土壤環(huán)境污染是當(dāng)前污染的主要問(wèn)題之一,客觀、準(zhǔn)確的環(huán)境監(jiān)測(cè)結(jié)果是保障土壤環(huán)境保護(hù)工作的基石。本文簡(jiǎn)述了國(guó)內(nèi)外土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。我國(guó)通過(guò)引進(jìn)國(guó)外技術(shù)的同時(shí)創(chuàng)新改造,優(yōu)化土壤監(jiān)測(cè)技術(shù),幫助環(huán)保部門及時(shí)、全面地了解土壤環(huán)境的情況,為推進(jìn)土壤環(huán)境的監(jiān)測(cè)與保護(hù)打下堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。 

1 國(guó)外土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用

20世紀(jì)60年代以來(lái)，美國(guó)和歐盟相繼展開了土壤環(huán)境的監(jiān)測(cè)研究，對(duì)土壤的背景值、污染情況等進(jìn)行了系統(tǒng)全面的研究。在此期間，眾多土壤監(jiān)測(cè)技術(shù)也逐步推出和發(fā)展，幫助歐美發(fā)達(dá)國(guó)家建立系統(tǒng)性的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

高光譜分辨率遙感技術(shù)，是一種在可見光以及近、中、熱紅外等多個(gè)電磁波段范圍內(nèi)獲取多個(gè)窄光譜連續(xù)影像數(shù)據(jù)的技術(shù)，建成高光譜遙感技術(shù)，在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)和評(píng)估中被廣泛應(yīng)用。該技術(shù)發(fā)展于20世紀(jì)60-80年代美國(guó)調(diào)查土壤環(huán)境背景值的研究過(guò)程。通過(guò)光譜技術(shù)同時(shí)輔以化學(xué)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)法完成采集土壤信息的采集，這個(gè)過(guò)程中，光譜技術(shù)為土壤的分類和制圖工作提供重要的技術(shù)基礎(chǔ)。隨著美國(guó)大力發(fā)展光譜技術(shù)的創(chuàng)新和開發(fā)，光譜遙感分辨率也經(jīng)歷了多光譜遙感、高光譜遙感、超光譜遙感的跨越式進(jìn)步。

高光譜技術(shù)獲得的數(shù)據(jù)連續(xù)性佳、分辨率高、數(shù)據(jù)量大、圖譜信息合一等眾多優(yōu)點(diǎn)讓其在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)中被廣泛應(yīng)用。光譜學(xué)技術(shù)在土壤研究中主要用于測(cè)定土壤的光譜并輔助分析機(jī)理，在土壤分類與制圖工作中應(yīng)用十分廣泛，但技術(shù)發(fā)展較慢。到20世紀(jì)80年代，3S技術(shù)（RS、GIS、GPS）的出現(xiàn)使光譜數(shù)據(jù)和地面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相結(jié)合，建立土壤的質(zhì)量信息系統(tǒng)的模型，實(shí)現(xiàn)土壤質(zhì)量檢測(cè)評(píng)價(jià)的量化。利用3S技術(shù)，美國(guó)環(huán)保部門對(duì)全國(guó)的土壤環(huán)境進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)查，美國(guó)土壤侵蝕研究機(jī)構(gòu)也建立了多種類型的土壤侵蝕模型，為土壤侵蝕的評(píng)估和預(yù)測(cè)提供了有力的技術(shù)支持。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)也是土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要技術(shù)之一。通過(guò)布置在環(huán)境中的大量傳感器節(jié)點(diǎn)將環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)的特定匯聚節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息無(wú)人化、規(guī)?；⒎植际讲杉突貍鞣治?。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在信息的采集和處理方面有廣闊的應(yīng)用前景。

2002年歐盟官方確認(rèn)當(dāng)前影響土壤質(zhì)量的主要因素，為了加強(qiáng)土壤環(huán)境保護(hù)，歐盟國(guó)家建立統(tǒng)一化土壤監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)參考中心，實(shí)行土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目。該項(xiàng)目通過(guò)建立體系化的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)更新和目標(biāo)選取機(jī)制，為建立歐洲統(tǒng)一的土壤環(huán)境信息數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，解決了過(guò)去數(shù)據(jù)缺乏和數(shù)據(jù)權(quán)屬糾紛等問(wèn)題，推動(dòng)歐盟土壤監(jiān)測(cè)統(tǒng)一化高效化管理，推動(dòng)土壤環(huán)境研究快速發(fā)展。該項(xiàng)目的另一個(gè)重大突破在于建立了歐盟各國(guó)的土壤數(shù)據(jù)共享監(jiān)測(cè)站，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一化。

