朱凱旋， 張飛杰， 周 燕， 楊 敏， 郭觀林*

1.中國環(huán)境科學(xué)研究院土壤與固體廢物研究所, 北京 100012 2.生態(tài)環(huán)境部土壤與農(nóng)業(yè)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境監(jiān)管技術(shù)中心, 北京 100012 3.沈陽航空航天大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院, 遼寧 沈陽 110136

土壤是由因膠結(jié)、凝聚等作用形成的大小、形狀不同的土粒，經(jīng)排列組合形成的結(jié)構(gòu)體. 土壤是一種不均勻體，由于自然和人為因素的影響，導(dǎo)致其理化性質(zhì)在一定尺度上存在顯著的空間異質(zhì)性[1]. 土壤中的污染物分布也存在顯著的空間變異[2-3]，不滿足規(guī)則性統(tǒng)計(jì)分布特征. 人類活動影響污染物的空間分布，擾動越大，局部變異程度越高[4-6].

污染物分布的空間異質(zhì)性是污染場地調(diào)查誤差產(chǎn)生的主要原因. Pitard[7]將污染場地調(diào)查的總誤差定義為總估計(jì)誤差(Global Estimation Error, GEE)，即污染物分析結(jié)果與場地實(shí)際濃度水平之間的偏差. 根據(jù)調(diào)查過程中的誤差來源將總估計(jì)誤差分為總采樣誤差(Total Sampling Error, TSE)和總分析誤差(Total Analytical Error, TAE)，即GEE=TSE+TAE[7]. 在早期的調(diào)查工作中認(rèn)為分析儀器的精密性——分析誤差是總估計(jì)誤差的主要來源[8-9]. 但隨著光譜、質(zhì)譜等一系列定量分析技術(shù)的精度不斷提高，污染場地調(diào)查的不確定性卻并不能隨之降低，因此越來越多的人開始意識到傳統(tǒng)的離散采樣方法可能是污染場地調(diào)查不確定性的最主要來源[9-12]. 一般污染場地調(diào)查至少經(jīng)過兩次采樣過程：①從污染地塊內(nèi)獲取初次采樣樣本；②從初次采樣樣本中進(jìn)行二次采樣送入儀器中分析產(chǎn)出數(shù)據(jù). 污染場地決策的準(zhǔn)確性高度依賴于數(shù)據(jù)質(zhì)量(數(shù)據(jù)的相關(guān)性、可靠性及代表性)，而影響數(shù)據(jù)質(zhì)量的關(guān)鍵因素是總估計(jì)誤差. 試驗(yàn)分析結(jié)果能夠反映地塊的污染物水平的前提是：進(jìn)入分析儀器的土壤污染物濃度能夠代表初次采樣樣本中污染物濃度；初次采樣樣本中污染物濃度能夠代表地塊污染物的真實(shí)濃度. 數(shù)據(jù)代表性不足容易產(chǎn)生決策風(fēng)險(xiǎn).

采樣是污染場地調(diào)查中最基礎(chǔ)的步驟，但如何采樣的問題已經(jīng)得到國內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注. 目前，國內(nèi)多位學(xué)者對污染場地調(diào)查采樣方法的問題進(jìn)行積極探究. 為了提供更加精準(zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)管控決策，多位學(xué)者對污染場地調(diào)查過程中的采樣誤差進(jìn)行量化研究. Gy[13]研究發(fā)現(xiàn)，初步采樣誤差可能達(dá)到1 000%(相對誤差)、二次采樣誤差可能達(dá)到50%，而分析誤差可能不超過0.1%～1%；Jenkins等[14]對軍事射擊場地中的2,4,6-三硝基甲苯進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，離散樣本濃度與該樣本點(diǎn)小范圍內(nèi)的平均濃度相差幾個(gè)數(shù)量級，且研究中的離散樣本點(diǎn)的相對標(biāo)準(zhǔn)差均大于100%；Taylor等[15]研究發(fā)現(xiàn)，空間異質(zhì)性導(dǎo)致采樣誤差且采樣誤差超出分析誤差20倍. 隨著對誤差來源的深入探究，研究人員意識到采樣誤差是場地調(diào)查中的主要誤差[11,16].

