重污染地區(qū)土壤調(diào)查點位布設(shè)方法探討

張 遠(yuǎn)，強(qiáng) 勝

（1.無錫中誠鑒證技術(shù)有限公司，江蘇 無錫 214000；2.無錫諾信安全科技有限公司，江蘇 無錫 214000）

引言

重污染地區(qū)土壤調(diào)查是環(huán)境保護(hù)和生態(tài)恢復(fù)的重要環(huán)節(jié)。土壤作為自然資源的重要組成部分，受到工業(yè)活動、農(nóng)藥使用、廢棄物排放等人類活動的影響，存在嚴(yán)重的污染問題。因此，進(jìn)行土壤調(diào)查并布設(shè)合適的調(diào)查點位具有重要的科學(xué)和實踐意義。

1 調(diào)查點位布設(shè)前的準(zhǔn)備工作

1.1 收集地區(qū)環(huán)境污染信息和歷史數(shù)據(jù)

在進(jìn)行土壤調(diào)查點位布設(shè)之前，收集地區(qū)環(huán)境污染信息和歷史數(shù)據(jù)至關(guān)重要。這些信息包括相關(guān)工業(yè)活動、廢物排放、農(nóng)藥使用、土地利用情況等方面的數(shù)據(jù)。通過收集環(huán)境監(jiān)測報告、行業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感圖像以及進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)研究，相關(guān)人員可以對地區(qū)環(huán)境污染程度和可能的污染源有一個初步了解。此外，還應(yīng)調(diào)查和記錄歷史土壤調(diào)查數(shù)據(jù)，以了解土壤污染的發(fā)展趨勢和變化情況，為新一輪的調(diào)查提供參考依據(jù)[1]。

1.2 確定調(diào)查目標(biāo)、范圍和調(diào)查指標(biāo)

在土壤調(diào)查點位布設(shè)前，需要明確調(diào)查的目標(biāo)、范圍和調(diào)查指標(biāo)。調(diào)查目標(biāo)包括確定污染源、評估土壤質(zhì)量、評估生態(tài)風(fēng)險等。范圍可以涵蓋特定區(qū)域、重點污染源周邊或涉及整個重污染地區(qū)。調(diào)查指標(biāo)應(yīng)根據(jù)調(diào)查目標(biāo)確定，具體指標(biāo)有重金屬含量、有機(jī)污染物濃度、pH值、土壤質(zhì)地等。確立明確的調(diào)查目標(biāo)、范圍和調(diào)查指標(biāo)有助于制定科學(xué)的調(diào)查方案和布設(shè)合適的點位[2]。

1.3 制定調(diào)查方案和確定時間安排

制定調(diào)查方案是土壤調(diào)查點位布設(shè)的重要環(huán)節(jié)，調(diào)查方案應(yīng)包括調(diào)查的方法、采樣方案、樣品處理和實驗室分析等詳細(xì)內(nèi)容。相關(guān)人員根據(jù)調(diào)查目標(biāo)和范圍，選擇合適的調(diào)查方法和采樣方案，如是否使用柵格采樣、分層采樣或隨機(jī)采樣。此外，確定時間安排，合理安排采樣和實驗室分析的時間，可以確保調(diào)查工作的順利進(jìn)行。

2 土壤調(diào)查點位布設(shè)的原則

2.1 代表性原則

代表性原則要求在土壤調(diào)查點位布設(shè)中選擇具有代表性的點位，以確保調(diào)查結(jié)果能夠準(zhǔn)確反映整個調(diào)查區(qū)域的土壤污染情況。在布設(shè)點位時，應(yīng)考慮地區(qū)內(nèi)不同的地貌特征、土壤類型、土地利用類型等因素，并根據(jù)這些因素選擇具有代表性的典型點位進(jìn)行調(diào)查。通過這種方式，相關(guān)人員可以全面了解不同地區(qū)和土壤類型的污染狀況，為制定針對性的污染治理策略提供科學(xué)依據(jù)。

