重污染地区土壤调查点位布设方法探讨

张 远，强 胜

（1.无锡中诚鉴证技术有限公司，江苏 无锡 214000；2.无锡诺信安全科技有限公司，江苏 无锡 214000）

引言

重污染地区土壤调查是环境保护和生态恢复的重要环节。土壤作为自然资源的重要组成部分，受到工业活动、农药使用、废弃物排放等人类活动的影响，存在严重的污染问题。因此，进行土壤调查并布设合适的调查点位具有重要的科学和实践意义。

1 调查点位布设前的准备工作

1.1 收集地区环境污染信息和历史数据

在进行土壤调查点位布设之前，收集地区环境污染信息和历史数据至关重要。这些信息包括相关工业活动、废物排放、农药使用、土地利用情况等方面的数据。通过收集环境监测报告、行业统计数据、卫星遥感图像以及进行相关文献研究，相关人员可以对地区环境污染程度和可能的污染源有一个初步了解。此外，还应调查和记录历史土壤调查数据，以了解土壤污染的发展趋势和变化情况，为新一轮的调查提供参考依据[1]。

1.2 确定调查目标、范围和调查指标

在土壤调查点位布设前，需要明确调查的目标、范围和调查指标。调查目标包括确定污染源、评估土壤质量、评估生态风险等。范围可以涵盖特定区域、重点污染源周边或涉及整个重污染地区。调查指标应根据调查目标确定，具体指标有重金属含量、有机污染物浓度、pH值、土壤质地等。确立明确的调查目标、范围和调查指标有助于制定科学的调查方案和布设合适的点位[2]。

1.3 制定调查方案和确定时间安排

制定调查方案是土壤调查点位布设的重要环节，调查方案应包括调查的方法、采样方案、样品处理和实验室分析等详细内容。相关人员根据调查目标和范围，选择合适的调查方法和采样方案，如是否使用栅格采样、分层采样或随机采样。此外，确定时间安排，合理安排采样和实验室分析的时间，可以确保调查工作的顺利进行。

2 土壤调查点位布设的原则

2.1 代表性原则

代表性原则要求在土壤调查点位布设中选择具有代表性的点位，以确保调查结果能够准确反映整个调查区域的土壤污染情况。在布设点位时，应考虑地区内不同的地貌特征、土壤类型、土地利用类型等因素，并根据这些因素选择具有代表性的典型点位进行调查。通过这种方式，相关人员可以全面了解不同地区和土壤类型的污染状况，为制定针对性的污染治理策略提供科学依据。

2.2 系统性原则

系统性原则要求在土壤调查点位布设中形成合理的调查网络，以保证整体调查区域得到充分覆盖。布设点位时应考虑区域内的空间分布特征和土壤污染程度的变化趋势，合理安排点位的位置和数量，以形成较为均匀的布设格局。通过建立系统性的调查网络，可以提高调查的可靠性和代表性，并为全面了解土壤污染情况提供全局视角。

2.3 重点区域原则

重点区域原则要求在土壤调查点位布设时优先考虑重污染源周边和潜在风险区域。重污染源周边的土壤往往受到较高程度的污染，而潜在风险区域可能存在潜在的污染风险。因此，在布设点位时应重点关注这些区域，增加对其土壤污染状况的调查密度，以便更准确地评估和管理土壤污染问题。

2.4 多样性原则

多样性原则要求考虑不同地貌、土壤类型和土地利用类型，在土壤调查点位布设中实现多样性。地貌、土壤类型和土地利用类型的差异会导致土壤污染的异质性，因此，应合理选择不同地貌类型的点位、覆盖不同土壤类型的区域，并考虑到不同地区的不同土地利用类型。通过考虑多样性原则，我们可以更全面地了解土壤污染的空间分布特征和影响因素，并为制定差异化的治理策略提供支持。

2.5 普查与抽样相结合原则

普查与抽样相结合原则要求在土壤调查点位布设中综合应用普查和抽样方法，以平衡调查成本和效益。普查方法可以覆盖整个调查区域，提供全面的土壤信息，但成本较高。抽样方法则选取代表性样本进行调查，这样可以降低成本，但可能存在样本不足或代表性不够的问题。因此，在布设点位时，相关人员应根据调查目标、范围和资源可用性，合理选择普查和抽样相结合的方法，以达到最佳调查效果。