該研究對污染場地的異質(zhì)性、采樣目標(biāo)的設(shè)定、采樣方法等一系列問題進(jìn)行闡述，對增量采樣方法和離散采樣方法進(jìn)行了分析，對提高污染場地調(diào)查精準(zhǔn)度、完善污染場地調(diào)查采樣體系提出了建議，旨在進(jìn)一步完善我國污染場地調(diào)查采樣方法.

1 場地調(diào)查目標(biāo)的設(shè)定

1.1 異質(zhì)性與誤差來源

與異質(zhì)性相對應(yīng)的是均質(zhì)性，均質(zhì)性是均質(zhì)材料的唯一屬性，均質(zhì)材料由嚴(yán)格相同的單元構(gòu)成，即構(gòu)成單元都必須具備完全相同的大小、組成、密度、表面形態(tài)和特性(如潤濕性、電荷)等[7]. 土壤的組分構(gòu)成及組分分布形成了土壤的異質(zhì)性，根據(jù)異質(zhì)性的來源將土壤中的異質(zhì)性定義為組成異質(zhì)性和分布異質(zhì)性[7]. 組成異質(zhì)性是由樣本間的組分構(gòu)成差異引起的，分布異質(zhì)性是指樣本內(nèi)由于組分分布差異引起的.

圖1(b)表示一個(gè)理想的具有代表性的網(wǎng)格中心采樣點(diǎn)位，通過該樣本能夠準(zhǔn)確的表征整體. 圖1(a)(b)表明在相同的位置——網(wǎng)格中心進(jìn)行采樣，由于兩個(gè)網(wǎng)格中構(gòu)成組分的差異，其采樣的表征結(jié)果截然不同. 圖1(a)的樣本沒有代表性，圖1(b)的樣本具備代表性，這反映了組成異質(zhì)性的本質(zhì). 圖1(b)(c)的組分比例相同. 圖1(b)(c)表明在相同的位置——網(wǎng)格中心進(jìn)行采樣，由于兩個(gè)網(wǎng)格中各組分的分布形式不同，其采樣的表征結(jié)果截然不同. 圖1(c)的樣本沒有代表性，圖1(b)的樣本具備代表性，這反映了分布異質(zhì)性的本質(zhì). 此外，從圖1(c)中發(fā)現(xiàn)，在網(wǎng)格中的任一位置進(jìn)行單點(diǎn)采樣，都無法得出代表性結(jié)果.

圖2(a)和圖1(a)由同樣的組分構(gòu)成，圖2(a)通過調(diào)整取樣點(diǎn)位置，可以獲得具有代表性的樣本. 圖2(a)(b)對比表明一定程度上合理的采樣方案可以克服不同網(wǎng)格的組成異質(zhì)性并獲得代表性樣本. 圖2(c)表明一些應(yīng)用場景下，離散采樣單點(diǎn)樣本無法克服空間異質(zhì)性，必須通過增量采樣，獲取代表性樣本.

圖1 不同比例組成、不同分布條件時(shí)的網(wǎng)格中心采樣Fig.1 Sampling of the grid center under different composition and distribution conditions

異質(zhì)性是采樣誤差產(chǎn)生的原因，基于對異質(zhì)性的理解，對采樣誤差來源進(jìn)行分析. 整體估計(jì)誤差是指污染物在實(shí)驗(yàn)室分析結(jié)果與場地真實(shí)濃度水平之間的誤差，由分析誤差和采樣誤差構(gòu)成. 其中總分析誤差是指實(shí)驗(yàn)室儀器分析過程造成的誤差，隨著實(shí)驗(yàn)室儀器的精密程度越來越高，總分析誤差在逐步縮小. 總采樣誤差由正確采樣誤差和不正確采樣誤差兩部分組成. 采樣基本原則是采樣單元內(nèi)所有構(gòu)成因子都具有相同的、非零的概率被抽中，成為采樣樣本的一部分[17]. 不正確采樣誤差是因?yàn)椴蓸舆^程中違背采樣基本原則所造成的. 正確采樣誤差是指由組成異質(zhì)性造成的基礎(chǔ)采樣誤差和由分布異質(zhì)性造成的分組分離誤差(見圖3)[18]. 因此采樣是一個(gè)嚴(yán)格遵守采樣基本原則、降低分布異質(zhì)性影響、精準(zhǔn)表征采樣總體組成異質(zhì)性的過程.