土壤環(huán)境數(shù)據(jù)的收集、更新和分析技術(shù)是現(xiàn)代土壤監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展的幾個(gè)關(guān)鍵方向。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析土壤溫度、含水量、酸堿度等基礎(chǔ)信息，幫助農(nóng)田管理者實(shí)時(shí)有效監(jiān)測(cè)和控制土壤情況，科學(xué)及時(shí)地對(duì)農(nóng)田進(jìn)行施肥、澆水等干預(yù)處理，提升農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率。

2 我國(guó)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

我國(guó)土壤監(jiān)測(cè)工作起步于20世紀(jì)70年代，經(jīng)過(guò)近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，也取得了很大的技術(shù)進(jìn)步。20世紀(jì)80年代，我國(guó)檢測(cè)了土壤背景值數(shù)據(jù)，并進(jìn)行了相關(guān)研究。除了自主研究，我國(guó)也引進(jìn)了大量國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，經(jīng)過(guò)自主改進(jìn)和研發(fā)優(yōu)化，我國(guó)在遙感技術(shù)和無(wú)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(cè)的準(zhǔn)確性和高效性提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，推動(dòng)土壤環(huán)境監(jiān)管和保護(hù)工作高效率發(fā)展。

1979年，衛(wèi)星遙感技術(shù)開始應(yīng)用在我國(guó)的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，現(xiàn)在遙感技術(shù)已經(jīng)可用來(lái)定量地監(jiān)測(cè)土壤物質(zhì)組成，而土壤成分、特性及其動(dòng)態(tài)變化過(guò)程是土壤學(xué)重點(diǎn)研究方向。高光譜遙感技術(shù)為精準(zhǔn)、快速監(jiān)測(cè)土壤環(huán)境、評(píng)價(jià)土地質(zhì)量提供了有利的技術(shù)支撐，為科學(xué)施肥、農(nóng)田標(biāo)準(zhǔn)化精細(xì)化管理、土壤資源勘查、土壤學(xué)研究等方向的工作做出了巨大貢獻(xiàn)。我國(guó)利用高光譜遙感技術(shù)支持土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)的成功范例有很多。中科院利用該技術(shù)成功反演了青藏高原2003-2010年的表層土壤水分，實(shí)現(xiàn)了對(duì)脆弱生態(tài)區(qū)域土壤的監(jiān)測(cè)的突破性成功。高分辨力的成像光譜儀能夠清晰刻畫地表物質(zhì)的特性，使得通過(guò)遙感技術(shù)可用于分析地物或大氣的化學(xué)成分。高光譜遙感技術(shù)的進(jìn)步將推動(dòng)土壤監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度不斷提升，推動(dòng)土壤環(huán)境管理統(tǒng)一化、高效化發(fā)展。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家不斷深入，我國(guó)的該技術(shù)的研究和應(yīng)用仍處于起步階段，但近年來(lái)已經(jīng)取得了重大突破，無(wú)限傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)用于我國(guó)的土壤監(jiān)測(cè)、軍事監(jiān)測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域。現(xiàn)在我國(guó)已經(jīng)初步研發(fā)出用于監(jiān)測(cè)穩(wěn)定性低、環(huán)境差異性較大區(qū)域的土壤水分和溫度的系統(tǒng)。值得注意的是，我國(guó)研發(fā)了一種微型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)具有高穩(wěn)定性、抗干擾、低能耗等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于農(nóng)田土壤環(huán)境的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)中。該技術(shù)在農(nóng)田中的應(yīng)用，將有助于推動(dòng)農(nóng)業(yè)科學(xué)化、精準(zhǔn)化管理，通過(guò)精準(zhǔn)施肥、澆水，管理農(nóng)田，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田土壤的改善，同時(shí)提升農(nóng)田作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，為生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

