摘要：随着人口增长和工业活动的加剧，土壤环境受到了严重影响，对食品安全、生态平衡和公共健康构成了威胁。基于此，本文首先阐述土壤环境监测的重要性，并依托于某实际土壤监测工程，详细介绍了土壤环境监测的关键应用要点，最后探讨了土壤环境监测相关技术的发展趋势，为相关人员提供实际参考，以期达到更优的土壤管理和保护效果。
关键词：土壤环境监测,样品采集处理分析,实时监测,发展趋势
0引言
土壤不仅是地球生态系统中的核心组成部分，支撑着农业生产和自然植被的生长，而且还是水循环和全球碳循环的重要介质，在过去的几十年里，随着工业化和城市化的迅速推进，土壤环境遭受了前所未有的压力，诸多污染物质如重金属、有机毒物及其他工业废物的积累极大地威胁了土壤的质量与肥力，进而影响到食品安全、公共健康及生物多样性。因此，有效监测土壤环境对于确保可持续发展、保护人类健康以及维护生态平衡具有至关重要的意义。
1土壤环境监测的重要性
1.1生态系统健康和生物多样性的维护
土壤不仅是地球上最大的生物群落之一，还是维持整个陆地生态系统健康和稳定所必需的媒介，支撑着植物生长，并间接支持了食物链中所有生物的存活。而监测土壤环境，特别是其质量、结构和营养成分等关键指标，相关部门可以用来评估生态系统的健康状态，比如土壤中有机质含量反映了土壤肥力和生产力，而pH值、盐分等则影响植物根系的吸收能力及微生物群落的多样性，对此类参数进行长期监控能够帮助相关部门及时发现由于自然或人为因素导致的变化，并采取相应措施以防止可能的生态失衡[1]。
1.2粮食安全与农业可持续性
全球约有70%的淡水资源被用于农业灌溉，同时，农业是全球食品供应链的基础，从该角度分析土壤环境监测在确保粮食安全方面扮演着极其关键的角色，良好的土壤条件可提高农作物产量和质量，减少化学肥料和农药使用量，从而降低农产品中有害物质残留水平。农艺部门通过监测土壤湿度、营养元素、有机质含量等重要指标，可以指导农民合理调配资源，实施精准农业管理，优化播种、施肥、灌溉等活动，不仅有助于增加粮食产量，还能提升农产品质量并且降低对环境的压力[2]。
1.3环境污染与公共健康
土壤作为城市与工业活动后果的“记录者”，容易成为各类污染物质如重金属、有机污染物、放射性物质等的汇集点，一旦相关污染物质汇聚到一定程度，不仅会造成土壤自身功能下降，还会通过食物链传递给人类，并对公共健康造成长期隐患。而相关部门通过系统性地监测土壤环境中的污染水平可以有效预警潜在风险并启动干预程序。比如，土壤监测技术人员在确定了过高重金属含量后，相关部门可以限制该区域内特定作物或动物产品的消费，并制定清洁行动计划以避免进一步污染扩散。
2土壤环境监测的关键应用要点
2.1工程概况
案例工程位于珠江三角洲地区，由于快速的工业化和城市化进程，土壤污染问题日益凸显，为了应对这一挑战，该地区相关部门进行了大规模的土壤环境监测项目，目标为评估重金属和有机污染物对农业用地及周边生态系统的影响，并提出改善措施。土壤监测技术人员使用高精度的GPS定位技术，确定了1 500个监测点，涉及耕地、果园以及未开发土地等不同类型的土壤，初步数据显示，在450个点位检测到的铅含量超过《国家土壤质量标准》（GB 15618—2018）规定的限值，最高超标倍数达到3.5倍，在耕地中还检测到长期被农药使用历史所累积的有机磷含量平均超过安全阈值的2.1倍。
2.2制定监测计划