注： 圖2(a)(b)(c)分別對應(yīng)圖1(a)(b)(c)的理想采樣.圖2 不同比例組成、不同分布條件時(shí)的理想采樣Fig.2 Ideal sampling under different composition and distribution conditions

圖3 樣品流程及誤差分析[18]Fig.3 Sample flow and error analysis[18]

注：圖4(a)為經(jīng)插值處理后污染物的分布模型，不同顏色代表不同濃度；圖4(b)中不同顏色表示不同的決策單元.圖4 不同尺度的風(fēng)險(xiǎn)管控決策Fig.4 Risk management and control decisions at different scales

1.2 尺度選擇與采樣目標(biāo)設(shè)定

1.2.1尺度選擇與采樣方法

地塊尺度的風(fēng)險(xiǎn)決策是指以調(diào)查紅線為邊界，針對于所有預(yù)測超過標(biāo)準(zhǔn)值的污染土壤進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管控決策. 如圖4所示，地塊尺度的風(fēng)險(xiǎn)決策以離散點(diǎn)樣本數(shù)據(jù)為已知濃度，通過鉆孔獲取的大量離散點(diǎn)樣本數(shù)據(jù)預(yù)測未鉆孔區(qū)域污染物的空間分布，以土壤污染風(fēng)險(xiǎn)控制值為標(biāo)準(zhǔn)值，從而刻畫場地污染邊界. 網(wǎng)格尺度的風(fēng)險(xiǎn)決策是指以場地內(nèi)某一個(gè)單一的小功能區(qū)(如某一基坑、土壤堆體、庭院等)為決策單元，以決策單元內(nèi)的平均濃度對決策單元整體進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管控決策. 地塊尺度的風(fēng)險(xiǎn)決策是更大的尺度，以整體工作范圍為著手點(diǎn)，包含不同的功能區(qū)，不同擾動程度的土壤，基于軟件模型預(yù)測污染物的空間分布進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)決策. 相比地塊尺度的風(fēng)險(xiǎn)管控決策，網(wǎng)格尺度范圍內(nèi)的區(qū)域面積小，功能區(qū)單一，土壤污染擾動相似，可以采取平均濃度來表征決策單元的污染程度，從而支撐風(fēng)險(xiǎn)管控決策. 由于污染場地風(fēng)險(xiǎn)決策的尺度不同，污染場地調(diào)查的采樣方法也不同. 地塊尺度刻畫污染物在場地內(nèi)的空間分布，需要盡可能多的樣本，因此需要采用離散采樣的方法. 網(wǎng)格尺度需要獲取精準(zhǔn)的決策單元平均濃度，因此可以采用多點(diǎn)混合的增量采樣方法.

以土壤中的鉛污染為例，我國GB 36600—2018《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》中給出第一類用地的篩選值為400 mg/kg. 基于地塊尺度的風(fēng)險(xiǎn)管控決策將場地內(nèi)所有超過400 mg/kg的含鉛土壤樣品對應(yīng)的范圍納入決策范圍，從而使場地的最大暴露風(fēng)險(xiǎn)均可接受. 基于網(wǎng)格尺度的風(fēng)險(xiǎn)管控決策是指在特定的暴露情景下，將土壤中鉛平均濃度超過400 mg/kg的決策單元整體納入風(fēng)險(xiǎn)管控決策，從而使場地的平均暴露風(fēng)險(xiǎn)可接受. 基于網(wǎng)格尺度的風(fēng)險(xiǎn)管控決策可以實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)化管理. 基于不同的管理需求，污染場地的決策尺度也會不同，應(yīng)用于污染場地調(diào)查的采樣方法也有所區(qū)別[18].

