋空間、光譜與輻射信息。此外，在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中，還可以運(yùn)用高光譜遙感技術(shù)來完成土地覆蓋監(jiān)測(cè)、濕地資源監(jiān)測(cè)、土壤重金屬含量監(jiān)測(cè)、植被污染監(jiān)測(cè)等多項(xiàng)任務(wù)。

（3）相比于其他監(jiān)測(cè)技術(shù)，高光譜監(jiān)測(cè)技術(shù)的價(jià)值主要體現(xiàn)在，可強(qiáng)化地物分辨識(shí)別能力、增加成像通道、提取生物物理化學(xué)參數(shù)和定量分析四個(gè)方面。其一，在地物分辨識(shí)別方面，由于成像通道增多與光譜波段變窄，監(jiān)測(cè)人員可通過觀察波譜空間的變化情況來準(zhǔn)確區(qū)分地物以及確定地物類別，這也是傳統(tǒng)低光譜遙感技術(shù)無法做到的。其二，在增加成像通道方面，是通過可用成像通道數(shù)量的明顯增多，使監(jiān)測(cè)人員根據(jù)任務(wù)要求、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目類型來靈活選用光譜，并在一次作業(yè)中可識(shí)別分析大量的目標(biāo)物，起到擴(kuò)大技術(shù)的應(yīng)用范圍、簡(jiǎn)化監(jiān)測(cè)流程的作用。其三，在參數(shù)提取方面，可在高光譜遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果中同時(shí)提取生物、化學(xué)、物理等層面的參數(shù)值，這樣就擺脫了遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)范圍的限制，如可用于完成森林資源監(jiān)測(cè)等任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了提取植被葉綠素a、纖維素等生化參數(shù)。其四，在定量分析方面，可依據(jù)準(zhǔn)確數(shù)據(jù)等形式來展現(xiàn)監(jiān)測(cè)結(jié)果，無需監(jiān)測(cè)人員根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行主觀判斷，是以量化分析方式取代傳統(tǒng)定性分析方式，減小了人為因素對(duì)監(jiān)測(cè)精度、結(jié)果真實(shí)性造成的影響。

1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

（1）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)起源于信息傳感技術(shù)，本質(zhì)上屬于一類分布式傳感網(wǎng)絡(luò)，可在各處測(cè)點(diǎn)安裝傳感器裝置，并將這類傳感器視為土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)體系的“末梢神經(jīng)”，也是通過傳感器來持續(xù)采集周邊土壤環(huán)境的溫度、水分、二氧化碳濃度等參數(shù)的變量值，再依托通信基站，把現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)信號(hào)上傳至自動(dòng)監(jiān)測(cè)站或土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)區(qū)范圍內(nèi)土壤環(huán)境狀態(tài)的大體掌握。該系統(tǒng)可24 h進(jìn)行監(jiān)測(cè)，無需監(jiān)測(cè)人員前往現(xiàn)場(chǎng)開展野外作業(yè)。相比于傳統(tǒng)人工采樣技術(shù)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用明顯減輕了監(jiān)測(cè)的工作量，這非常有利于提高監(jiān)測(cè)頻率和消除監(jiān)測(cè)盲區(qū)。同時(shí)，還可以幫助監(jiān)測(cè)人員實(shí)時(shí)掌握測(cè)區(qū)內(nèi)的土壤環(huán)境情況，可在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并上報(bào)土壤污染問題，以此為農(nóng)業(yè)活動(dòng)、林業(yè)活動(dòng)的開展提供信息支持[1]。例如，Intel公司在美國(guó)俄勒岡州一處葡萄園內(nèi)搭建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，在園區(qū)內(nèi)布置了大量傳感器裝置，而傳感器的節(jié)點(diǎn)每隔1 min會(huì)采集一次數(shù)據(jù)，且傳感器網(wǎng)絡(luò)每隔1 h會(huì)更新一次土壤溫度、土壤水分等參數(shù)數(shù)值，因此，相關(guān)人員就可以根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果掌握土壤環(huán)境情況和葡萄藤生長(zhǎng)情況，并將這些信息作為水肥管理依據(jù)，從而取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