3 土壤调查点位布设方法

3.1 栅格采样法

栅格采样法是一种常用的土壤调查点位布设方法，它将调查区域划分为均匀的网格，并在每个网格交叉点处设置调查点位，以实现点位的均匀分布和全面覆盖。

栅格采样法的首要特点是均匀性，通过将调查区域划分为网格，在每个网格交叉点处设置一个调查点位，可以确保点位在整个区域内均匀分布，避免点位的集中或缺失。这样可以充分覆盖调查区域的不同地理区域和土壤类型，从而获取更全面和更有代表性的土壤信息。

栅格采样法还具有统计性和可比性。由于点位布设均匀，每个点位都有相似的调查概率，所获得的土壤样品具有相似的特征和调查条件。这样可以使得所获得的数据具有较高的统计代表性，使相关人员能够更好地估计和推断整个调查区域的土壤质量状况。同时，数据的一致性和可比性也得到保证，使得后续的数据分析和结果解释更为准确、可靠。

栅格采样法的操作便捷性是其另一个优势。通过使用GIS（地理信息系统）软件或其他空间分析工具，可以快速将调查区域划分为网格，并在每个网格交叉点处布设调查点位。这种方法不仅操作简单易行，还能提高工作效率，减少人为因素对点位布设的影响。

3.2 分层采样法

分层采样法是一种常用的土壤调查点位布设方法，通过将调查区域划分为若干层次，并在每个层次中分别布设点位，以实现对不同层次土壤状况的全面评估和比较。

分层采样法的关键特点是层次性，根据调查目标和土壤特性的差异，将调查区域划分为不同层次，每个层次代表一个特定的土壤条件或环境背景；然后，在每个层次中，相关人员可根据该层次的土壤特征和调查需求，合理布设调查点位。通过这种分层的布设方式，可以针对不同土壤层次进行有针对性的调查，使得所获得的数据更具代表性和比较性[3]。

分层采样法还具有可比性和有效性，由于在每个层次内进行点位布设，可以保证不同点位之间具有相似的土壤特征和调查条件，这样可以使得数据在不同层次之间具有可比性，便于进行跨层次的比较和分析。同时，通过分层采样法可以更有效地利用有限的调查资源，使其集中在关键层次或重点区域进行调查，从而提升调查效率和成本效益。

分层采样法的操作性也值得一提，通过合理划分层次和确定各个层次的调查点位数量，相关人员可以在实际操作中更好地控制调查范围和密度；根据具体情况，可以采用随机抽样、等距采样或其他采样方法在每个层次内布设点位，以实现全面而高效的土壤调查。

3.3 随机采样法

随机采样法是一种常用的土壤调查点位布设方法，通过使用随机数生成点位坐标，实现点位的随机布设。

随机采样法的核心特点是随机性，通过使用随机数生成点位的坐标，可以确保点位的布设是随机的，不受主观因素干扰。这种随机布设可以避免人为因素对点位选择的偏好，从而获得更客观和更有代表性的土壤调查数据。

随机采样法还具有全面性和公正性的特点，由于点位的布设是随机的，所有地区和土壤类型都有平等的机会被调查到，这样可以实现对整个调查区域的全面覆盖，避免忽视局部地区或特定土壤类型，确保数据的公正性和全面性。

随机采样法的操作简便性是其另一优势，通过使用计算机或随机数表，可以快速生成随机坐标，然后在对应的地理位置上布设调查点位，这种方法操作简单易行，无需过多的主观判断和决策，减少了人为因素的影响，提高了调查的科学性和客观性。

3.4 热点区域采样法

热点区域采样法是一种针对重污染地区的土壤调查点位布设方法，其主要原则是重点关注已知或疑似的热点区域，并在这些区域内布设密集的调查点位。

热点区域采样法的核心特点是针对性强，在重污染地区，热点区域往往是重要的环境风险来源，这些区域通常与工业活动、废弃物处理或其他潜在的污染源有关。通过重点关注这些区域并在其内布设密集的调查点位，相关人员可以更准确地评估热点区域的土壤污染程度和影响范围，为环境管理和治理提供重要依据。