1.2.2采樣目標(biāo)設(shè)定

基于不同尺度下的風(fēng)險(xiǎn)管控決策，需要采用不同的采樣方法，而不同的采樣方法也會產(chǎn)生不同的采樣目標(biāo). 離散采樣的目標(biāo)為刻畫目標(biāo)污染物在污染場地內(nèi)的空間分布；增量采樣的目標(biāo)為確定目標(biāo)污染物在決策單元內(nèi)的平均濃度.

a) 空間分布. 污染物在污染場地中的分布因地而異，取決于污染發(fā)生的方式、污染物的物理和化學(xué)性質(zhì)、土壤類型以及場地的水文地質(zhì)條件等[14]. 空間分布最主要的統(tǒng)計(jì)特征是空間變異性和尺度[19]，即空間分布是表征污染物在一定尺度上的空間變異性. 基于地統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)的軟件模擬出污染物在污染場地的空間分布[20-25]，并以場地風(fēng)險(xiǎn)控制值作為標(biāo)準(zhǔn)，刻畫污染物場地內(nèi)的污染范圍及程度，支撐基于場地尺度的風(fēng)險(xiǎn)管控決策.

b) 平均濃度. 平均濃度指目標(biāo)污染物在劃定的決策單元內(nèi)一定體積土壤中的濃度. 美國的RBCA模型(Risk Based Corrective Action, RBCA)[26]、英國的CLEA模型(the Contaminated Land Exposure Assessment model, CLEA)[27]等本質(zhì)上是基于長期暴露條件下，評估污染場地內(nèi)污染物的平均濃度對人體健康的影響. 平均濃度是污染場地調(diào)查的一項(xiàng)重要參數(shù)，基于平均濃度的風(fēng)險(xiǎn)評估更加符合污染場地人體健康風(fēng)險(xiǎn)評估的模型假設(shè). 英國土壤指導(dǎo)限制使用指南中也指出，在使用通用評估標(biāo)準(zhǔn)(Generic Assessment Criteria, GACS)時(shí)可以采用統(tǒng)計(jì)的方法，建議使用目標(biāo)區(qū)域內(nèi)目標(biāo)污染物的無偏算術(shù)平均值的95%置信上限[28]. 平均濃度支撐基于網(wǎng)格尺度的風(fēng)險(xiǎn)管控決策，每個(gè)決策單元作為一個(gè)整體，將決策單元內(nèi)污染物的平均濃度與風(fēng)險(xiǎn)控制值對比，從而進(jìn)行決策單元風(fēng)險(xiǎn)決策. 所有決策單元的風(fēng)險(xiǎn)管控決策構(gòu)成了整個(gè)地塊的風(fēng)險(xiǎn)管控決策體系.

2 離散采樣的局限性分析

2.1 離散采樣應(yīng)用條件的局限性

離散采樣操作簡單、成本低廉是目前工程采樣中最常用的采樣方法. 場地土壤中污染物的空間分布表征、風(fēng)險(xiǎn)評估及修復(fù)決策均是基于離散采樣的點(diǎn)樣本濃度數(shù)據(jù). 然而使用離散樣本或從各點(diǎn)采集的樣本來表征疑似污染土壤的特性，是基于兩個(gè)簡單但重要的基本假設(shè)：①離散樣本的代表性，即實(shí)驗(yàn)室分析結(jié)果最終能代表污染場地污染物的濃度水平；②土壤中污染物的空間自相關(guān)性，即兩個(gè)相鄰離散采樣點(diǎn)存在相關(guān)關(guān)系并且兩個(gè)離散采樣點(diǎn)內(nèi)任一位置處的污染物濃度可預(yù)測.

假設(shè)1表示離散采樣獲得的樣本必須具有代表性. 污染場地采樣的目的是通過實(shí)驗(yàn)室分析結(jié)果用來表征污染場地的真實(shí)濃度，因此代表性是采樣活動賦予樣本的必要屬性. 圖3中的采樣活動經(jīng)過了3次離散采樣過程：①鉆探點(diǎn)位的過程；②從鉆芯中獲取送檢樣本過程；③從送檢樣本中獲取上機(jī)分析樣本過程. 在目前的實(shí)驗(yàn)室分析工作中，定量光譜學(xué)分析精度越來越高，然而依舊不能準(zhǔn)確分析出場地污染物的濃度水平，其原因在于現(xiàn)在的儀器分析技術(shù)精度越高，其表征的體積越小. 離散采樣方法在污染場地中的應(yīng)用表明即需要通過實(shí)驗(yàn)室二次采樣獲得的樣本分析結(jié)果，用以表征面積為 1 600 m2、深度為1～3 m的土壤中污染物濃度(以場地污染詳細(xì)調(diào)查的最大網(wǎng)格面積計(jì)算). 在離散采樣過程中，選點(diǎn)、取樣等過程是隨機(jī)的，因此在污染場地調(diào)查中離散采樣結(jié)果的代表性需進(jìn)一步驗(yàn)證.