（2）此外，也可以依托無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來打造自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，主要是在監(jiān)測(cè)站內(nèi)配置土壤pH值傳感器、溫度傳感器、二氧化碳傳感器、濕度傳感器、土壤水分傳感器等多種類傳感器，并由監(jiān)測(cè)系統(tǒng)遠(yuǎn)程下達(dá)控制指令，而控制傳感器則持續(xù)采集與上傳現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了土壤監(jiān)測(cè)站的“無人值守”的目標(biāo)。因此，監(jiān)測(cè)人員僅需要定期巡查自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的運(yùn)行情況，調(diào)節(jié)傳感器精度，以及在必要的情況下前往測(cè)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)開展野外作業(yè)即可，無需在土壤監(jiān)測(cè)站中安排值守人員。

1.3 水平定向鉆進(jìn)技術(shù)

水平定向鉆進(jìn)技術(shù)早在20世紀(jì)90年代時(shí)，便在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中得到了大規(guī)模的應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用中，主要是由監(jiān)測(cè)人員操縱鉆機(jī)在測(cè)區(qū)內(nèi)測(cè)點(diǎn)部位鉆設(shè)孔洞，需在鉆頭后側(cè)安裝傳感器，從而持續(xù)采集孔壁周邊土體的環(huán)境參數(shù)，然后再將從鉆孔內(nèi)采集的土樣送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化驗(yàn)分析，同時(shí)，在孔洞內(nèi)放置的傳感器會(huì)連續(xù)性或不定期進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況來看，應(yīng)用水平定向鉆進(jìn)技術(shù)，很好地解決了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)難以采集地表深層土樣與監(jiān)測(cè)深層土壤環(huán)境情況的技術(shù)難題。此外，水平定向鉆進(jìn)技術(shù)還可用于土壤環(huán)境治理項(xiàng)目，可搭配ISB原位生物注氣、SVE土壤蒸汽抽取-注氣法等土壤修復(fù)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)治理目的。例如，搭配應(yīng)用ISB法，先操縱鉆機(jī)在受污染的土壤區(qū)域鉆設(shè)適當(dāng)孔徑、孔深的孔洞，然后自孔洞向深層土壤中注入空氣，以提供微生物生長(zhǎng)繁殖所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)微生物有效降解土壤中分布的污染物，這樣既實(shí)現(xiàn)了土壤污染治理目的，又有效修復(fù)了深層受污染的土壤。

1.4 X射線斷層掃描技術(shù)

該技術(shù)主要是采取向土壤環(huán)境發(fā)射X射線與同步接收返回射線的方法，且根據(jù)射線衰減的情況來判斷土壤結(jié)構(gòu)與各土層的情況，并在系統(tǒng)界面生成CT圖像，然后從圖像中提取有關(guān)土體團(tuán)粒形狀、微結(jié)構(gòu)、土層孔隙的特征值，以此實(shí)現(xiàn)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)目的。相比于傳統(tǒng)的透射電鏡、電子探針等技術(shù)手段，X射線斷層掃描技術(shù)可以在不采集土樣、破壞土壤原狀結(jié)構(gòu)的前提下，有效掌握表層與深層土壤的情況。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于可視化展現(xiàn)了土壤結(jié)構(gòu)情況，準(zhǔn)確描述了土壤微觀結(jié)構(gòu)，且操作流程較為簡(jiǎn)單。

1.5 聲發(fā)射技術(shù)