热点区域采样法还具有高灵敏度和高分辨率，通过在热点区域布设密集的调查点位，可以获得更多的土壤样本，并提高调查的灵敏度和分辨率。这样可以更精确地检测和识别污染物的分布模式、浓度变化以及其与环境因素的关联性，从而有助于相关人员深入了解热点区域的土壤污染特征，为制定有效的治理策略提供科学依据。

热点区域采样法通过使用先进的定位技术和GIS（地理信息系统）工具，可以精确识别和定位热点区域，并在这些区域内布设调查点位。这种方法操作相对简便，能够准确控制点位的布设密度和范围，提高了调查效率和数据质量。

3.5 聚类采样法

聚类采样法是一种基于聚类分析方法的土壤调查点位布设方法，通过将调查区域的土壤样本进行聚类，将相似的样本归为一类，并从每个类别中选取代表性的点位进行调查。

聚类采样法的关键特点是聚类分析，通过对调查区域内的土壤样本进行聚类分析，可以将相似的样本归为同一类别。聚类分析基于土壤样本的相似性，并将其聚合成若干个类别，每个类别代表着一种特定的土壤类型或污染状况，然后从每个类别中选择代表性的点位进行调查，可以获取具有代表性的数据。

聚类采样法还具有高效性和经济性，通过将土壤样本进行聚类分析，可以将调查区域的复杂性降低到一定程度，减少调查点位的数量。从每个类别中选择代表性的点位进行调查，可以在较少的调查点位数量下获取相对全面的土壤信息，这种方法能够在保证调查效果的同时节约调查成本和时间。

聚类分析方法在统计学和数据分析领域已有广泛应用，因此具备可行性和可操作性。相关人员通过选择合适的聚类算法和参数设置，可以根据调查目标和土壤特征进行有效的聚类分析，然后根据聚类结果从每个类别中选择代表性的点位进行调查，实现对不同类别土壤的覆盖和评估。

4 需考虑的因素和技术支持

4.1 土壤特性和环境因素

在重污染地区土壤调查点位的布设过程中，相关人员需要综合考虑土壤特性和环境因素，包括土壤类型、地貌特征和地理环境等因素。这些因素对土壤污染的分布、迁移具有重要影响，因此在点位布设过程中需要加以考虑。

首先，土壤类型是一个重要的考虑因素，不同土壤类型具有不同的物理、化学和生物特性，其污染物的吸附、分布和迁移具有差异性。因此，在土壤调查点位布设时，相关人员应该选择具有代表性的不同土壤类型点位，以确保调查数据的全面性和代表性。

其次，地貌特征是另一个需要考虑的因素。地貌特征包括地形、地势、水系等地形地貌因素，这些因素对土壤水分分布、水动力学过程以及污染物迁移的影响很大。在布设点位时，相关人员应考虑不同地貌特征的代表性点位，以获取更全面和更准确的土壤调查数据。

另外，地理环境也是重要的考虑因素之一，地理环境包括气候、降水、植被覆盖等因素，这些因素对土壤的形成、质地、养分含量等具有一定影响。相关人员在布设点位时，应该考虑地理环境的差异，选择具有代表性的点位进行调查，综合分析土壤污染与地理环境的关系[4]。

4.2 先进技术和工具的支持

在重污染地区土壤调查点位布设中，先进技术和工具的应用可以提供有效的辅助支持，包括遥感技术、地理信息系统（GIS）和无人机等。这些技术能够为点位布设提供更全面、更高效和更准确的数据支持。

首先，遥感技术在土壤调查点位布设中发挥着重要作用，通过遥感卫星或航空平台获取的高分辨率影像数据可以提供大范围的土地覆盖和土壤信息，例如土地利用、植被覆盖和地形特征等。这些数据可以用于识别重点区域和热点区域，辅助点位布设决策，并提供地理空间参考。