無(wú)限傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)自動(dòng)化、規(guī)?；奶攸c(diǎn)可以幫助我們對(duì)偏遠(yuǎn)和環(huán)境惡劣的地區(qū)實(shí)施有效的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)和保護(hù)。通過(guò)結(jié)合遙感基礎(chǔ)、3S技術(shù)，可以幫助實(shí)現(xiàn)土壤環(huán)境信息的高密度、多維度采集，并集合多學(xué)科的分析處理技術(shù)，使得土壤環(huán)境數(shù)據(jù)的采集、分析、管理實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化管理，使我們能夠全面及時(shí)地把握甚至預(yù)測(cè)土壤環(huán)境狀態(tài)，提升環(huán)境監(jiān)管和環(huán)境保護(hù)的工作效率。

除了遙感技術(shù)和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，我國(guó)的現(xiàn)代生物技術(shù)在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的發(fā)展也較為迅速。通過(guò)生物傳感器、生物探針等可以對(duì)土壤環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)，且生物技術(shù)可以通過(guò)基因工程來(lái)治理土壤環(huán)境中的生物。另外，生物大分子標(biāo)記物、PCR技術(shù)、凝膠電泳技術(shù)、生物芯片的應(yīng)用也在土壤成分檢測(cè)中發(fā)揮著重要作用。除此之外，激光溶蝕技術(shù)、電感耦合技術(shù)等物理化學(xué)技術(shù)也廣泛應(yīng)用于土壤化學(xué)物質(zhì)的檢測(cè)，為土壤環(huán)境污染的檢測(cè)和治理提供科學(xué)準(zhǔn)確的檢測(cè)支持。另外，水平定向鉆進(jìn)技術(shù)也幫助土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)過(guò)程中定向穿越障礙物，實(shí)現(xiàn)快速精準(zhǔn)到達(dá)采樣地點(diǎn)，提升土壤采樣和監(jiān)測(cè)效率。

3 土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)的問(wèn)題與對(duì)策

我國(guó)的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)工作相比與發(fā)達(dá)國(guó)家存在的問(wèn)題主要集中在三個(gè)方面：監(jiān)測(cè)技術(shù)相對(duì)落后、環(huán)境監(jiān)測(cè)制度體系存在缺陷、缺少高素質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)和管理人才。

我國(guó)的現(xiàn)代土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)和發(fā)達(dá)國(guó)家仍有一定差距，監(jiān)測(cè)設(shè)備的穩(wěn)定性和質(zhì)量仍待提高，環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一化管理仍待提高。

另外，土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)體系不夠完善，土壤環(huán)境保護(hù)和監(jiān)督的方案不明確，使得環(huán)境保護(hù)工作的執(zhí)行不足。另外，監(jiān)測(cè)污染物的種類并不能完全覆蓋當(dāng)前的污染排放物，污染物種類、特征的不明確將帶來(lái)環(huán)境監(jiān)管不全面、不徹底的結(jié)果，不利于實(shí)現(xiàn)全面的土壤環(huán)境生態(tài)的治理和保護(hù)。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，土壤環(huán)境變化的復(fù)雜性和特殊性越來(lái)越高，需要高素質(zhì)的人才支持土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)和管理工作，當(dāng)前的相關(guān)人才的配置和培養(yǎng)不到位，部分人員的專業(yè)能力無(wú)法應(yīng)對(duì)土壤監(jiān)測(cè)崗位工作的要求。影響土壤環(huán)境的監(jiān)測(cè)和保護(hù)效率。

科學(xué)準(zhǔn)確地進(jìn)行土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)和管理，應(yīng)該加大土壤監(jiān)測(cè)技術(shù)研究和開發(fā)的投入，引入先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行改造創(chuàng)新，打造土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)的技術(shù)共享交流平臺(tái)；完善環(huán)境污染物名錄，建立全面體系化的環(huán)境監(jiān)測(cè)和管理方案；加大環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域人才培養(yǎng)和人才引進(jìn)力度，合理配置科研資源和人才隊(duì)伍，加強(qiáng)國(guó)際交流協(xié)作，為科學(xué)治理土壤環(huán)境提供強(qiáng)有力的技術(shù)、制度、人才支持。

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