土壤污染状况调查工作平台的设计与应用

李海燕

（辽宁省大连金普新区自然资源事务服务中心，辽宁 大连 116620）

0 引言

土壤是生态系统构成基本要素之一，是人类赖以生存的物质基础，土壤环境污染问题直接关系人们身体健康和生态安全。我国土壤污染状况调查最早起步于2004年，并于2006年正式下发文件在全国范围内开展土壤污染状况调查，对布点、采样、样品制备、分析测试和数据处理等环节做出标准调查技术规定。但是，人工采样、记录、分析等手段较为落后，工作效率低，成果展示形式单一等问题较为突出，因此积极落实信息化建设，设计和应用土壤污染状况调查工作平台迫在眉睫。本文基于大连市生态环境保护现状，利用全球定位系统（GPS）、GIS等设计开发了一款土壤污染状况调查工作平台，服务于调查技术人员，具有很强的工具属性、技术属性和管理作用。

1 现行土壤污染状况调查方法

土壤污染状况调查是获取土壤环境状况、污染分布的重要途径，调查结果直接关系污染物风险评估、污染治理决策、污染分类的准确性和合理性。近年来，我国陆续在各个地区开展土壤污染调查、土壤肥力调查、地质元素调查等，详细记录各地区不同阶段土壤环境质量情况，为后续统筹规划全国土壤质量情况，建设和发布土壤污染风险管控标准提供充足数据支持[1]。根据我国《建设用地土壤污染状况调查技术导则》（HJ 25.1—2019），建设用地土壤污染状况调查共分为3个阶段：①初级调查阶段。主要工作内容为资料搜集与分析、现场勘察、人员访谈等，识别和判断该区域地块污染情况，确定地块环境污染状况是否需要开展下一阶段的调查与分析[2]。②详细调查阶段。以现场采样、样品制备、测试及分析等为主，包括初步采样和详细采样两个步骤，包括制订采样工作计划、现场采样和数据评估，确定地块污染详细情况，如污染类型、污染程度、污染来源等。③风险评估阶段。对污染物进行评估，评估对人体的危害、致癌风险、危害等级等，确定地块风险是否处于可接受程度，倘若不可接受，需要确定具体风险控制值，制定相应防控和治理措施，加速地块土壤修复。

现阶段，大连市土壤污染状况调查主要手段有样点布设和科学取样。样点布设原理主要为传统统计学和地统计学，布点方式包括分区布点法、随机布点法、网格布点法（表1）。其中，网格布点法普适性较高，可用于不同污染情况的地块，需要根据调查精度选择不同网距网格布点（2.5 km、5 km、40 km、20 km、40 km）。确定样点布设方法后，可以根据地块不同污染状况，确定适宜采样部位、采样深度、监测点位数量等，由此获悉调查土壤实际受污染状况[3]。

表1 网格布点法土壤采集策略比对

2 系统总体设计目标

目前，大连市局部土壤受到工矿企业“三废”排放、机动车尾气排放、污水灌溉及化学药剂使用等污染，部分地块土壤重金属污染情况加剧，土壤酸性化程度不断加深。再加上生活垃圾填埋中含有的废电池等重金属废弃物，逐渐渗透至土壤中，导致土壤性能下降，这些污染不仅会随着生物链进入人体，威胁人体健康，还会引发土壤、大气、水源等污染，使得生态环境恶化。对此，大连市积极加强土壤污染状况调查，成立专班进行全程跟进，并建立专人现场负责工作机制和每日调度工作机制，对全市不同区域地块进行取样调查，完成全市408个地块风险分级和197家土壤中重点监管单位的动态更新，建立土壤污染隐患制度。

在此基础上，大连市决定设计建立土壤污染状况调查工作平台，全面、系统、准确掌握土壤环境质量情况，了解区域土壤污染状况、污染原因、污染程度等，精准评估土壤污染风险和安全级别，提升区域土壤环境信息化管理水平和监管水平，推进土壤污染状况调查和防治工作。确保达成标准统一、全程管控、终身追责、长效监管、信用评价、家底摸清、支撑决策等设计目标，实现“两个干净”（土壤环境干净、土壤污染防治干净），并成长为全国土壤污染防治引领者。

3 平台总体架构

3.1 土壤污染状况调查工作流程拆分

根据上述内容，土壤污染状况调查共划分为3个阶段，初步调查阶段、详细调查阶段和风险评估阶段。本文主要针对调查阶段系统设计与应用实践展开讨论，从业务层面对调查阶段进行详细业务流程拆解。具体包括：①委托方提供场地基本信息、建设规划等相关文件，技术人员熟悉文件内容，开展现场勘测、数据收集及人员访谈等，通过拍摄照片、视频，带有地图数据调用、访谈记录等手段，完成初步调查工作和报告编制。②技术人员将采样布点信息发送至专门样品采集团队，完成样品采集、水文地质信息搜集及样品化学分析等工作。③实验室将样品分析结果反馈至技术人员，采样团队将地质信息反馈给技术人员，技术人员整合分析资料，完成调查报告编制，通过评审后传输至委托方。为便于调查业务流程具体化，可以借助表格、文字、图片等数据形式进行数控格式拆分，将其与工作平台中的地图处理、数据处理等功能相连接，输入相关信息后，可自动生成土壤污染状况调查报告。

3.2 系统模块架构

对土壤污染状况调查项目及适用对象进行需求分析和调查业务流程拆解后，为达成土壤污染状况调查报告自动生成功能，需要建立完成系统化的整体业务流程结构。具体包括：①设施层，利用手持智能终端进行户外采样信息化管理。②数据层，涉及土壤污染状况数据汇总、统计、分析与管理，数据信息库、样品库等管理。③服务层和功能层，通过与GIS系统的集成，实现成果整理、展现与上报。该系统在设计时采用B/S架构作为工作平台，通过关键节点设置组成不同层面业务流程架构，使用MySQL进行数据库的存储，并且利用Spring MVC框架与数据交互形成Restful API服务。

