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广东土壤监测实现全流程创新

北极星环境监测网  来源:中国环境报    2020/5/9 10:10:41  我要投稿  

北极星环境监测网讯:在广东省深圳市福田区的一处码头,深圳市环境监测中心的工作人员正在对土壤进行采样。工作人员拿着土壤采样手持终端,将地形地貌、土壤类型、点位情况等信息录入设备后,这些数据便实时传送到广东省土壤环境监测业务化管理系统。这个系统是广东省土壤监测多项创新成果中的一项。

广东省环境保护土壤环境监测与重金属溯源重点实验室在5年时间里,建成广东省生态环境土壤样品库和土壤重金属同位素实验室华南区域土壤样品制备与流转中心等,从土壤样品采集及制备、土壤污染源解析,到土壤预警平台建设,实现对土壤环境监测技术水平的综合提升,为广东省打赢土壤污染防治攻坚战提供了科技支撑。

智能流转实现土壤“体检”高效化

土壤污染状况详查工作如同为土壤做一次“全身体检”,哪些地方患病需要治疗,哪些地方有隐患需要警惕,环境监测部门需要了然于胸。为全面摸清土壤环境质量状况,广东省构建并运行了省级土壤环境质量监测网络,共布设7826个点位,获得有效监测数据近80万个、点位野外现场信息45万个和点位现场照片8.5万张。

这些数据和信息的汇总,来源于全面“体检”的第一步——土壤采集及样品制备。这是土壤环境监测中最费时费力的一项工作。

据了解,广东省每年土壤监测点位大约在1500个左右。“对于土壤详查这种大规模的专项调查,前期采集到的土壤样品,堆放在流转中心或实验室中,检测人员若想从众多的样品中单独找到某一个样品进行检测,其花费的时间远远大于在野外采样的时间。”广东省环境监测中心生态环境与土壤监测科的谢志宜说。

由于土壤监测样品需要永久保存,因此土壤样品库中存放着大量的样品。在广东省环境保护土壤环境监测与重金属溯源重点实验室的土壤样品库中,就存放着从20世纪80年代至今的近5万件土壤样品。若想提高“全身体检”的效率,就要在土壤样品流转的各环节实现自动化。

针对这一问题,作为全国6个区域土壤样品制备与流转中心之一,华南区域土壤样品制备与流转中心(以下简称华南流转中心)成功地将智能传输与控制系统运用于环境监测领域,实现了土壤样品传送、交接、存储、拣选的智能化、可视化。这种全过程闭环管理模式,极大提高了土壤样品流转的效率。

在华南流转中心,监测人员正在屏幕上输入监测样品的信息。按下确认按钮之后,土壤样品便通过气动传输系统,迅速送达到监测人员的手中。

记者看到,监测人员只需扫描样品上的二维码,便可对样品进行信息追溯与跟踪监控。“过去,在野外采集时,泥土或水渍会使有些样品的标签字迹模糊,无法准确识别样品信息,拿错样品的情况时有发生。如果拿错样品,就需要再到现场进行采样。”监测员一边演示一边说,“现在,只需要通过扫描样品的二维码,便可迅速拣选样品。”

华南流转中心实现对土壤样品的高效流转,解决了对土壤进行“全身体检”费时费力的难题。同时,这一中心设计的标准土壤样品制备能力为每年4500个,更好地满足了土壤样品制备需求。

同位素实验室实现土壤诊断精准化

在对土壤进行全面“体检”后,下一步就要对“患病”土壤进行诊断。

广东省监测中心不止满足于掌握辖区内土壤污染分布情况,还致力于摸清典型区域土壤污染物来源及其贡献率,做好土壤污染源解析工作,为土壤污染防治、改善土壤环境质量提供理论依据。

基于同位素示踪技术开发土壤监测方法和土壤重金属源解析方法,广东省环境监测中心建立起全国第一家土壤重金属同位素示踪监测实验室。这是在全国生态环境监测系统内,构建土壤污染源解析体系的一次创新尝试。

“以金属铅Pb为例,不同铅同位素的质量数不同,其组成只与源区的铅同位素组成特征有关,不易受外界因素影响,其各同位素比值基本不变,而受不同人为源的影响,铅同位素比值呈现不同规律的变化。因此,铅同位素的不同比值可以很好地起到地球化学‘指纹’作用,从而有效判断不同污染物的来源。当某个地块发生污染时,在同位素实验室测试污染土壤和可能污染源Pb204、Pb206、Pb207、Pb208的组成,就可以分析出污染土壤重金属铅与污染源的关系,为土壤污染防治及执法部门监管提供科学依据。”谢志宜介绍。

在国家自然科学基金项目、中央土壤污染防治专项和广东省环境保护科技专项等支持下,实验室研发的多种定性与定量重金属源解析技术,解决了识别典型区域重金属来源的多样性及同源性等科学技术难题,并将这一先进成果应用于重金属综合整治中。

“广东省生态环境厅将本项目的研究成果,运用到董塘地区重金属污染综合整治方案中,并作为‘董塘模式’,顺利解决了韶关市铁龙镇粤北危险废物处理处置中心周边血铅异常问题。这一创新模式,对其他重点区域具有很好的示范和借鉴作用。”谢志宜说。

污染预警平台实现超标报警和风险预警

对于“有隐患”的土壤,广东省环境监测中心搭建起土壤污染预警平台,以全面实现土壤业务信息化管理。目前,广东省的土壤数据中心共有超过9500家企业的监测信息,整合汇聚周边超过6000个点位的监测数据,其中包括重点监管企业数据、污染源排放情况、典型区域重金属污染状况等。

众多的监测点位和信息,对于精细化管理是一项巨大挑战。土壤污染预警平台可以实现对土壤环境质量状况及其变化趋势、重点区域存在的风险或潜在风险、污染物来源及其贡献率的信息展示。

工作人员在可视化平台上向记者展示了土壤污染企业的空间分布情况。通过输入重点行业企业名称或者选择行政区域、排放类型、监测时间等关键信息,可以查询污染物排放预警报警情况。如遇到超标排放、浓度异常、数据重复或冲突等情况,系统会立即反馈出来。同时,自动生成模板,对后续跟踪提供判定的依据。

此外,土壤污染预警平台利用无人机倾斜三维技术,可以获取重点企业及敏感地块周边现场场景数据,通过VR显示平台,对土壤监测点位、风险点位、排污口、河流等分布情况进行综合研判。

“土壤预警平台基本实现了超标报警和风险预警功能,目前我们正在探索采用土壤预警机理模型和大数据AI模型,利用人工智能平台对土壤污染数据进行分析,预测土壤污染情况,提出相应的环境管理策略,从而对土壤污染防治提供更有力的技术支撑。”谢志宜说,“未来,我们希望土壤预警平台能像天气预报一样,对土壤污染趋势进行提前预警。”

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图为广东省环境监测中心的监测员正在操作智能传输与控制系统,实现土壤样品的高效流转。


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