面对土壤污染日益严峻的问题，案例工程相关部门启动了针对性的土壤环境监测项目，该项目中制定监测计划是确保项目有效性的首要步骤。在本案例工程中，监测目标围绕评估珠江三角洲耕地、果园与未开发地区土壤中重金属和有机污染物质的含量及其对农业用地和周边生态系统的潜在影响，为实现上述目标，必须制定科学、系统并可行的监测计划。相关部门技术人员利用历史数据分析、卫星遥感图像和现场勘察相结合的方法，识别了不同类型土壤特征及潜在污染源，并考虑到区域内工业活动、交通流量、农药施用记录等因素。根据上述因素，结合地区实际设计了监测网络，依据土壤类型及预期污染源分布，使用高精度GPS定位技术选定1 500个具有代表性的点位来构建监测网络，确保点位分布能够全面覆盖不同土壤类型，并能反映出可能存在的污染梯度变化。最后为后续样品分析做准备，技术人员确立了数据处理与评价体系，所采集得到的数据须经过严格的质量控制流程，并使用统计学方法进行分析以识别污染模式和风险区域，参照《国家土壤质量标准》（GB 15618—2018）等规范设定安全阈值，将检测结果与这些标准相比较以评估污染状况。最后，编制详尽报告，该报告需包括监测结果的详细描述、分析解读和风险评估。根据初步数据，在450个点位检测到铅含量超过限值，案例工程应推动当地政府基于这些数据，实施产业结构调整、农业实践改善和重金属管控策略[3]。
2.3样品采集处理分析
在案例工程重点区域的样品采集方面则遵循系统性与代表性原则，技术人员使用高精度GPS定位技术，在1 500个预先设定的点进行采样，这些点覆盖耕地、果园以及未开发土地等多种土壤类型，确保采样点能够反映不同土地利用类型的污染情况，每个点位采集表层土（0~20 cm深）和深层土（20~40 cm深）两个样本，以评估污染物在土壤剖面中的垂直分布。并执行严格的质控程序，技术人员采样过程中使用的所有的采样工具之前都经过酸洗和蒸馏水清洗，避免交叉污染，采集时戴上一次性手套并使用不锈钢铲或专用取土器来收集土样，将其存放在已标记的聚乙烯自封袋中，并记录详细的样品信息包括采样时间、天气条件、土壤湿度、植被类型等数据[4]。
在样品处理阶段，技术人员将样品运送到实验室后立即对土壤样本进行风干、筛选和磨碎处理，去除石块、残根和其他大颗粒杂质，并采用2 mm孔径的筛子筛分土壤样本，随后使用玛瑙研钵或不锈钢球磨机对样本进行磨碎至适合检测的细度。在分析阶段，对重金属含量进行检测时，技术人员采用了原子吸收光谱法（AAS）或电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS），而有机污染物则通常通过气相色谱-质谱联用（GC-MS）方法分析，同时技术人员为了确定污染物的总含量，将土壤样品与硝酸和高氯酸混合物消解，得出结果后与《国家土壤质量标准》比较，评估超标情况。最后，技术人员在获取结果后进行数据统计分析，识别污染源并评价其对周边生态系统和农业用地的潜在影响，案例工程中高铅含量和有机磷超标现象说明珠江三角洲地区农业活动及工业排放对土壤造成了显著影响。
2.4安装传感器实时监测数据
案例工程旨在实时监控珠江三角洲地区的土壤状况，为此技术人员采用传感器技术进行重金属和有机污染物水平的连续追踪。针对珠江三角洲地区的特定污染物—重金属和有机污染物，技术人员应首先确定需要能够精确检测铅、有机磷等特定化合物的传感器，选择具有高灵敏度、低检出限，并且可针对特定污染物校准的传感器。而且为保障数据的精确性与代表性，技术人员使用高精度GPS技术，在之前确定的1 500个监测点上部署传感器，按照事先设计的网格布局，确保每个类型土壤（耕地、果园、未开发土地）均被充分覆盖。传感器安装完成后，技术人员再建立数据收集与传输系统，将安装好的传感器连接至中央数据处理单元，采用具有计算和存储能力的工控机或服务器，并通过无线网络实现数据的即时上传，确保网络信号覆盖每个监测点，使数据能够实时传输到监控中心。另外，考虑到土壤状况会因天气变化、季节更替等自然条件改变和人为活动影响，技术人员为此在监控中心系统中设置动态阈值调整机制，在污染物浓度超过国家标准或预设警戒值时触发报警并即时通知相关管理部门。最后，为提高系统的运行效率和数据质量，技术人员安排专业维护人员定期对传感器进行检查、维护和校准，并分析长期数据，以此为依据调整监测策略以更好地理解土壤中污染物的动态变化情况[5]。