假設(shè)2表示相鄰離散樣本間的數(shù)據(jù)存在相關(guān)性，可以通過一定的算法實(shí)現(xiàn)離散樣本由點(diǎn)樣本數(shù)據(jù)預(yù)測面積數(shù)據(jù)再預(yù)測體積數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)污染物在污染場地的三維表征. 污染場地調(diào)查中污染物的等濃度曲線通常是采用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法根據(jù)離散樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行插值得到的. 離散采樣外推時(shí)離散樣本點(diǎn)之間的趨勢是相關(guān)的，且位于等值線內(nèi)的任何樣本點(diǎn)都能夠識別出污染物[29]. 只有污染物在場地空間中的分布是相關(guān)的且可預(yù)測，通過離散采樣數(shù)據(jù)外推獲得的污染物三維分布的結(jié)果才能更接近場地真實(shí)狀態(tài). 但是由于土壤是以顆粒狀存在且固體相對穩(wěn)定，污染物在場地中的分布異質(zhì)性很高，會導(dǎo)致場地中清潔區(qū)域出現(xiàn)異常高值點(diǎn)(污染點(diǎn))或污染區(qū)域出現(xiàn)異常低值點(diǎn)(非污染點(diǎn))，如圖5所示.

注：中4.08表示苯濃度為4.08 mg/kg，MS08表示采樣點(diǎn)編號，其他依次類推. 圖5 基于離散采樣數(shù)據(jù)外推時(shí)的異常值Fig.5 Outliers based on extrapolation of discrete sampling data

Brewer等[30]通過收集數(shù)百個(gè)離散樣本證明了在砷、鉛和多氯聯(lián)苯污染的場地任何給定樣本點(diǎn)污染物濃度分布基本上是隨機(jī)的，其變化程度一定程度上取決于污染物的類型和釋放的性質(zhì)，且單個(gè)點(diǎn)樣本小尺度范圍內(nèi)污染物濃度的變化超過了幾個(gè)數(shù)量級. 因此單點(diǎn)離散樣本數(shù)據(jù)在進(jìn)行外推應(yīng)用時(shí)，首先要考慮數(shù)據(jù)在空間分布中的關(guān)聯(lián)性.

事實(shí)上，離散采樣方法在測試流動性良好的相對均勻介質(zhì)(如混合后的廢水、存儲的石油等)時(shí)具備較好的適用性，但是針對流動性差且異質(zhì)性高的介質(zhì)(如土壤介質(zhì))時(shí)存在較強(qiáng)的局限性. 離散采樣點(diǎn)樣本數(shù)據(jù)在點(diǎn)位周邊小尺度范圍內(nèi)的隨機(jī)變異性限制了離散樣本數(shù)據(jù)與基于風(fēng)險(xiǎn)篩選水平的直接比較. 在風(fēng)險(xiǎn)評估中，離散采樣方法無法直接測量出污染物的平均濃度[31]，因而只能采用離散點(diǎn)樣本數(shù)據(jù). 在應(yīng)用離散點(diǎn)樣本數(shù)據(jù)時(shí)為了迫使數(shù)據(jù)符合地質(zhì)統(tǒng)計(jì)模型而會平滑離群值，從而導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)評估中引入誤差.

2.2 應(yīng)用離散采樣點(diǎn)樣本數(shù)據(jù)的局限性

2.2.1污染場地識別中應(yīng)用離散采樣點(diǎn)樣本數(shù)據(jù)的局限性

在目前的場地風(fēng)險(xiǎn)評估工作中，趨于保守性的考慮一般采取離散采樣點(diǎn)樣本中暴露濃度的最大值進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，從而判斷污染物的致癌風(fēng)險(xiǎn)或危害商是否超過標(biāo)準(zhǔn)要求. 從表面來看，利用最大暴露濃度進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估是最安全的策略. 但是事實(shí)上最大暴露濃度僅代表已知點(diǎn)位數(shù)據(jù)中的最大值，離散采樣方法點(diǎn)位密度低，污染場地調(diào)查近似于黑箱試驗(yàn)，因此已知最大濃度并不能表征污染場地真實(shí)的最大風(fēng)險(xiǎn). 因此針對疑似污染的場地，采用已知的最大暴露濃度可能就會導(dǎo)致假陰性的結(jié)果，從而錯(cuò)過風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果的不確定性.

