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智能流轉實現土壤“體檢”高效化，廣東土壤監(jiān)測實現全流程創(chuàng)新

來源：中國環(huán)境報2020-09-01

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摘要

廣東省環(huán)境保護土壤環(huán)境監(jiān)測與重金屬溯源重點實驗室在5年時間里，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驗室華南區(qū)域土壤樣品制備與流轉中心等，從土壤樣品采集及制備、土壤污染源解析，到土壤預警平臺建設，實現對土壤環(huán)境監(jiān)測技術水平的綜合提升，為廣東省打贏土壤污染防治攻堅戰(zhàn)提供了科技支撐。

　　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、點位情況等信息錄入設備后，這些數據便實時傳送到廣東省土壤環(huán)境監(jiān)測業(yè)務化管理系統(tǒng)。這個系統(tǒng)是廣東省土壤監(jiān)測多項創(chuàng)新成果中的一項。

　　智能流轉實現土壤“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)境質量狀況，廣東省構建并運行了省級土壤環(huán)境質量監(jiān)測網絡，共布設7826個點位，獲得有效監(jiān)測數據近80萬個、點位野外現場信息45萬個和點位現場照片8.5萬張。

　　這些數據和信息的匯總，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)測中最費時費力的一項工作。

　　據了解，廣東省每年土壤監(jiān)測點位大約在1500個左右?！皩τ谕寥涝敳檫@種大規(guī)模的專項調查，前期采集到的土壤樣品，堆放在流轉中心或實驗室中，檢測人員若想從眾多的樣品中單獨找到某一個樣品進行檢測，其花費的時間遠遠大于在野外采樣的時間?！睆V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)境保護土壤環(huán)境監(jiān)測與重金屬溯源重點實驗室的土壤樣品庫中，就存放著從20世紀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的各環(huán)節(jié)實現自動化。

　　針對這一問題，作為全國6個區(qū)域土壤樣品制備與流轉中心之一，華南區(qū)域土壤樣品制備與流轉中心（以下簡稱華南流轉中心）成功地將智能傳輸與控制系統(tǒng)運用于環(huán)境監(jiān)測領域，實現了土壤樣品傳送、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的效率。

　　在華南流轉中心，監(jiān)測人員正在屏幕上輸入監(jiān)測樣品的信息。按下確認按鈕之后，土壤樣品便通過氣動傳輸系統(tǒng)，迅速送達到監(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，便可對樣品進行信息追溯與跟蹤監(jiān)控?！斑^去，在野外采集時，泥土或水漬會使有些樣品的標簽字跡模糊，無法準確識別樣品信息，拿錯樣品的情況時有發(fā)生。如果拿錯樣品，就需要再到現場進行采樣?！北O(jiān)測員一邊演示一邊說，“現在，只需要通過掃描樣品的二維碼，便可迅速揀選樣品?！?/p>

　　華南流轉中心實現對土壤樣品的高效流轉，解決了對土壤進行“全身體檢”費時費力的難題。同時，這一中心設計的標準土壤樣品制備能力為每年4500個，更好地滿足了土壤樣品制備需求。

　　同位素實驗室實現土壤診斷精準化

　　在對土壤進行全面“體檢”后，下一步就要對“患病”土壤進行診斷。

　　廣東省監(jiān)測中心不止?jié)M足于掌握轄區(qū)內土壤污染分布情況，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)境質量提供理論依據。

　　基于同位素示蹤技術開發(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)測實驗室。這是在全國生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)內，構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，不同鉛同位素的質量數不同，其組成只與源區(qū)的鉛同位素組成特征有關，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‘指紋’作用，從而有效判斷不同污染物的來源。當某個地塊發(fā)生污染時，在同位素實驗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系，為土壤污染防治及執(zhí)法部門監(jiān)管提供科學依據?！敝x志宜介紹。

　　在國家自然科學基金項目、中央土壤污染防治專項和廣東省環(huán)境保護科技專項等支持下，實驗室研發(fā)的多種定性與定量重金屬源解析技術，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技術難題，并將這一先進成果應用于重金屬綜合整治中。

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

　　污染預警平臺實現超標報警和風險預警

　　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警平臺，以全面實現土壤業(yè)務信息化管理。目前，廣東省的土壤數據中心共有超過9500家企業(yè)的監(jiān)測信息，整合匯聚周邊超過6000個點位的監(jiān)測數據，其中包括重點監(jiān)管企業(yè)數據、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)測點位和信息，對于精細化管理是一項巨大挑戰(zhàn)。土壤污染預警平臺可以實現對土壤環(huán)境質量狀況及其變化趨勢、重點區(qū)域存在的風險或潛在風險、污染物來源及其貢獻率的信息展示。

　　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)測時間等關鍵信息，可以查詢污染物排放預警報警情況。如遇到超標排放、濃度異常、數據重復或沖突等情況，系統(tǒng)會立即反饋出來。同時，自動生成模板，對后續(xù)跟蹤提供判定的依據。

　　此外，土壤污染預警平臺利用無人機傾斜三維技術，可以獲取重點企業(yè)及敏感地塊周邊現場場景數據，通過VR顯示平臺，對土壤監(jiān)測點位、風險點位、排污口、河流等分布情況進行綜合研判。

　　“土壤預警平臺基本實現了超標報警和風險預警功能，目前我們正在探索采用土壤預警機理模型和大數據AI模型，利用人工智能平臺對土壤污染數據進行分析，預測土壤污染情況，提出相應的環(huán)境管理策略，從而對土壤污染防治提供更有力的技術支撐?！敝x志宜說，“未來，我們希望土壤預警平臺能像天氣預報一樣，對土壤污染趨勢進行提前預警。”（李欣）

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