耕地土壤重金屬污染修復(fù)實(shí)踐

這么多年來,，不斷有人問我?guī)讉€(gè)問題：一是土壤污染到底是不是病。有人說,，我們長期生活在土壤污染的區(qū)域（如湖南,、廣西），但是我也沒有得什么病,。那么土壤污染到底有什么危害？我們國家是不是需要花大力氣來治理污染土壤。二是如果土壤污染是病,，怎么治？很多人認(rèn)為,，土壤污染好像沒有辦法治理,，怎樣把污染物從土壤中拿出來，或者是把污染物消解,？特別是重金屬,，土壤沒有辦法降解，怎么治,？三是假如要治理土壤污染,，國家要花多大的代價(jià)進(jìn)行治理？這也是本文將探討的三個(gè)問題,。

 

當(dāng)前耕地土壤重金屬污染現(xiàn)狀和特征

 

綜合多部門調(diào)查結(jié)果判斷,，目前我國重金屬污染耕地面積約1.8～2.7 億畝，主要分布在我國南方湘,、贛,、鄂、川,、桂,、粵等省區(qū)，污染區(qū)域主要為工礦企業(yè)周邊農(nóng)區(qū),、污水灌區(qū),、大中城市郊區(qū)和南方酸性水稻土區(qū)等。土壤重金屬污染具有以下特征：

 

首先,，土壤重金屬污染具有隱蔽性和滯后性,，一般是看不見摸不著的。因此,，很多人都會(huì)問土壤污染到底是不是?。勘热缯f重金屬鎘污染,，都看不到鎘,，無法讓地方政府和老百姓感覺到有害。除非有表觀現(xiàn)象,，或者有繼發(fā)性的毒害事件,，才會(huì)引起人們對(duì)土壤污染的關(guān)注,。

 

其次，土壤污染呈現(xiàn)的危害一般是潛伏和間接的,。我在湖南做了一個(gè)案例,，試圖找到土壤污染與人體健康間的關(guān)系。在一個(gè)信息隔絕的小村子里,，土壤受到了污染,，但這個(gè)地方的水是干凈的，老百姓吃的蔬菜也是干凈的,。通過連續(xù)三年的觀察,，沒有發(fā)現(xiàn)兩者的必然聯(lián)系。后來查找了國際上很多相關(guān)研究,，確實(shí)發(fā)現(xiàn)土壤污染對(duì)人體健康沒有直接的關(guān)系,。

 

再次，土壤中的重金屬具有積累性和地域性,。我國大面積的土壤重金屬污染已經(jīng)有了報(bào)道,，包括我們自己也做了研究，多半與水系有關(guān),，具有一定的流域性,，如發(fā)生在湘江流域、西江流域的土壤污染,。

 

最后,，土壤重金屬污染具有不可逆性和難以修復(fù)的特點(diǎn)。耕地土壤重金屬污染為什么非常復(fù)雜,？一是污染來源非常復(fù)雜,，灌溉水、大氣沉降,、農(nóng)業(yè)投入品都會(huì)影響耕地土壤中的重金屬含量,。二是農(nóng)業(yè)的種類繁多，有水田,、旱地,，有的種小麥、有的種菜,。因?yàn)榉N類繁多，所以目標(biāo)值比較多樣化,，這就導(dǎo)致修復(fù)非常復(fù)雜,。三是在耕地污染治理方面，部門管理割裂,。由于重金屬污染影響的目標(biāo)非常多樣,，不同部門的關(guān)注點(diǎn)不同,，與耕地有關(guān)的有農(nóng)業(yè)部、糧食局,、質(zhì)量監(jiān)督局,，還有環(huán)保部、水利部,、國土部等,，這種部門割裂導(dǎo)致了土壤治理的復(fù)雜性。

 

國際修復(fù)的經(jīng)驗(yàn)

 

國際上,，美國和日本這些國家對(duì)于土壤污染的認(rèn)識(shí)至少比中國早二三十年,。美國1935 年開始有土壤保護(hù)法，1978 年因拉弗河（Love Canal）污染事件促使了超級(jí)基金法案的誕生,，開始對(duì)污染場(chǎng)地治理和管理,。

 