該技術(shù)是在測(cè)區(qū)內(nèi)安裝單通道聲發(fā)射儀等設(shè)備，啟動(dòng)儀器在測(cè)點(diǎn)附近形成小震級(jí)體波，以彈性波形式釋放應(yīng)變能，再由AE傳感器接收聲發(fā)射信號(hào)，再把聲發(fā)射信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)后經(jīng)過放大、機(jī)械噪聲濾除處理、二次放大進(jìn)行預(yù)處理后，加以分析，從中提取有關(guān)土壤環(huán)境結(jié)構(gòu)與生物活動(dòng)的特征量，如液橋斷裂、顆粒摩擦、顆粒膠結(jié)斷裂等，以此實(shí)現(xiàn)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)的目的。此外，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況來看，聲發(fā)射技術(shù)存在信號(hào)解釋困難、發(fā)射源定位精度不足的局限性，所以，并未在多數(shù)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中得到廣泛應(yīng)用，而且，其功能定位是一項(xiàng)輔助監(jiān)測(cè)技術(shù)，僅被用于少量土壤檢測(cè)場(chǎng)景[2]。對(duì)此，在聲發(fā)射技術(shù)基礎(chǔ)的上，又推出了全新的超聲導(dǎo)波測(cè)量技術(shù)。該技術(shù)充分利用了土壤聲學(xué)特性和超聲導(dǎo)波傳播特性。其工藝過程是，監(jiān)測(cè)人員先在測(cè)點(diǎn)處鑿設(shè)若干洞穴，保持各洞穴深度等同，且在洞穴內(nèi)放入激勵(lì)傳感器與接收傳感器，然后啟動(dòng)激勵(lì)傳感器向土壤中發(fā)送聲信號(hào)，再由接收傳感器接收聲信號(hào)，最后根據(jù)信號(hào)接收的時(shí)間差、距離差來計(jì)算傳播速度，以此反映土壤結(jié)構(gòu)狀態(tài)。

1.6 電阻率技術(shù)

電阻率法屬于電法勘探技術(shù)體系的一項(xiàng)分支技術(shù)，主要是通過觀察人工建立的穩(wěn)定電流場(chǎng)的分布規(guī)律，再按照不同巖石間的導(dǎo)電特性差異情況來檢測(cè)土壤環(huán)境狀態(tài)，這樣可準(zhǔn)確判斷流體成分、含水率和巖石孔隙度等土壤物理性質(zhì)。在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中，電阻率法的應(yīng)用時(shí)間較長(zhǎng)，自20世紀(jì)20年代起便得到了廣泛應(yīng)用。該技術(shù)有著無需采集土樣，適用范圍廣與測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)，但要求監(jiān)測(cè)人員要把測(cè)定數(shù)值提交至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行校準(zhǔn)分析，其操作流程較為繁瑣。因此，在應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)時(shí)，為了保證結(jié)果準(zhǔn)確，監(jiān)測(cè)人員必須要嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范開展各項(xiàng)操作，且需要提前準(zhǔn)備感應(yīng)極化發(fā)生器、比率歐姆表等工具。同時(shí)，還要在測(cè)點(diǎn)周邊垂直打入多根接地樁，注意保持各根接地樁的等同間距，然后再通過導(dǎo)線連接前后接地樁，搖動(dòng)比率歐姆表來測(cè)定電阻，最后根據(jù)電阻讀取值和相鄰樁體的間隔距離來計(jì)算土壤電阻率，或是根據(jù)電流極-電位極間距、電阻值和電位極距來計(jì)算土壤電阻率。

2 土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)

2.1 現(xiàn)場(chǎng)快速分析

在早期的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中，存在著監(jiān)測(cè)流程復(fù)雜、時(shí)效性差的問題。這主要是因?yàn)橐跍y(cè)區(qū)采集土樣，然后再把土樣運(yùn)輸至實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行化驗(yàn)分析，才能獲得土壤監(jiān)測(cè)結(jié)果。而且，對(duì)于應(yīng)用高光譜遙感、射線斷層掃描等技術(shù)，也需要在現(xiàn)場(chǎng)擺放儀器設(shè)備，并需要把儀器調(diào)試就位后才能進(jìn)行一系列的操作與分析處理，最后根據(jù)分析結(jié)果才能掌握土壤環(huán)境情況，所以，這需要一定的時(shí)間，導(dǎo)致難以在短時(shí)間獲取準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)結(jié)果。對(duì)此，為了滿足特殊情況下的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)，需要提高對(duì)有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)快速分析方面的監(jiān)測(cè)技術(shù)的重視程度，可通過配置土壤快速分析儀、光離子化檢測(cè)器、X射線熒光光譜分析儀等新型儀器設(shè)備，來簡(jiǎn)化監(jiān)測(cè)流程步驟、縮短土壤監(jiān)測(cè)時(shí)間。以上儀器的應(yīng)用功能如下。