2.2 系統(tǒng)性原則

系統(tǒng)性原則要求在土壤調(diào)查點位布設(shè)中形成合理的調(diào)查網(wǎng)絡(luò)，以保證整體調(diào)查區(qū)域得到充分覆蓋。布設(shè)點位時應(yīng)考慮區(qū)域內(nèi)的空間分布特征和土壤污染程度的變化趨勢，合理安排點位的位置和數(shù)量，以形成較為均勻的布設(shè)格局。通過建立系統(tǒng)性的調(diào)查網(wǎng)絡(luò)，可以提高調(diào)查的可靠性和代表性，并為全面了解土壤污染情況提供全局視角。

2.3 重點區(qū)域原則

重點區(qū)域原則要求在土壤調(diào)查點位布設(shè)時優(yōu)先考慮重污染源周邊和潛在風(fēng)險區(qū)域。重污染源周邊的土壤往往受到較高程度的污染，而潛在風(fēng)險區(qū)域可能存在潛在的污染風(fēng)險。因此，在布設(shè)點位時應(yīng)重點關(guān)注這些區(qū)域，增加對其土壤污染狀況的調(diào)查密度，以便更準(zhǔn)確地評估和管理土壤污染問題。

2.4 多樣性原則

多樣性原則要求考慮不同地貌、土壤類型和土地利用類型，在土壤調(diào)查點位布設(shè)中實現(xiàn)多樣性。地貌、土壤類型和土地利用類型的差異會導(dǎo)致土壤污染的異質(zhì)性，因此，應(yīng)合理選擇不同地貌類型的點位、覆蓋不同土壤類型的區(qū)域，并考慮到不同地區(qū)的不同土地利用類型。通過考慮多樣性原則，我們可以更全面地了解土壤污染的空間分布特征和影響因素，并為制定差異化的治理策略提供支持。

2.5 普查與抽樣相結(jié)合原則

普查與抽樣相結(jié)合原則要求在土壤調(diào)查點位布設(shè)中綜合應(yīng)用普查和抽樣方法，以平衡調(diào)查成本和效益。普查方法可以覆蓋整個調(diào)查區(qū)域，提供全面的土壤信息，但成本較高。抽樣方法則選取代表性樣本進(jìn)行調(diào)查，這樣可以降低成本，但可能存在樣本不足或代表性不夠的問題。因此，在布設(shè)點位時，相關(guān)人員應(yīng)根據(jù)調(diào)查目標(biāo)、范圍和資源可用性，合理選擇普查和抽樣相結(jié)合的方法，以達(dá)到最佳調(diào)查效果。

3 土壤調(diào)查點位布設(shè)方法

3.1 柵格采樣法

柵格采樣法是一種常用的土壤調(diào)查點位布設(shè)方法，它將調(diào)查區(qū)域劃分為均勻的網(wǎng)格，并在每個網(wǎng)格交叉點處設(shè)置調(diào)查點位，以實現(xiàn)點位的均勻分布和全面覆蓋。

柵格采樣法的首要特點是均勻性，通過將調(diào)查區(qū)域劃分為網(wǎng)格，在每個網(wǎng)格交叉點處設(shè)置一個調(diào)查點位，可以確保點位在整個區(qū)域內(nèi)均勻分布，避免點位的集中或缺失。這樣可以充分覆蓋調(diào)查區(qū)域的不同地理區(qū)域和土壤類型，從而獲取更全面和更有代表性的土壤信息。

柵格采樣法還具有統(tǒng)計性和可比性。由于點位布設(shè)均勻，每個點位都有相似的調(diào)查概率，所獲得的土壤樣品具有相似的特征和調(diào)查條件。這樣可以使得所獲得的數(shù)據(jù)具有較高的統(tǒng)計代表性，使相關(guān)人員能夠更好地估計和推斷整個調(diào)查區(qū)域的土壤質(zhì)量狀況。同時，數(shù)據(jù)的一致性和可比性也得到保證，使得后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和結(jié)果解釋更為準(zhǔn)確、可靠。

