廣東土壤監(jiān)測實(shí)現(xiàn)全流程創(chuàng)新

環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)訊:在廣東省深圳市福田區(qū)的一處碼頭，深圳市環(huán)境監(jiān)測中心的工作人員正在對土壤進(jìn)行采樣。工作人員拿著土壤采樣手持終端，將地形地貌、土壤類型、點(diǎn)位情況等信息錄入設(shè)備后，這些數(shù)據(jù)便實(shí)時(shí)傳送到廣東省土壤環(huán)境監(jiān)測業(yè)務(wù)化管理系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)是廣東省土壤監(jiān)測多項(xiàng)創(chuàng)新成果中的一項(xiàng)。

廣東省環(huán)境保護(hù)土壤環(huán)境監(jiān)測與重金屬溯源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在5年時(shí)間里，建成廣東省生態(tài)環(huán)境土壤樣品庫和土壤重金屬同位素實(shí)驗(yàn)室華南區(qū)域土壤樣品制備與流轉(zhuǎn)中心等，從土壤樣品采集及制備、土壤污染源解析，到土壤預(yù)警平臺建設(shè)，實(shí)現(xiàn)對土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)水平的綜合提升，為廣東省打贏土壤污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)提供了科技支撐。

智能流轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)土壤“體檢”高效化

土壤污染狀況詳查工作如同為土壤做一次“全身體檢”，哪些地方患病需要治療，哪些地方有隱患需要警惕，環(huán)境監(jiān)測部門需要了然于胸。為全面摸清土壤環(huán)境質(zhì)量狀況，廣東省構(gòu)建并運(yùn)行了省級土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，共布設(shè)7826個(gè)點(diǎn)位，獲得有效監(jiān)測數(shù)據(jù)近80萬個(gè)、點(diǎn)位野外現(xiàn)場信息45萬個(gè)和點(diǎn)位現(xiàn)場照片8.5萬張。

這些數(shù)據(jù)和信息的匯總，來源于全面“體檢”的第一步——土壤采集及樣品制備。這是土壤環(huán)境監(jiān)測中最費(fèi)時(shí)費(fèi)力的一項(xiàng)工作。

據(jù)了解，廣東省每年土壤監(jiān)測點(diǎn)位大約在1500個(gè)左右?！皩τ谕寥涝敳檫@種大規(guī)模的專項(xiàng)調(diào)查，前期采集到的土壤樣品，堆放在流轉(zhuǎn)中心或?qū)嶒?yàn)室中，檢測人員若想從眾多的樣品中單獨(dú)找到某一個(gè)樣品進(jìn)行檢測，其花費(fèi)的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在野外采樣的時(shí)間。”廣東省環(huán)境監(jiān)測中心生態(tài)環(huán)境與土壤監(jiān)測科的謝志宜說。

由于土壤監(jiān)測樣品需要永久保存，因此土壤樣品庫中存放著大量的樣品。在廣東省環(huán)境保護(hù)土壤環(huán)境監(jiān)測與重金屬溯源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的土壤樣品庫中，就存放著從20世紀(jì)80年代至今的近5萬件土壤樣品。若想提高“全身體檢”的效率，就要在土壤樣品流轉(zhuǎn)的各環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)自動化。

針對這一問題，作為全國6個(gè)區(qū)域土壤樣品制備與流轉(zhuǎn)中心之一，華南區(qū)域土壤樣品制備與流轉(zhuǎn)中心（以下簡稱華南流轉(zhuǎn)中心）成功地將智能傳輸與控制系統(tǒng)運(yùn)用于環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了土壤樣品傳送、交接、存儲、揀選的智能化、可視化。這種全過程閉環(huán)管理模式，極大提高了土壤樣品流轉(zhuǎn)的效率。

在華南流轉(zhuǎn)中心，監(jiān)測人員正在屏幕上輸入監(jiān)測樣品的信息。按下確認(rèn)按鈕之后，土壤樣品便通過氣動傳輸系統(tǒng)，迅速送達(dá)到監(jiān)測人員的手中。

記者看到，監(jiān)測人員只需掃描樣品上的二維碼，便可對樣品進(jìn)行信息追溯與跟蹤監(jiān)控?！斑^去，在野外采集時(shí)，泥土或水漬會使有些樣品的標(biāo)簽字跡模糊，無法準(zhǔn)確識別樣品信息，拿錯樣品的情況時(shí)有發(fā)生。如果拿錯樣品，就需要再到現(xiàn)場進(jìn)行采樣?！北O(jiān)測員一邊演示一邊說，“現(xiàn)在，只需要通過掃描樣品的二維碼，便可迅速揀選樣品。”

華南流轉(zhuǎn)中心實(shí)現(xiàn)對土壤樣品的高效流轉(zhuǎn)，解決了對土壤進(jìn)行“全身體檢”費(fèi)時(shí)費(fèi)力的難題。同時(shí)，這一中心設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品制備能力為每年4500個(gè)，更好地滿足了土壤樣品制備需求。

同位素實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)土壤診斷精準(zhǔn)化

在對土壤進(jìn)行全面“體檢”后，下一步就要對“患病”土壤進(jìn)行診斷。

廣東省監(jiān)測中心不止?jié)M足于掌握轄區(qū)內(nèi)土壤污染分布情況，還致力于摸清典型區(qū)域土壤污染物來源及其貢獻(xiàn)率，做好土壤污染源解析工作，為土壤污染防治、改善土壤環(huán)境質(zhì)量提供理論依據(jù)。