（1）土壤快速分析儀屬于一種小型手提式儀器設(shè)備，是由液晶顯示器、微處理器、內(nèi)置熱敏打印機(jī)等部分組成，主要用于完成土壤養(yǎng)分測(cè)定、肥料養(yǎng)分測(cè)定、重金屬離子濃度測(cè)定等任務(wù)。在實(shí)際應(yīng)用過程中，可選擇配置400T型號(hào)或是LB-TYA型的土壤快速分析儀，其中，400T型儀器的線性誤差與重復(fù)誤差在0.3%、0.1%以內(nèi)，而LB-TYA型儀器的線性誤差與重復(fù)誤差在3%、0.5%以內(nèi)。

（2）光離子化檢測(cè)器是一種便攜式檢測(cè)器，有著靈敏度高、體積小、可隨身攜帶、連續(xù)測(cè)量的優(yōu)勢(shì)，在土壤監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中主要用于測(cè)定土壤中的揮發(fā)性有機(jī)物的濃度。該儀器還具備探頭更換、土樣自動(dòng)稱量、樣品振動(dòng)攪拌、打印檢測(cè)報(bào)告等使用功能。

（3）X射線熒光光譜分析儀是一種識(shí)別土壤組分和測(cè)定微量元素含量的檢測(cè)儀器，主要用于檢測(cè)重金屬離子的濃度。在實(shí)際應(yīng)用中，先由儀器對(duì)土樣發(fā)射特定波長(zhǎng)X射線，而微量元素在受到射線照射時(shí)會(huì)保持激發(fā)狀態(tài)，再由激發(fā)光子形成熒光射線，最后通過檢測(cè)射線強(qiáng)度、波長(zhǎng)，分別確定元素的含量與種類。

2.2 痕量分析

在早期的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中，由于采集的土樣中的待測(cè)組分含量過低，且又受到被測(cè)組分的分布情況、人為操作等多方面的影響，很難檢測(cè)出土樣中的全部組分，實(shí)際監(jiān)測(cè)精度有限，從而導(dǎo)致土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)結(jié)果與實(shí)際環(huán)境狀況存在出入[3]。對(duì)此，為了進(jìn)一步提高土壤環(huán)境的監(jiān)測(cè)精度，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)出土樣的全部組分，就需要推動(dòng)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)向痕量分析方向發(fā)展，同時(shí)，還要積極應(yīng)用化學(xué)光譜法、質(zhì)譜法、原子吸收光譜法、中子活化分析法等痕量分析技術(shù)，具體內(nèi)容如下。

2.2.1 化學(xué)光譜法

在應(yīng)用該方法時(shí)，監(jiān)測(cè)人員需提前對(duì)土樣進(jìn)行萃取、離子交換等預(yù)處理，以起到分離主體和富集雜質(zhì)的作用。然后，再使用交流電弧光源對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定，也可選擇使用高頻電感耦合等離子體對(duì)樣品進(jìn)行光譜測(cè)定，這樣就可以測(cè)出樣品中的痕量雜質(zhì)。

2.2.2 質(zhì)譜法

在應(yīng)用質(zhì)譜法的過程中，監(jiān)測(cè)人員是使用雙聚焦質(zhì)譜計(jì)來測(cè)定土樣，且在磁場(chǎng)、電場(chǎng)的共同作用下，再根據(jù)質(zhì)負(fù)荷比把運(yùn)動(dòng)狀態(tài)離子進(jìn)行分離、檢測(cè)，以此準(zhǔn)確測(cè)定土樣中各類組分的分量、離子間相互關(guān)系、裂解規(guī)律以及化學(xué)結(jié)構(gòu)。此項(xiàng)技術(shù)有著極高的靈敏度，可一次性測(cè)定土樣中數(shù)十個(gè)元素的痕量濃度。