柵格采樣法的操作便捷性是其另一個優(yōu)勢。通過使用GIS（地理信息系統(tǒng)）軟件或其他空間分析工具，可以快速將調(diào)查區(qū)域劃分為網(wǎng)格，并在每個網(wǎng)格交叉點處布設(shè)調(diào)查點位。這種方法不僅操作簡單易行，還能提高工作效率，減少人為因素對點位布設(shè)的影響。

3.2 分層采樣法

分層采樣法是一種常用的土壤調(diào)查點位布設(shè)方法，通過將調(diào)查區(qū)域劃分為若干層次，并在每個層次中分別布設(shè)點位，以實現(xiàn)對不同層次土壤狀況的全面評估和比較。

分層采樣法的關(guān)鍵特點是層次性，根據(jù)調(diào)查目標(biāo)和土壤特性的差異，將調(diào)查區(qū)域劃分為不同層次，每個層次代表一個特定的土壤條件或環(huán)境背景；然后，在每個層次中，相關(guān)人員可根據(jù)該層次的土壤特征和調(diào)查需求，合理布設(shè)調(diào)查點位。通過這種分層的布設(shè)方式，可以針對不同土壤層次進(jìn)行有針對性的調(diào)查，使得所獲得的數(shù)據(jù)更具代表性和比較性[3]。

分層采樣法還具有可比性和有效性，由于在每個層次內(nèi)進(jìn)行點位布設(shè)，可以保證不同點位之間具有相似的土壤特征和調(diào)查條件，這樣可以使得數(shù)據(jù)在不同層次之間具有可比性，便于進(jìn)行跨層次的比較和分析。同時，通過分層采樣法可以更有效地利用有限的調(diào)查資源，使其集中在關(guān)鍵層次或重點區(qū)域進(jìn)行調(diào)查，從而提升調(diào)查效率和成本效益。

分層采樣法的操作性也值得一提，通過合理劃分層次和確定各個層次的調(diào)查點位數(shù)量，相關(guān)人員可以在實際操作中更好地控制調(diào)查范圍和密度；根據(jù)具體情況，可以采用隨機(jī)抽樣、等距采樣或其他采樣方法在每個層次內(nèi)布設(shè)點位，以實現(xiàn)全面而高效的土壤調(diào)查。

3.3 隨機(jī)采樣法

隨機(jī)采樣法是一種常用的土壤調(diào)查點位布設(shè)方法，通過使用隨機(jī)數(shù)生成點位坐標(biāo)，實現(xiàn)點位的隨機(jī)布設(shè)。

隨機(jī)采樣法的核心特點是隨機(jī)性，通過使用隨機(jī)數(shù)生成點位的坐標(biāo)，可以確保點位的布設(shè)是隨機(jī)的，不受主觀因素干擾。這種隨機(jī)布設(shè)可以避免人為因素對點位選擇的偏好，從而獲得更客觀和更有代表性的土壤調(diào)查數(shù)據(jù)。

隨機(jī)采樣法還具有全面性和公正性的特點，由于點位的布設(shè)是隨機(jī)的，所有地區(qū)和土壤類型都有平等的機(jī)會被調(diào)查到，這樣可以實現(xiàn)對整個調(diào)查區(qū)域的全面覆蓋，避免忽視局部地區(qū)或特定土壤類型，確保數(shù)據(jù)的公正性和全面性。

隨機(jī)采樣法的操作簡便性是其另一優(yōu)勢，通過使用計算機(jī)或隨機(jī)數(shù)表，可以快速生成隨機(jī)坐標(biāo)，然后在對應(yīng)的地理位置上布設(shè)調(diào)查點位，這種方法操作簡單易行，無需過多的主觀判斷和決策，減少了人為因素的影響，提高了調(diào)查的科學(xué)性和客觀性。

3.4 熱點區(qū)域采樣法

熱點區(qū)域采樣法是一種針對重污染地區(qū)的土壤調(diào)查點位布設(shè)方法，其主要原則是重點關(guān)注已知或疑似的熱點區(qū)域，并在這些區(qū)域內(nèi)布設(shè)密集的調(diào)查點位。