其次，地理信息系统（GIS）是另一个重要的技术工具。GIS可以将各种地理数据进行集成、管理和分析，如土壤类型、地貌特征、地理环境等。通过构建土壤数据库和制作专题图，可以实现对土壤调查点位布设的可视化和空间分析。GIS还可以进行空间插值分析，预测未调查区域的土壤污染程度，从而为点位布设提供指导。

此外，无人机技术在土壤调查点位布设中的应用也越来越重要。无人机配备了高分辨率摄像头和传感器，能够快速获取土地表面影像和环境参数数据。通过无人机航测，可以实现对调查区域的高精度遥感影像采集，帮助确定土壤调查点位的位置和数量。无人机还可以进行多光谱图像采集，获取土壤质地、植被指数和污染物分布等信息，提供更详细的土壤调查数据。

5 质量控制与数据分析

5.1 样品采集和处理

在重污染地区土壤调查中，样品采集和处理是确保数据质量的关键环节。采样方法和样品处理流程应遵循规范的标准和程序，以确保采集到的土壤样品具有代表性且不受外界污染的影响。相关人员应根据调查目标和调查指标选择合适的采样工具和方法，例如土壤钻孔、土壤铲和土壤钻探等。采样过程中要注意避免交叉污染和样品混淆，并记录采样地点的详细信息和采样日期，以便后续的数据分析和解释。

5.2 采样点位管理

对于重污染地区土壤调查点位的管理，应建立详细的记录和管理系统，包括采样点位的详细信息和采样日期。这些信息是后续数据分析和解释的基础，可以帮助确定调查点位的空间分布和特征。采样点位管理应包括采样点位的坐标、地貌特征、土壤类型、附近污染源和环境背景等信息。采样日期的记录也非常重要，可帮助相关人员在后续分析时考虑时间因素的影响。通过有效的采样点位管理，可以确保数据的可追溯性和准确性。

5.3 实验室分析

土壤样品的实验室分析是对采集样品进行定量分析和检测的重要步骤，选择可靠的实验室进行土壤样品分析是确保数据质量的关键。实验室应具备合适的设备和技术，并具备相关的认证和资质。在选择实验室时，相关人员应考虑实验室的声誉、经验和技术能力，以及是否符合相关的质量控制标准和法规要求，并与实验室进行良好的沟通和协作，确保样品分析过程中的质量控制及数据的可靠性。

5.4 数据分析与解释

在土壤调查中，数据分析和解释是从采集到的数据中获取有意义信息的重要步骤。通过对采集的数据进行统计分析、空间分析和解释，可以揭示土壤污染的程度、分布和影响范围。对于重污染地区土壤调查数据的分析，可以采用统计方法、空间插值和地理信息系统等工具进行。首先，相关人员可以对采集的土壤样品数据进行统计分析，计算关键指标的平均值、标准差和变异系数等，以评估土壤污染程度和变异性。其次，可以利用空间插值方法，如克里金插值和反距离权重插值，将有限的采样数据推广到整个调查区域，生成土壤污染分布图，揭示污染的空间格局和热点区域。此外，地理信息系统（GIS）的应用可以对采集的数据进行地理空间分析，将土壤污染数据与其他环境要素进行关联，如土地利用、污染源分布和人口密度等，以获取更全面的认识和解释。最后，通过数据分析和解释，相关人员可以得出结论和建议，如指出重污染区域、提出治理措施和环境保护建议等，以支持决策制定和污染治理工作。

6 结语

综上所述，针对重污染地区土壤调查点位布设方法，我们可以采用栅格采样法、分层采样法、随机采样法、热点区域采样法和聚类采样法等不同的布设方法。在布设过程中，相关人员需要遵循代表性、系统性、重点区域、多样性和普查与抽样相结合等原则，同时还需要综合考虑土壤特性、环境因素以及借助先进技术和工具的支持。在质量控制与数据分析阶段，要规范样品采集和处理、采样点位管理、实验室分析以及数据分析与解释，以确保数据的可靠性和准确性。这些方法和步骤的应用可以为重污染地区土壤调查提供科学依据，为环境保护和污染治理提供有效支持。