2.2.3 原子吸收光譜法

此項(xiàng)技術(shù)主要分為火焰原子吸收光譜和無火焰原子吸收光譜兩種方法，主要是通過使用石墨爐原子儀器等設(shè)備來測(cè)定土樣中的痕量元素，并使用碘鎢燈等燈具來校正背景。所以，原子吸收光譜法主要用于測(cè)定土樣中的重金屬元素含量。

2.2.4 中子活化分析法

在實(shí)際應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，需要準(zhǔn)備小型加速器，以促使同位素中子原與土樣中測(cè)定元素進(jìn)行核反應(yīng)，且反應(yīng)期間形成Y射線和放射性同位素，再使用探測(cè)器來分析射線能譜以及同位素放射性，進(jìn)而測(cè)得痕量元素含量[4]。

2.3 向智能化發(fā)展

（1）在實(shí)際的監(jiān)測(cè)過程中，當(dāng)面對(duì)山澗溝谷、偏遠(yuǎn)山區(qū)等特殊區(qū)域時(shí)，由于交通不便、遠(yuǎn)離城市區(qū)域，如果采取傳統(tǒng)的人工監(jiān)測(cè)方式，不但無法保證監(jiān)測(cè)的時(shí)效性，還將因此產(chǎn)生高昂的監(jiān)測(cè)成本，會(huì)導(dǎo)致這類地區(qū)的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)工作難以繼續(xù)。對(duì)此，需要推動(dòng)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的智能化發(fā)展，如在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制下，可自動(dòng)向土壤采樣器等裝置設(shè)備遠(yuǎn)程下達(dá)控制指令，從而替代人工完成野外采樣、土樣化驗(yàn)分析等工作，同時(shí)，還要定期向系統(tǒng)上傳準(zhǔn)確的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以切實(shí)滿足土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)的需要。

（2）為了實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，需要組合應(yīng)用GIS空間分析、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、樣品編碼等多項(xiàng)技術(shù)手段，這樣就可以由智能系統(tǒng)全過程的控制土壤監(jiān)測(cè)質(zhì)量，以此為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性、準(zhǔn)確性、完整性提供一定保障[5]。例如，在點(diǎn)位布設(shè)環(huán)節(jié)，就可依托GIS空間分析技術(shù)來鎖定測(cè)點(diǎn)，并識(shí)別、分析測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)的位置是否準(zhǔn)確，有效避免了因錯(cuò)誤采集土樣而導(dǎo)致監(jiān)測(cè)結(jié)果不具備代表性。而在樣品編碼環(huán)節(jié)，要實(shí)施“采測(cè)分離”制度，可由系統(tǒng)根據(jù)特定規(guī)則生成編碼，然后把編碼隨機(jī)分配到所采集的土樣上，使土樣成為“盲樣”，這樣就可以最大程度地減小人為因素對(duì)土樣監(jiān)測(cè)結(jié)果造成的影響。此外，還可以在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中增設(shè)智能決策功能，可由系統(tǒng)根據(jù)所采集的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來判斷土壤的環(huán)境情況，而且，在檢測(cè)到土壤環(huán)境惡化、污染程度加劇時(shí)，能自動(dòng)提高傳感器等終端感知設(shè)備的檢測(cè)頻率。