熱點區(qū)域采樣法的核心特點是針對性強(qiáng)，在重污染地區(qū)，熱點區(qū)域往往是重要的環(huán)境風(fēng)險來源，這些區(qū)域通常與工業(yè)活動、廢棄物處理或其他潛在的污染源有關(guān)。通過重點關(guān)注這些區(qū)域并在其內(nèi)布設(shè)密集的調(diào)查點位，相關(guān)人員可以更準(zhǔn)確地評估熱點區(qū)域的土壤污染程度和影響范圍，為環(huán)境管理和治理提供重要依據(jù)。

熱點區(qū)域采樣法還具有高靈敏度和高分辨率，通過在熱點區(qū)域布設(shè)密集的調(diào)查點位，可以獲得更多的土壤樣本，并提高調(diào)查的靈敏度和分辨率。這樣可以更精確地檢測和識別污染物的分布模式、濃度變化以及其與環(huán)境因素的關(guān)聯(lián)性，從而有助于相關(guān)人員深入了解熱點區(qū)域的土壤污染特征，為制定有效的治理策略提供科學(xué)依據(jù)。

熱點區(qū)域采樣法通過使用先進(jìn)的定位技術(shù)和GIS（地理信息系統(tǒng)）工具，可以精確識別和定位熱點區(qū)域，并在這些區(qū)域內(nèi)布設(shè)調(diào)查點位。這種方法操作相對簡便，能夠準(zhǔn)確控制點位的布設(shè)密度和范圍，提高了調(diào)查效率和數(shù)據(jù)質(zhì)量。

3.5 聚類采樣法

聚類采樣法是一種基于聚類分析方法的土壤調(diào)查點位布設(shè)方法，通過將調(diào)查區(qū)域的土壤樣本進(jìn)行聚類，將相似的樣本歸為一類，并從每個類別中選取代表性的點位進(jìn)行調(diào)查。

聚類采樣法的關(guān)鍵特點是聚類分析，通過對調(diào)查區(qū)域內(nèi)的土壤樣本進(jìn)行聚類分析，可以將相似的樣本歸為同一類別。聚類分析基于土壤樣本的相似性，并將其聚合成若干個類別，每個類別代表著一種特定的土壤類型或污染狀況，然后從每個類別中選擇代表性的點位進(jìn)行調(diào)查，可以獲取具有代表性的數(shù)據(jù)。

聚類采樣法還具有高效性和經(jīng)濟(jì)性，通過將土壤樣本進(jìn)行聚類分析，可以將調(diào)查區(qū)域的復(fù)雜性降低到一定程度，減少調(diào)查點位的數(shù)量。從每個類別中選擇代表性的點位進(jìn)行調(diào)查，可以在較少的調(diào)查點位數(shù)量下獲取相對全面的土壤信息，這種方法能夠在保證調(diào)查效果的同時節(jié)約調(diào)查成本和時間。

聚類分析方法在統(tǒng)計學(xué)和數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用，因此具備可行性和可操作性。相關(guān)人員通過選擇合適的聚類算法和參數(shù)設(shè)置，可以根據(jù)調(diào)查目標(biāo)和土壤特征進(jìn)行有效的聚類分析，然后根據(jù)聚類結(jié)果從每個類別中選擇代表性的點位進(jìn)行調(diào)查，實現(xiàn)對不同類別土壤的覆蓋和評估。

4 需考慮的因素和技術(shù)支持

4.1 土壤特性和環(huán)境因素

在重污染地區(qū)土壤調(diào)查點位的布設(shè)過程中，相關(guān)人員需要綜合考慮土壤特性和環(huán)境因素，包括土壤類型、地貌特征和地理環(huán)境等因素。這些因素對土壤污染的分布、遷移具有重要影響，因此在點位布設(shè)過程中需要加以考慮。