目前，國際上關(guān)于土壤修復(fù)的經(jīng)驗(yàn)非常多,，已經(jīng)有了比較完整的技術(shù)體系,。按照位置變化，有原位,、異位,、原地、異地處理,；按操作來講有物理,、化學(xué)、生物,、綜合方法,。具體的技術(shù)體系有挖掘、填埋等一系列技術(shù)方法,。但是這些技術(shù)的發(fā)展基本上以物理化學(xué)為基礎(chǔ),，大部分是不適合治理耕地污染的。在為數(shù)不多的案例中,，日本“痛痛病”發(fā)源地污染土壤花了30～40 億來治理,，采用的是客土法；臺(tái)灣的這種案例采取的方法是翻耕稀釋法,，也就是大家俗稱的深耕改土,。

 

同時(shí)，我也檢索了國內(nèi)外相關(guān)的科技文章,，2005 年到2010 年之間大部分都是生物修復(fù),、植物修復(fù)、鈍化修復(fù)。2010 年以后,，技術(shù)開始多樣化,。但是，1600 多篇文獻(xiàn)中大概有一半是針對(duì)污染場(chǎng)地的,，一半是針對(duì)耕地的,。治理污染場(chǎng)地的方法比較多樣化，但治理污染耕地技術(shù)就比較簡單,，多半是固化/穩(wěn)定化,。SCI 檢索的大部分文章都是停留在機(jī)理研究。在耕地研究方面,，中國的研究非常多,，國際上基本上沒有。

 

國內(nèi)修復(fù)技術(shù)進(jìn)展

 

中國真正關(guān)注土壤污染應(yīng)該是在“十二五”期間,，2006～2008 年大家開始關(guān)注土壤污染,，大規(guī)模研究也是在“十二五”后期。有幾件較有影響的事情,，其中有2000 年啟動(dòng)的“863”項(xiàng)目,，和2014 年啟動(dòng)的湖南“長株潭”試點(diǎn)。

 

“十五”期間的一個(gè)“863”項(xiàng)目中有關(guān)重金屬污染修復(fù)技術(shù),，主要是開展超富集植物的篩選,，國家大約投入1000 萬元來進(jìn)行技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)。“十一五”期間,，國家投入相對(duì)改變了,，在礦山修復(fù)、石油污染修復(fù),、多環(huán)芳烴污染農(nóng)田修復(fù)方面,，大概投入了2000 萬元。之后,，國家環(huán)保部在“十一五”末期開展工業(yè)場(chǎng)地修復(fù),，這個(gè)階段農(nóng)田修復(fù)反而被忽略了。“十二五”末期的“長株潭”試點(diǎn)和“十三五”的重點(diǎn)研發(fā)任務(wù),，對(duì)耕地污染的治理越來越重視,，投入更多。目前國內(nèi)常用的技術(shù)體系主要有如下5 種：

 

一是原位鈍化技術(shù),。通過吸附,、耦合、沉淀,、氧化還原反應(yīng),，把重金屬變成不活潑的,，減少植物對(duì)重金屬的吸收,。該技術(shù)主要產(chǎn)品就是鈍化材料,，現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)得非常多。從原來非常簡單的含磷物質(zhì),，到現(xiàn)在的納米材料等,，還包括各種新型材料，這是我國目前研究的熱點(diǎn),。

 

二是植物阻隔技術(shù),。就是種植低吸收品種，一種是通過常規(guī)的篩選方法,，一種是通過選育方法,，這種技術(shù)是非常有效的，能夠大幅度降低重金屬在農(nóng)產(chǎn)品中的累積,。例如,，低吸收的水稻品種和常規(guī)的水稻品種的鎘吸收量相差一倍；不同的蔬菜品種,，鎘的累積有很大的差別,。

 

三是超富集植物提取技術(shù)。這是我國發(fā)展最早的,、在世界上最有話語權(quán)的技術(shù),，就是在污染區(qū)種超富集植物。所謂超富集植物,，就是植物地上部污染物的積累量大于根部的積累量,。最早提出超富集植物的是一位國外科學(xué)家，國內(nèi)最早研究超富集植物的是南京大學(xué)馬奇英教授和中科院地理科學(xué)與資源研究所陳同斌研究員,，他們發(fā)現(xiàn)了蜈蚣草,。目前，有很多團(tuán)隊(duì)比如南土所,、浙江大學(xué)在做超富集植物提取的相關(guān)研究,，很有成效。

 