3.3 系统功能实现

根据前期调查业务流程拆解和技术人员应用场景，具体可设计5个功能模块，助力土壤污染状况报告自动编制，具体如下。

3.3.1 项目信息模块

该模块由地块基本信息和人员信息组成。其中，地块基本信息以数据录入模式为准，主要用于项目基本信息梳理，包括项目编号、项目所属区域、项目未来规划及土地用途、项目其他信息等，及时将重复度高的基础内容整合，以便使用人员能够迅速调出项目情况，自动选取对照标准及自然地理信息。人员信息则包含项目主要参与人员，包括技术人员、行政人员等，便于后续文档生成和权限设置。

3.3.2 地块调查模块

该模块主要功能划分为地块概况（地块现状、相邻地块现状）和污染状况（可识别污染、重点污染区、生产工艺、资料收集清单等）两个方面内容，主要通过资料共享调用、照片拍摄与上传、人员访谈记录等辅助完成初步调查。

3.3.3 地图绘制模块

该模块属于工作平台核心功能模块，以天地图JavaScript API 4.0为基础，增加图片编辑制作工作，以实现地图导入、文字和地图添加等功能。在土地污染状况调查工作开展中，技术人员需要借助计算机辅助设计（CAD）软件完成图片处理。在平台设计时，首先，需要根据软件功能确定文件可导入类型，如kml、kmz、dxf等格式，利用开源后的Kabeja Java库解析导入文件，获取调查对象边界点坐标信息。其次，将其与需要叠加的地图进行坐标转换，自动生成符合要求的地图边界点坐标集合，将这一坐标集合转化为Geometry（几何图形）数据类型。再次，在边界最小外接矩形范围的基础上，基于Canvas（图布）图形容器实现地图的叠加与转换，得到三维可视化图形。最后，利用图片制作与编辑功能，完成文字标识、图片信息等编辑工作。

3.3.4 钻孔信息模块

该模块主要用于采样点成井图及地层剖面图的制作与展示，包括采样点的横纵坐标、孔深、井口标高、地面标高、稳定水位埋深、地层信息等，对这些信息进行整理和分析后，导入系统平台。平台挖掘相关信息，制作钻孔及地层柱状图模型，如地层标高、埋深、层厚、PID读数等。通过模型直观查看地下土壤复杂信息细节、样品及污染情况，平台还提供对照分析、对包分析和对比分析功能，便于土壤污染程度计算和生态风险评估。成图后，还可以通过SVG格式实现图片的编辑和下载。

3.3.5 数据分析模块

在土壤污染状况调查中，数据分析是耗时较长、重复性大的一项工作，需要对每个地块样品进行试验、检测与分析，结合质控数据进行比对，形成规范化的表格和文字。数据分析模块需要与城市公共信息服务平台连接，实现信息共享，接入城市内关于该区域近些年的相关影响、用地控制信息、地名地址、地质数据等，还要参考国家行业规范和业务管理需求，与土壤环境数据库相连接，了解土壤调查数据、企业监管数据、分析评价数据、土壤修复数据、土壤专家数据、档案数据、服务商数据等。通过共享信息数据，开展全面准确的数据分析，为土壤污染状况调查信息化建设提供支持。

4 应用效果及社会效益

土壤污染状况调查工作平台的应用主要从制度、标准规范成果、系统平台设计建设成果和业务应用3个方面实现。在具体应用平台时，梳理具体使用流程，提前做好保留红线边界的dxf格式底图、检测应用xls格式表单、xls格式钻孔信息导入模板，并将其添加至地块初步调查项目中。①调查人员要完善项目信息内容，清晰划分人员职责和工作范畴。②开展现场勘察工作，将拍摄图片上传至关键节点，并勾选对应资料收集清单和污染信息排查表，在绘制地图时，提前将dxf格式文件导入地图，标记和制作好相应示意图。③在达到钻孔信息模块时，提前将制作好的xls格式钻孔信息导入系统平台，生成钻孔结构图、对应剖面图，生成三维立体图和模型，以“一张图”的形式全面掌握采样点位土壤污染状况、土壤质量情况，用以支撑管理决策。④选择指定送检单位，将其发送至系统平台的原始表单导入至数据分析模块，模块会自动对照国家及省市规范标准，生成相应表格。⑤在表格中特定位置上传好附件资料，点击一键生成，就可以自动生成区域土壤污染状况调查分析报告。另外，该平台还有专家、服务商管理模块，能够实现备案至服务期结束全周期动态监督考察，经过长期工作，沉淀出一批优质技术人员，淘汰能力不足、信用不足的劣质服务商，将其纳入黑名单。该平台还具有土壤污染状况信息数据共享机制和时空数据库，能够实现土壤环境调查工作对数据库的动态持续更新，与职能部门进行部门联动和信息共享，最终全面摸清土壤污染状况家底，为污染防治、土地利用和城市规划提供决策支撑。

5 结语

综上所述，本文设计研究的土壤污染状况调查工作平台采用了3S（GPS、RS、GIS，即全球定位系统、航空遥感系统、地理位置系统）技术，将网络技术与土壤调查紧密结合在一起，实现了土壤污染调查前端采样布点的全面统一管理，共同推动土壤污染普查工作的开展。目前，我国土壤污染状况面临严峻的发展局势，各种污染物不断堆积，土壤污染问题日益严重，将先进科学技术应用于土壤污染状况调查，推动调查工作信息化建设，对提升污染检测与监测水平、提高污染防治效率与质量有十分积极的现实意义。