首先，土壤類型是一個重要的考慮因素，不同土壤類型具有不同的物理、化學(xué)和生物特性，其污染物的吸附、分布和遷移具有差異性。因此，在土壤調(diào)查點位布設(shè)時，相關(guān)人員應(yīng)該選擇具有代表性的不同土壤類型點位，以確保調(diào)查數(shù)據(jù)的全面性和代表性。

其次，地貌特征是另一個需要考慮的因素。地貌特征包括地形、地勢、水系等地形地貌因素，這些因素對土壤水分分布、水動力學(xué)過程以及污染物遷移的影響很大。在布設(shè)點位時，相關(guān)人員應(yīng)考慮不同地貌特征的代表性點位，以獲取更全面和更準(zhǔn)確的土壤調(diào)查數(shù)據(jù)。

另外，地理環(huán)境也是重要的考慮因素之一，地理環(huán)境包括氣候、降水、植被覆蓋等因素，這些因素對土壤的形成、質(zhì)地、養(yǎng)分含量等具有一定影響。相關(guān)人員在布設(shè)點位時，應(yīng)該考慮地理環(huán)境的差異，選擇具有代表性的點位進(jìn)行調(diào)查，綜合分析土壤污染與地理環(huán)境的關(guān)系[4]。

4.2 先進(jìn)技術(shù)和工具的支持

在重污染地區(qū)土壤調(diào)查點位布設(shè)中，先進(jìn)技術(shù)和工具的應(yīng)用可以提供有效的輔助支持，包括遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)（GIS）和無人機(jī)等。這些技術(shù)能夠為點位布設(shè)提供更全面、更高效和更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

首先，遙感技術(shù)在土壤調(diào)查點位布設(shè)中發(fā)揮著重要作用，通過遙感衛(wèi)星或航空平臺獲取的高分辨率影像數(shù)據(jù)可以提供大范圍的土地覆蓋和土壤信息，例如土地利用、植被覆蓋和地形特征等。這些數(shù)據(jù)可以用于識別重點區(qū)域和熱點區(qū)域，輔助點位布設(shè)決策，并提供地理空間參考。

其次，地理信息系統(tǒng)（GIS）是另一個重要的技術(shù)工具。GIS可以將各種地理數(shù)據(jù)進(jìn)行集成、管理和分析，如土壤類型、地貌特征、地理環(huán)境等。通過構(gòu)建土壤數(shù)據(jù)庫和制作專題圖，可以實現(xiàn)對土壤調(diào)查點位布設(shè)的可視化和空間分析。GIS還可以進(jìn)行空間插值分析，預(yù)測未調(diào)查區(qū)域的土壤污染程度，從而為點位布設(shè)提供指導(dǎo)。

此外，無人機(jī)技術(shù)在土壤調(diào)查點位布設(shè)中的應(yīng)用也越來越重要。無人機(jī)配備了高分辨率攝像頭和傳感器，能夠快速獲取土地表面影像和環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)。通過無人機(jī)航測，可以實現(xiàn)對調(diào)查區(qū)域的高精度遙感影像采集，幫助確定土壤調(diào)查點位的位置和數(shù)量。無人機(jī)還可以進(jìn)行多光譜圖像采集，獲取土壤質(zhì)地、植被指數(shù)和污染物分布等信息，提供更詳細(xì)的土壤調(diào)查數(shù)據(jù)。

5 質(zhì)量控制與數(shù)據(jù)分析

5.1 樣品采集和處理

在重污染地區(qū)土壤調(diào)查中，樣品采集和處理是確保數(shù)據(jù)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。采樣方法和樣品處理流程應(yīng)遵循規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)和程序，以確保采集到的土壤樣品具有代表性且不受外界污染的影響。相關(guān)人員應(yīng)根據(jù)調(diào)查目標(biāo)和調(diào)查指標(biāo)選擇合適的采樣工具和方法，例如土壤鉆孔、土壤鏟和土壤鉆探等。采樣過程中要注意避免交叉污染和樣品混淆，并記錄采樣地點的詳細(xì)信息和采樣日期，以便后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和解釋。