2.2.2風(fēng)險(xiǎn)評估模型中應(yīng)用離散采樣點(diǎn)樣本數(shù)據(jù)的局限性

目前應(yīng)用于污染場地的風(fēng)險(xiǎn)評估模型都是評價(jià)暴露區(qū)域內(nèi)的污染物在暴露期內(nèi)對人體健康或生態(tài)產(chǎn)生的危害大小，其本質(zhì)是暴露區(qū)域內(nèi)污染物平均濃度的作用效果. 目前在污染場地調(diào)查應(yīng)用中的數(shù)據(jù)是離散采樣獲取的點(diǎn)樣本數(shù)據(jù)，其本質(zhì)是瞬時(shí)數(shù)據(jù). 在風(fēng)險(xiǎn)評估模型中離散采樣點(diǎn)樣本的瞬時(shí)數(shù)據(jù)是不契合模型要求的.

3 增量采樣在污染場地調(diào)查中的應(yīng)用

3.1 增量采樣應(yīng)用現(xiàn)狀

增量采樣是將多個(gè)點(diǎn)位樣本混合均質(zhì)后形成一個(gè)新樣本的采樣技術(shù). 增量采樣通過增加采樣樣本的質(zhì)量以及樣本在場地中的覆蓋率，增強(qiáng)樣本的代表性從而獲取決策單元的平均濃度.

Gy在礦物領(lǐng)域的研究提出了基于增量法的采樣理論，其在高異質(zhì)性介質(zhì)中的應(yīng)用得到了廣泛的認(rèn)可，同時(shí)采樣理論發(fā)展也推動了過程分析技術(shù)的應(yīng)用以及各類先進(jìn)采樣、制樣和混樣設(shè)備的研究[32]. 采樣理論提出了采樣的基本原則，即采樣單元內(nèi)所有構(gòu)成因子都具有相同的、非零的概率被抽中，成為采樣樣本的一部分. 基于采樣理論美國州際技術(shù)和管理委員會提出應(yīng)用于土壤采樣的決策單元增量法采樣[33]，通過獲取遠(yuǎn)超過離散采樣的樣本量，從而使得數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確；同時(shí)，每個(gè)樣本要進(jìn)行3個(gè)樣本的重復(fù)采樣，確保樣本數(shù)據(jù)的精確性. 目前在業(yè)界成立了世界采樣與混合大會，共同探討在金屬與合金、水泥、制藥、食品、飼料、農(nóng)業(yè)、生物產(chǎn)品和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域內(nèi)的采樣檢測問題，在大會中采樣理論得到了各領(lǐng)域內(nèi)行業(yè)專家的認(rèn)可. 但目前增量采樣在污染場地調(diào)查中的應(yīng)用推廣受限是因?yàn)閺臉I(yè)者對增量法是否會因?yàn)橄♂尪凸缊龅匚廴境潭瘸直Ａ魬B(tài)度. Hyde等[34]在石油類污染場地調(diào)查中將增量法采樣和傳統(tǒng)離散采樣方法進(jìn)行了對比，否定了增量法采樣稀釋石油烴污染先入為主的觀念；增量法采樣克服了與土壤空間異質(zhì)性和污染物分布有關(guān)的誤差，擁有更大的統(tǒng)計(jì)能力，從而不會低估污染程度. Clausen等[35]在美國軍事訓(xùn)練靶場對含有金屬碎片的污染地塊調(diào)查表明，增量法采樣的鉛和銻的采樣方差顯著低于傳統(tǒng)離散采樣方法，且增量采樣的重金屬測量不確定度結(jié)果至少降低一個(gè)數(shù)量級. Sivertsen等[36]在丹麥的14個(gè)兒童游樂場采用增量法采樣評估采樣結(jié)果的代表性時(shí)發(fā)現(xiàn)，各操場不同決策單元的污染參數(shù)與污染水平具有良好的一致性，增量采樣結(jié)果具有很好的代表性.

