吴灼浩
广州市环境保护科学研究院
摘要：近年来，随着现代工农业生产和城市化的不断发展,工业三废和城镇生活垃圾的大量增加,农业化肥、农膜等农用投入品的不合理使用,致使土壤受到不同程度的重金属污染,严重影响了人类健康和环境安全。因此,对土壤重金属污染进行预测预警具有很重要的意义。
关键词：土壤;重金属污染;污染防治;GIS技术
引言
我国日益严峻的土壤重金属污染威胁到人们的生命健康，现有相关土壤重金属污染防治法律制度需要更具可操作性。GIS技术被广泛应用于土壤重金属污染评价之中，能够揭示出土壤重金属污染的空间分布及其空间变异规律，将点状数据呈现为空间可视化图形，对于完善我国土壤重金属污染防治制度设计、增强相关制度可操作性具有技术指导意义。
1GIS在土壤重金属污染防治中的技术价值
作为一门通用技术，地理信息系统(GIS)可以用来分析处理海量的地理数据。GIS应用于土壤重金属污染评价，可以使点状数据以二维面状数据或三维立体数据的形式展示出来，从而使土壤重金属空间分布和评价结果更具直观性和可读性。GIS的空间分析功能可以定量化描述土壤重金属的空间分布，并可据此对污染状况进行分级显示，从而有针对性地对不同区域采取不同的保护或治理修复策略。GIS的应用还可以快速高效地计算出每一种污染级别土壤的面积，为治理修复效果提供重要的辅助信息，为后续政策的制定和法律措施的实施提供指导和帮助。2013年12月首次完成的全国土壤污染普查，使得全国土壤重金属污染数据被初步掌握。虽然目前尚缺乏可供公开使用的全国范围土壤重金属污染调查数据，但是我们可以从国内外已发布的结果中获取完成土壤重金属污染监测和调查工作的区域相关数据。2017年10月，国务院下发了《国务院关于开展第三次全国土地调查的通知》，这意味着未来我国对土壤环境数据的掌握将更加全面，也使得GIS数据的来源更有保障。
2土壤重金属污染治理现状
城市中经营金属加工、机器制造、冶炼等工艺的工厂，其废弃物的不合理排放或泄露导致土壤重金属元素富集，影响生态环境，危害人类健康。重金属污染危害人体健康的例子有：日本骨痛病事件、2009年的湖南省浏阳市镉污染事件等。土壤中的重金属元素不能被微生物分解，在土壤中长期累积会改变土壤性质，甚至转化为毒性更大的烷基化合物。此外，土壤中部分的迁移会进一步扩大污染范围。因此，土壤重金属污染的治理成为人们重点关注的问题。目前已有很多成熟的技术，如淋洗法、热处理、电解法等，每种方法各有优势，需根据土壤的实际情况合理选择土壤治理技术。地理信息系统（简称GIS）技术正逐渐被应用到各行各业，其强大的空间分析能力，可以满足土壤治理中的功能需求。目前，GIS在土壤污染方面的研究有：重金属元素空间分布特征分析、土壤重金属污染评价等。GIS将金属污染物的空间分布直观展现，可以辅助决策者更好地分析及采取合理措施。GIS强大的空间分析能力包括缓冲区分析、叠加分析、插值分析等。文中主要利用GIS的插值分析、叠加分析等，根据污染程度、用地类型确定最佳的治理技术，并将对应的范围可视化。GIS应用于土壤治理的优势还有：建立研究区的地理数据库，可快速查询面积、周长等；输出专题图，预估治理的工作量更精确，进而提高工程的效率。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3GIS对于土壤重金属污染防治制度的指导意义
3.1更新相关标准和土壤背景值，完善土壤质量标准体系
