农田土壤重金属污染监测及其空间估值方法研究

翁炳霖

摘 要：随着城市化进程的不断推进，农田污染问题也日渐加剧。基于这种情况，本文对农田土壤重金属污染监测技术进行了分析，并对其空间估值方法展开了研究，以期为关注这一话题的人们提供参考。

关键词：农田土壤；重金属污染；监测技术；空间估值方法

中图分类号：X833 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170133031

农田土壤为各种粮食作物提供了基本生长环境，一旦受到污染就会直接威胁到人们的身体健康。但就目前来看，农田土壤已经遭受了铅、汞、镉等重金属元素的污染。而这些污染物具有毒性大、难降解和易积累的特点，还会伴随作物被人体吸收。加强农田土壤重金属污染的监测，并对污染进行空间估值，则能够更好的进行农田土壤污染的监管，进而为人们的生产、生活提供更多安全保障。

1 农田土壤重金属污染监测技术分析

1.1 实验室监测技术

在农田土壤重金属污染监测方面，实验室监测为传统监测技术，包含原子荧光光谱法、电化学仪器分析法、分光光度法和极谱分析法等多种方法，都需要完成样本田间采样，然后对土样进行处理、分析，以完成土壤重金属污染监测。使用实验室监测法，具有基体干扰小、检出限低、准确度高和分析范围宽等特点。但是，采取该种监测方法需完成监测区土壤質量现状调查和重金属污染土壤修复试验等工作，采样工作量较大，并且监测成本较高，需要的分析时间较长。此外，只要样品在采集、运输、存储和测定过程中出现差错，就会导致测量结果失真。

1.2 现场监测技术

为克服实验室监测的局限性，现场监测技术在农田土壤重金属污染监测中得到了应用。目前，可以连续完成土壤重金属监测的技术主要包含土壤磁化率监测技术和激光诱导击穿光谱技术等。应用前一种技术，可以利用土壤在外磁场中受感应产生的磁化强度和外加磁场强度比重完成土壤中重金属污染的监测。因为，重金属污染将导致土壤磁性增强，所以能够利用土壤磁化率和地球化学元素含量进行重金属污染表征。该技术具有无破坏性、快速、经济和灵敏的特点，在土壤研究工作中得到了广泛应用。但是，由于会对土壤磁化率产生影响的因素较多，因此使用该技术也无法完成污染程度及污染来源的准确判断[1]。应用后一种技术，主要是利用原子发射光谱分析法对土壤重金属污染进行快速、实时探测，可同时完成多种元素分析，并且只有很小几率会对研究对象造成再污染。但作为半定量测量手段，其在监测灵敏度和检测限上仍然有一定的局限性。

2 农田土壤重金属污染空间估值方法

2.1 局部高值分布区划分

在完成农田土壤重金属污染监测的基础上，还要对影响土壤重金属含量变化的外源因素的空间分布信息进行获取，以便更好的完成土壤重金属含量分布规律的描述。为此，还要采取关联规则、统计对比和回归分析等方法确定外源因素，然后进行有直接影响的外源因子的提取。在此基础上，需利用统计的半方差函数完成土壤重金属历史样点空间结构提取，以便对不同元素空间变异范围进行判断。而通过实地取样调查，则能完成土壤重金属含量的局部高值分布区的划分。

2.2 土壤单元类获取

不同于全局地理空间的土壤重金属空间分布，局部地理空间的土壤重金属空间分布具有一定连续性。通过获取土壤单元类，则能够将全局异质空间的重金属含量空间估值问题转化为局部空间最优估值问题。为此，还应采取自收敛分类方法完成环境变量分类。使用谱分割方法，则可以完成景观要素特征向量分类，从而获得土壤单元分类。但获得的单元类仅为粗略分类结果，还应将同为空间异质的单元类进行归并子类，以减少分类数目。为此，还应对2个单元类包含的监测样点的重金属含量数据展开方差分析，以确定2个单元类是否为空间异质。

2.3 重金属污染空间估值

针对获得的多个土壤空间分类集，需利用土壤单元分类图将在相同单元类中的监测样点划分为一类，以获得监测样点集。利用二分树索引方法，则能完成空间估值方法的构建。在估值操作前，需输入参与估值的最小估值单元数和最大搜索半径，以完成已知位点数的估值单元搜索，用于进行未知单元的属性值的估算。利用土壤单元类包含样点的已知观测值和所有样点观测值的均值之差和对应的权重，就可以得到未知位点的估算值。

3 结论

使用科学的土壤重金属污染监测技术进行农田土壤重金属污染监测，然后结合监测样点数据进行重金属污染的空间估值，则能进一步了解农田土壤重金属空间分布规律，继而更好的完成农田土壤重金属污染的调查评估工作。

参考文献

[1]龚海明，马瑞峻，汪昭军，等.农田土壤重金属污染监测技术发展趋势[J].中国农学通报，2013（2）：140-147.