越來越多的案例逐漸證明了增量法采樣在污染場地調(diào)查中的效果，同樣地在很多國家和地區(qū)也出臺了相關(guān)的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn). 荷蘭、英國、美國等多地在推廣增量法采樣的應(yīng)用，如美國夏威夷州等多個(gè)州逐漸展開增量法采樣在土壤調(diào)查中的應(yīng)用，其中比較突出的是在PCBs污染場地中的應(yīng)用[37]. 丹麥基于采樣理論出臺了增量采樣方法的相關(guān)采樣標(biāo)準(zhǔn)[18].

3.2 增量采樣的局限性

a) 應(yīng)用于揮發(fā)性有機(jī)物調(diào)查的局限性. 增量采樣獲取決策單元的平均濃度需要獲取多個(gè)樣本，經(jīng)混合均質(zhì)后測得決策單元內(nèi)目標(biāo)污染物的平均濃度. 多樣本均質(zhì)化過程是一個(gè)強(qiáng)制擾動過程，因此應(yīng)用于揮發(fā)性有機(jī)物場地時(shí)，會產(chǎn)生明顯的局限性. 在《建設(shè)用地土壤污染狀況調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則》(HJ 25.1—2019)和《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控和修復(fù)監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則》(HJ 25.2—2019)中指出，測定揮發(fā)性有機(jī)物的樣品嚴(yán)禁進(jìn)行均質(zhì)化處理且不適宜采用混合樣. 美國州際技術(shù)管理委員會針對于該局限性提出了采用窄頸試劑瓶、多個(gè)增量同時(shí)取樣等方法減少污染物的揮發(fā)，同時(shí)也采用更高的溶劑體積與土壤質(zhì)量的比例(至少1∶1)來保存揮發(fā)性有機(jī)物樣本. 雖然該舉措在一定程度上解決了采樣擾動問題對揮發(fā)性有機(jī)物的影響，但該措施會降低實(shí)驗(yàn)室的檢測靈敏度. 目前，更加完善的方法正在積極探尋中.

b) 應(yīng)用于深層土壤調(diào)查的局限性. 增量采樣所需要的子樣本數(shù)目要遠(yuǎn)高于離散采樣. 其中增量法采樣中指出單個(gè)決策單元內(nèi)60～100個(gè)子樣本數(shù)目組成的混合樣本具有較好的代表性. 在表層土壤或基坑進(jìn)行增量采樣時(shí)，可以采用手工鉆頭，其成本可控. 在深層土壤調(diào)查中，高樣本密度增加了鉆孔工作任務(wù)量，同時(shí)也會增加污染場地調(diào)查的成本，因而在深層土壤污染調(diào)查中有經(jīng)濟(jì)不適用性.

4 結(jié)論與展望

a) 采樣是污染場地調(diào)查的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，但也被認(rèn)為是最重要的環(huán)節(jié). 采樣獲得的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)是污染場地風(fēng)險(xiǎn)定量化評估的重要基礎(chǔ).

b) 土壤的特性及污染物分布的空間異質(zhì)性導(dǎo)致污染場地離散采樣方法存在局限性. 利用增量采樣方法獲取決策單元的平均濃度，可以彌補(bǔ)離散采樣方法的局限性，從而在更小尺度上進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管控決策，實(shí)現(xiàn)污染場地的精準(zhǔn)管控.

c) 傳統(tǒng)離散采樣方法的點(diǎn)樣本數(shù)據(jù)樣本量小、代表性較差、存在不確定性，這導(dǎo)致了離散采樣在污染場地調(diào)查中應(yīng)用的局限性. 基于采樣理論的增量采樣方法以大樣本量、高點(diǎn)位覆蓋率等特點(diǎn)彌補(bǔ)了離散采樣的不足. 但隨著增量采樣理論的現(xiàn)場應(yīng)用，更多的工程經(jīng)驗(yàn)將完善增量采樣方法，為構(gòu)建精準(zhǔn)的污染場地調(diào)查體系提供選擇.

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