2.4 向大數(shù)據(jù)化方向發(fā)展

（1）近年來，隨著信息化時(shí)代的到來，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中得到了推廣應(yīng)用，促使土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)行業(yè)呈現(xiàn)出向自動(dòng)化發(fā)展的趨勢(shì)，同時(shí)，監(jiān)測(cè)效率與時(shí)效性也得到了顯著提升。然而，在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)過程持續(xù)產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)的前提下，如果仍由監(jiān)測(cè)人員進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，不但會(huì)加重工作負(fù)擔(dān)，也降低了監(jiān)測(cè)效率，還有可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)漏算、錯(cuò)算等問題，最終導(dǎo)致土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)結(jié)果不具備實(shí)際的參考價(jià)值。對(duì)此，必須推動(dòng)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的大數(shù)據(jù)化發(fā)展，幫助人工完成信號(hào)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、圖表生成等基本任務(wù)，如每隔一段時(shí)間系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成土壤環(huán)境評(píng)級(jí)報(bào)告，以此減輕了工作負(fù)擔(dān)，提高了監(jiān)測(cè)效率。而且，還可以在大數(shù)據(jù)平臺(tái)上設(shè)定土壤pH值、重金屬離子濃度、有機(jī)質(zhì)濃度、農(nóng)藥殘留量等項(xiàng)目的額定值，可由平臺(tái)自動(dòng)對(duì)比實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)值與額定值，并且，在監(jiān)測(cè)值超標(biāo)時(shí)會(huì)自動(dòng)發(fā)送預(yù)警信號(hào)，此時(shí)監(jiān)測(cè)人員就可以根據(jù)預(yù)警報(bào)告內(nèi)容，快速掌握污染點(diǎn)位以及土壤環(huán)境的受污染情況[6]。此外，憑借大數(shù)據(jù)平臺(tái)卓越的運(yùn)算分析能力，監(jiān)測(cè)人員還可以在平臺(tái)上開展環(huán)境預(yù)測(cè)試驗(yàn)，可根據(jù)歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)值，來預(yù)測(cè)未來一段時(shí)間的土壤環(huán)境狀態(tài)，這樣就能提前發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的土壤污染問題，以及初步判斷土壤污染過程，而預(yù)測(cè)結(jié)果就可以作為制定土壤環(huán)境治理方案的主要依據(jù)。

（2）在土壤監(jiān)測(cè)過程中，為了取得理想的技術(shù)應(yīng)用效果，需要以分類采集、集成共享作為大數(shù)據(jù)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展方向。具體工作過程如下：

第一，在分類采集方面，需要建立若干類型的數(shù)據(jù)庫，如結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫等，主要是為了在環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)后臺(tái)時(shí)，要對(duì)數(shù)據(jù)屬性狀態(tài)、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析，并按照分析結(jié)果，把數(shù)據(jù)導(dǎo)入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)，這樣可有效避免因多類型數(shù)據(jù)的混雜處理而出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突、數(shù)據(jù)庫癱瘓、數(shù)據(jù)丟失等問題。同時(shí)，還要把土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分為溫?cái)?shù)據(jù)、冷數(shù)據(jù)、熱數(shù)據(jù)，其中，溫?cái)?shù)據(jù)是高訪問率和上一周期采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，而冷數(shù)據(jù)是使用頻率較低的歷史數(shù)據(jù)，熱數(shù)據(jù)則是當(dāng)期采集數(shù)據(jù)。

第二，在集成共享方面，要構(gòu)建區(qū)域性、全國(guó)性的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，且在上級(jí)系統(tǒng)內(nèi)要接入各地的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)保持上下級(jí)系統(tǒng)的信息互通狀態(tài)。而監(jiān)測(cè)人員就可以根據(jù)工作需要隨時(shí)調(diào)取其他地區(qū)的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為參考借鑒。此外，還可以在充足數(shù)據(jù)樣本的基礎(chǔ)上開展土壤環(huán)境預(yù)測(cè)、環(huán)境質(zhì)量評(píng)級(jí)等工作，并由系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況來制定土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)方案，從而協(xié)助選擇最佳監(jiān)測(cè)技術(shù)種類。

3 結(jié)語

綜上所述，土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的日趨完善，為我國(guó)的環(huán)境監(jiān)測(cè)事業(yè)提供了全新的發(fā)展契機(jī)，同時(shí)，在各項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用期間也會(huì)面臨全新的挑戰(zhàn)。因此，監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)與相關(guān)技術(shù)人員必須加大對(duì)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究力度，以及深入了解各項(xiàng)技術(shù)的工作原理與注意事項(xiàng)，并根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況與土壤監(jiān)測(cè)要求來選擇技術(shù)種類，從而有效推動(dòng)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)向著現(xiàn)場(chǎng)快速分析、痕量分析、智能化以及大數(shù)據(jù)化的方向發(fā)展。