四是種植結(jié)構(gòu)調(diào)整,。針對(duì)中高風(fēng)險(xiǎn)的農(nóng)田,，也就是說在重金屬污染的田地，種植不具備超富集植物能力的經(jīng)濟(jì)作物,，切斷重金屬往植物轉(zhuǎn)運(yùn),。很多人考慮能源植物、經(jīng)濟(jì)作物,、中草藥等,，但最關(guān)鍵的，種植結(jié)構(gòu)調(diào)整要形成新興的產(chǎn)業(yè)。

 

五是農(nóng)藝調(diào)控措施,。我推薦這種方法,，這是目前很多區(qū)域做示范時(shí)采用的方法。這種方法比較簡單,，比方針對(duì)鎘,，長期淹水就能夠降低鎘，通過施磷肥能夠明顯降低植物中砷的吸收,，通過調(diào)整PH值也能夠改變,。

 

湖南重金屬污染治理案例

 

2013 年爆發(fā)的鎘大米事件，嚴(yán)重影響了水稻生產(chǎn)和銷售,，造成不良影響,，使“重金屬污染問題”成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。2014 年農(nóng)財(cái)兩部實(shí)施了“湖南重金屬污染耕地修復(fù)及農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整試點(diǎn)”工作,，近期我所作為委托方對(duì)試點(diǎn)工作進(jìn)行第三方評(píng)估,。湖南試點(diǎn)工作涉及耕地面積廣、財(cái)政經(jīng)費(fèi)大,、人口數(shù)量多,，也是目前世界上規(guī)模最大的一個(gè)耕地污染治理工程。

 

耕地修復(fù)的總體原則就是“因地制宜,、政府引導(dǎo),、農(nóng)民自愿、收益不減”,，主要修復(fù)技術(shù)就包括剛才講到的5 項(xiàng)技術(shù),。針對(duì)湖南重金屬污染耕地，相關(guān)部門提出了“分區(qū)分類”治理方案,，以農(nóng)藝措施為主,，實(shí)現(xiàn)“邊修復(fù)邊生產(chǎn)”。

 

湖南試點(diǎn)工作取得了不錯(cuò)的成效,。就種植結(jié)構(gòu)調(diào)整措施而言,，從經(jīng)濟(jì)效益方面來說，我們發(fā)現(xiàn)不同替代作物的凈收益差距還是很大的,，其中蛋白桑的效益最好,，其既可作為飼料，也可以作為蔬菜食用,。從成本分析來看,，人工成本投入是最大的，其次是物料成本和農(nóng)機(jī)成本,。

 

對(duì)于湖南試點(diǎn)工作情況,，我們進(jìn)行了大面積的訪談和問卷調(diào)查,，訪談對(duì)象包括農(nóng)民、種植大戶,、合作社等,，發(fā)現(xiàn)目前試點(diǎn)工作還面臨著一系列的問題：最關(guān)鍵問題是治理資金；技術(shù)落實(shí)不到位,，導(dǎo)致整個(gè)試點(diǎn)面臨著很大壓力,；社會(huì)力量,，包括企業(yè),、合作社，總體上參與程度不夠,；修復(fù)方案設(shè)計(jì)與現(xiàn)實(shí)脫節(jié),。

 

國內(nèi)耕地重金屬污染修復(fù)展望

 

隨著“土十條”的發(fā)布，國內(nèi)耕地重金屬污染修復(fù)工作即將開啟新的篇章,。就目前我所了解的情況來看,，耕地重金屬污染修復(fù)工作還應(yīng)該從以下幾方面開展：

 

一是修復(fù)方法的研究，要從技術(shù)效果到技術(shù)機(jī)理,，從應(yīng)用方法到基礎(chǔ)理論,，從表觀現(xiàn)象到作用機(jī)制，進(jìn)一步加強(qiáng)機(jī)理,、機(jī)制研究,。

 

二是修復(fù)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，要使技術(shù)工程化,、市場(chǎng)化,，使修復(fù)產(chǎn)品規(guī)模化,，要開展技術(shù)的多地示范與驗(yàn)證,，建立技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

 

三是要因地制宜集成解決方案,，比如將鈍化和植物阻隔技術(shù)相結(jié)合,，超富集植物與經(jīng)濟(jì)作物相結(jié)合，鈍化,、葉面阻控與農(nóng)藝措施相結(jié)合等,。

 

四是建立基于地理學(xué)的修復(fù)決策系統(tǒng)，建立空間數(shù)據(jù)挖掘及分析技術(shù),。