5.2 采樣點位管理

對于重污染地區(qū)土壤調(diào)查點位的管理，應(yīng)建立詳細(xì)的記錄和管理系統(tǒng)，包括采樣點位的詳細(xì)信息和采樣日期。這些信息是后續(xù)數(shù)據(jù)分析和解釋的基礎(chǔ)，可以幫助確定調(diào)查點位的空間分布和特征。采樣點位管理應(yīng)包括采樣點位的坐標(biāo)、地貌特征、土壤類型、附近污染源和環(huán)境背景等信息。采樣日期的記錄也非常重要，可幫助相關(guān)人員在后續(xù)分析時考慮時間因素的影響。通過有效的采樣點位管理，可以確保數(shù)據(jù)的可追溯性和準(zhǔn)確性。

5.3 實驗室分析

土壤樣品的實驗室分析是對采集樣品進(jìn)行定量分析和檢測的重要步驟，選擇可靠的實驗室進(jìn)行土壤樣品分析是確保數(shù)據(jù)質(zhì)量的關(guān)鍵。實驗室應(yīng)具備合適的設(shè)備和技術(shù)，并具備相關(guān)的認(rèn)證和資質(zhì)。在選擇實驗室時，相關(guān)人員應(yīng)考慮實驗室的聲譽(yù)、經(jīng)驗和技術(shù)能力，以及是否符合相關(guān)的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)要求，并與實驗室進(jìn)行良好的溝通和協(xié)作，確保樣品分析過程中的質(zhì)量控制及數(shù)據(jù)的可靠性。

5.4 數(shù)據(jù)分析與解釋

在土壤調(diào)查中，數(shù)據(jù)分析和解釋是從采集到的數(shù)據(jù)中獲取有意義信息的重要步驟。通過對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析、空間分析和解釋，可以揭示土壤污染的程度、分布和影響范圍。對于重污染地區(qū)土壤調(diào)查數(shù)據(jù)的分析，可以采用統(tǒng)計方法、空間插值和地理信息系統(tǒng)等工具進(jìn)行。首先，相關(guān)人員可以對采集的土壤樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，計算關(guān)鍵指標(biāo)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)等，以評估土壤污染程度和變異性。其次，可以利用空間插值方法，如克里金插值和反距離權(quán)重插值，將有限的采樣數(shù)據(jù)推廣到整個調(diào)查區(qū)域，生成土壤污染分布圖，揭示污染的空間格局和熱點區(qū)域。此外，地理信息系統(tǒng)（GIS）的應(yīng)用可以對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行地理空間分析，將土壤污染數(shù)據(jù)與其他環(huán)境要素進(jìn)行關(guān)聯(lián)，如土地利用、污染源分布和人口密度等，以獲取更全面的認(rèn)識和解釋。最后，通過數(shù)據(jù)分析和解釋，相關(guān)人員可以得出結(jié)論和建議，如指出重污染區(qū)域、提出治理措施和環(huán)境保護(hù)建議等，以支持決策制定和污染治理工作。

6 結(jié)語

綜上所述，針對重污染地區(qū)土壤調(diào)查點位布設(shè)方法，我們可以采用柵格采樣法、分層采樣法、隨機(jī)采樣法、熱點區(qū)域采樣法和聚類采樣法等不同的布設(shè)方法。在布設(shè)過程中，相關(guān)人員需要遵循代表性、系統(tǒng)性、重點區(qū)域、多樣性和普查與抽樣相結(jié)合等原則，同時還需要綜合考慮土壤特性、環(huán)境因素以及借助先進(jìn)技術(shù)和工具的支持。在質(zhì)量控制與數(shù)據(jù)分析階段，要規(guī)范樣品采集和處理、采樣點位管理、實驗室分析以及數(shù)據(jù)分析與解釋，以確保數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性。這些方法和步驟的應(yīng)用可以為重污染地區(qū)土壤調(diào)查提供科學(xué)依據(jù)，為環(huán)境保護(hù)和污染治理提供有效支持。