2.5效果分析
案例工程经过采取上述措施明确了不同区域、点位的土壤污染情况，实施污染源控制和土壤修复技术后，超过国家土壤质量标准的点位数量显著减少，并针对重点地区，采取了有效的治理手段，如淋洗、固化等土壤修复技术，在严重污染的点位上降低了铅含量。针对农药残留问题，相关部门督促农民在耕地上执行严格的农药使用规定，同时提供教育培训，使得部分原先有农药残留问题的土地得到治理。对于酸碱度失衡的区域，技术人员采取灰石粉、生物质炭等改良剂来调整土壤pH值，从而使得大部分土地的酸碱度趋于中性。整体对比效果分析，如表1所示。
3土壤环境监测相关技术的发展趋势
3.1智能化
智能化指的是利用高级算法和计算模型来解析大量复杂数据，并为用户提供深入分析。未来，随着人工智能（AI）和机器学习技术的进步，智能化在土壤环境监测领域扮演着越来越重要的角色，技术人员未来可能采用机器学习算法进行模式识别和预测分析，根据历史数据训练算法模型来预测特定农药或肥料对土壤质量的影响，当监测系统产生大量数据时，AI可以帮助快速识别异常值或错误信息，并帮助简化数据清洗和分类过程。
3.2自动化
自动化代表了一种效率革命，在土壤监测的所有环节减少了手动介入的需求，未来土壤监测的自动化主要体现在数据收集、处理、报告编制等方面，其中数据收集方面，自动化传感器网络已经能够连续不断地收集土壤参数，并实时发送到云端服务器，未来可能实现具备自我校正功能，并能够在故障时自行诊断问题。在数据处理方面，未来可能研发出自动软件系统，该系统能够处理传入的所有信号，并按照预先设定好的算法及逻辑立即做出反应，在检测到超出阈值的污染物水平时，该系统会自动生成警报并通知相关部门。
4结语
通过对土壤环境监测的重要性及其发展研究进行深入探讨，突显出监测活动在当前社会发展中的必要性。土壤作为人类赖以生存的基础资源之一，土壤健康直接关联到经济发展模式以及生态平衡。因此，实施高效、准确的土壤环境监测不仅是对未来负责任的行为，也是当下面临挑战下的必然选择。未来，相关部门技术人员应持续创新监测技术，完善相关法规，并鼓励公众参与土壤保护活动，广泛集结各方力量，在环境治理与可持续利用方面取得进一步进展。
参考文献
[1]杨海波，秦*，夏强.简述土壤环境监测工作的重要性及开展方法[J].皮革制作与环保科技，2023，4（19）：68-70.
[2]韩宁宁.试论土壤环境监测技术的不足与发展[J].皮革制作与环保科技，2023，4（16）：173-175.
[3]梁志锋.环境影响评价体系中的土壤环境评价研究[J].皮革制作与环保科技，2023，4（15）：69-71.
[4]王振，李来朋，张娟.关于土壤环境监测质量控制问题的分析[J].皮革制作与环保科技，2023，4（9）：143-145.
[5]彭庆.土壤环境监测的重要性及发展趋势分析[J].资源节约与环保，2023（3）：85-88.
文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/ligonglunwen/79898.html