基于同位素示蹤技術(shù)開發(fā)土壤監(jiān)測方法和土壤重金屬源解析方法，廣東省環(huán)境監(jiān)測中心建立起全國第一家土壤重金屬同位素示蹤監(jiān)測實(shí)驗(yàn)室。這是在全國生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)，構(gòu)建土壤污染源解析體系的一次創(chuàng)新嘗試。

“以金屬鉛Pb為例，不同鉛同位素的質(zhì)量數(shù)不同，其組成只與源區(qū)的鉛同位素組成特征有關(guān)，不易受外界因素影響，其各同位素比值基本不變，而受不同人為源的影響，鉛同位素比值呈現(xiàn)不同規(guī)律的變化。因此，鉛同位素的不同比值可以很好地起到地球化學(xué)‘指紋’作用，從而有效判斷不同污染物的來源。當(dāng)某個(gè)地塊發(fā)生污染時(shí)，在同位素實(shí)驗(yàn)室測試污染土壤和可能污染源Pb204、Pb206、Pb207、Pb208的組成，就可以分析出污染土壤重金屬鉛與污染源的關(guān)系，為土壤污染防治及執(zhí)法部門監(jiān)管提供科學(xué)依據(jù)。”謝志宜介紹。

在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中央土壤污染防治專項(xiàng)和廣東省環(huán)境保護(hù)科技專項(xiàng)等支持下，實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的多種定性與定量重金屬源解析技術(shù)，解決了識別典型區(qū)域重金屬來源的多樣性及同源性等科學(xué)技術(shù)難題，并將這一先進(jìn)成果應(yīng)用于重金屬綜合整治中。

“廣東省生態(tài)環(huán)境廳將本項(xiàng)目的研究成果，運(yùn)用到董塘地區(qū)重金屬污染綜合整治方案中，并作為‘董塘模式’，順利解決了韶關(guān)市鐵龍鎮(zhèn)粵北危險(xiǎn)廢物處理處置中心周邊血鉛異常問題。這一創(chuàng)新模式，對其他重點(diǎn)區(qū)域具有很好的示范和借鑒作用?！敝x志宜說。

污染預(yù)警平臺實(shí)現(xiàn)超標(biāo)報(bào)警和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警

對于“有隱患”的土壤，廣東省環(huán)境監(jiān)測中心搭建起土壤污染預(yù)警平臺，以全面實(shí)現(xiàn)土壤業(yè)務(wù)信息化管理。目前，廣東省的土壤數(shù)據(jù)中心共有超過9500家企業(yè)的監(jiān)測信息，整合匯聚周邊超過6000個(gè)點(diǎn)位的監(jiān)測數(shù)據(jù)，其中包括重點(diǎn)監(jiān)管企業(yè)數(shù)據(jù)、污染源排放情況、典型區(qū)域重金屬污染狀況等。

眾多的監(jiān)測點(diǎn)位和信息，對于精細(xì)化管理是一項(xiàng)巨大挑戰(zhàn)。土壤污染預(yù)警平臺可以實(shí)現(xiàn)對土壤環(huán)境質(zhì)量狀況及其變化趨勢、重點(diǎn)區(qū)域存在的風(fēng)險(xiǎn)或潛在風(fēng)險(xiǎn)、污染物來源及其貢獻(xiàn)率的信息展示。

工作人員在可視化平臺上向記者展示了土壤污染企業(yè)的空間分布情況。通過輸入重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)名稱或者選擇行政區(qū)域、排放類型、監(jiān)測時(shí)間等關(guān)鍵信息，可以查詢污染物排放預(yù)警報(bào)警情況。如遇到超標(biāo)排放、濃度異常、數(shù)據(jù)重復(fù)或沖突等情況，系統(tǒng)會立即反饋出來。同時(shí)，自動生成模板，對后續(xù)跟蹤提供判定的依據(jù)。

此外，土壤污染預(yù)警平臺利用無人機(jī)傾斜三維技術(shù)，可以獲取重點(diǎn)企業(yè)及敏感地塊周邊現(xiàn)場場景數(shù)據(jù)，通過VR顯示平臺，對土壤監(jiān)測點(diǎn)位、風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位、排污口、河流等分布情況進(jìn)行綜合研判。

“土壤預(yù)警平臺基本實(shí)現(xiàn)了超標(biāo)報(bào)警和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警功能，目前我們正在探索采用土壤預(yù)警機(jī)理模型和大數(shù)據(jù)AI模型，利用人工智能平臺對土壤污染數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，預(yù)測土壤污染情況，提出相應(yīng)的環(huán)境管理策略，從而對土壤污染防治提供更有力的技術(shù)支撐?！敝x志宜說，“未來，我們希望土壤預(yù)警平臺能像天氣預(yù)報(bào)一樣，對土壤污染趨勢進(jìn)行提前預(yù)警?！?/p>

圖為廣東省環(huán)境監(jiān)測中心的監(jiān)測員正在操作智能傳輸與控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)土壤樣品的高效流轉(zhuǎn)。