土壤污染或土壤重金属污染的评价建立在各种土壤环境标准之上，如：对北京市土壤重金属污染的评价参照了北京土壤重金属背景值和基线值，GIS的应用一方面依赖于各标准的制定，同时也检验标准的合理性，因此在总结GIS实践的基础上，更新完善相关标准意义重大。我国在颁布《土壤环境质量标准》后，陆续制定了《食用农产品产地环境质量评价标准》《绿色食品产地环境技术条件》等作为补充。随着对土壤研究的深入，土壤环境质量标准的更新以及土壤环境标准体系的完善变得十分必要。因《土壤环境质量标准》制定时间较为久远，缺陷逐渐显露，修订时要考虑几方面因素:一是标准因土壤性质差异难以一致;二是考虑到多样的土地利用方式，扩大标准适用范围;三是适当修改不合理的重金属标准值以及增加有效态重金属。
3.2进行土壤重金属污染评价，建立土壤重金属污染防治区域划定制度
土壤重金属污染防护与治理区域的划定建立在土壤重金属污染评价基础之上，而开展土壤重金属污染评价工作离不开技术操作。目前GIS被广泛应用于土壤重金属污染评价中，利用GIS技术将抽象的理论概说变成具体的可操作实践，结合土壤重金属污染状况及单一重金属元素空间分布规律，可以为土壤重金属污染防治区的划定提供依据。在土壤重金属污染防治区的划定方面，日本早有先例。为治理土壤重金属污染问题，日本建立了完善的由法律、法规和标准等组成的土壤污染防治政策体系，制定了《农业用地土壤污染防治法》《土壤污染对策法》两部针对土壤污染的专门法律。前者规定了保护土壤环境的具体制度，如农业用地土壤污染对策地区指定制度、调查监测制度等;后者规定了污染土壤净化制度、土壤污染状况调查制度、区域指定制度等。我国国情虽与日本有所不同，但可以参考其预防和污染区域指定制度的相关做法，建立土壤重金属污染防治区域划定制度。GIS在土壤重金属污染评价中形成的土壤重金属污染分布图，为划分特定污染物防护区提供了直观的数字图形依据。后续在土壤重金属污染区域划分的实际应用与法律制度的设计中，可以利用GIS分析综合的土壤重金属污染状况及单一的重金属元素空间分布，其客观性和普遍性适用于多区域及多金属。
3.3实施长效治理追踪措施，构建土壤重金属污染防治监督机制
土壤重金属污染防治工作是艰巨的、持久的，其不同于水或大气污染在实施治理措施之后短时间内就能看到成效，被重金属污染的土壤可能需要几年甚至几十年的修复才能显现效果。因此，只有对于被重金属污染的土壤实施长效治理追踪措施，对治理效果进行监督，才能真正确认土壤重金属污染问题是否得以改善和解决。利用GIS将空间数据可视化的功能，对划定的某一土壤重金属污染区域在实施治理措施达到一定期限后，重新进行土壤采样、分析与评价，与之前的污染状况进行比对，从而将土壤重金属污染的治理成果直观反映出来，可以为责任主体的溯源提供依据，为监管部门工作的开展提供方向，如根据比对结果对某些污染范围扩大、污染加重的工业企业加大处罚力度等。对土壤重金属污染法律制度的设计具有普适性，可以将此技术方法在全国范围内应用，为实施长效治理土壤重金属污染问题、构建土壤重金属污染防治监督机制、完善相关法律制度提供切实可行的技术手段。
结语
(1)GIS能够方便地管理各种与土壤污染相关的环境信息,并且能够有效地组织此类信息进行统计分析,为土壤污染评价及预测提供基础资料。
(2)由于GIS具有空间分析功能,能够在可视化环境下对土壤重金属污染进行实时交互式分析,从而能够快速实现对土壤重金属污染的预测预警。
参考文献
[1]范迪福,翁志华.江苏省溧水县土壤环境污染预警预测方法探讨[J].江苏地质,2005,29(2):88?93.
[2]李元吉．我国土壤重金属污染法律规制研究［D］．杨凌:西北农林科技大学，2015．
[3]周建军,周桔,冯仁国.我国土壤重金属污染现状及治理战略[J].中国科学院院刊,2014,29(3):315-320.
论文作者:吴灼浩
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/27
标签：土壤论文; 重金属论文; 土壤污染论文; 评价论文; 制度论文; 技术论文; 空间论文; 《中国西部科技》2019年第23期论文;