耕地土壤重金屬污染修復(fù)實(shí)踐

廖曉勇

這么多年來(lái)，不斷有人問(wèn)我?guī)讉€(gè)問(wèn)題：一是土壤污染到底是不是病。有人說(shuō)，我們長(zhǎng)期生活在土壤污染的區(qū)域（如湖南、廣西），但是我也沒(méi)有得什么病。那么土壤污染到底有什么危害？我們國(guó)家是不是需要花大力氣來(lái)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(méi)有辦法治理，怎樣把污染物從土壤中拿出來(lái)，或者是把污染物消解？特別是重金屬，土壤沒(méi)有辦法降解，怎么治？三是假如要治理土壤污染，國(guó)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(wèn)題。

當(dāng)前耕地土壤重金屬污染現(xiàn)狀和特征

綜合多部門(mén)調(diào)查結(jié)果判斷，目前我國(guó)重金屬污染耕地面積約1.8～2.7億畝，主要分布在我國(guó)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(jiàn)摸不著的。因此，很多人都會(huì)問(wèn)土壤污染到底是不是??？比如說(shuō)重金屬鎘污染，都看不到鎘，無(wú)法讓地方政府和老百姓感覺(jué)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(guò)連續(xù)三年的觀察，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)兩者的必然聯(lián)系。后來(lái)查找了國(guó)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(méi)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(guó)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(lái)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(lèi)繁多，有水田、旱地，有的種小麥、有的種菜。因?yàn)榉N類(lèi)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(mén)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(mén)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(guó)土部等，這種部門(mén)割裂導(dǎo)致了土壤治理的復(fù)雜性。

國(guó)際修復(fù)的經(jīng)驗(yàn)

國(guó)際上，美國(guó)和日本這些國(guó)家對(duì)于土壤污染的認(rèn)識(shí)至少比中國(guó)早二三十年。美國(guó)1935年開(kāi)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(kāi)始對(duì)污染場(chǎng)地治理和管理。目前，國(guó)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(lái)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(lái)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(chēng)的深耕改土。

同時(shí)，我也檢索了國(guó)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(kāi)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(jiǎn)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(guó)的研究非常多，國(guó)際上基本上沒(méi)有。

國(guó)內(nèi)修復(fù)技術(shù)進(jìn)展

中國(guó)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(kāi)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(zhǎng)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(kāi)展超富集植物的篩選，國(guó)家大約投入1000萬(wàn)元來(lái)進(jìn)行技術(shù)研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)?！笆晃濉逼陂g，國(guó)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(wàn)元。之后，國(guó)家環(huán)保部在“十一五”末期開(kāi)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(zhǎng)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(lái)越重視，投入更多。目前國(guó)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(guò)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(kāi)發(fā)得非常多。從原來(lái)非常簡(jiǎn)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(guó)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(guò)常規(guī)的篩選方法，一種是通過(guò)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(guó)發(fā)展最早的、在世界上最有話(huà)語(yǔ)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(guó)外科學(xué)家，國(guó)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(shuō)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(jiǎn)單，比方針對(duì)鎘，長(zhǎng)期淹水就能夠降低鎘，通過(guò)施磷肥能夠明顯降低植物中砷的吸收，通過(guò)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(xiāo)售，造成不良影響，使“重金屬污染問(wèn)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(mén)提出了“分區(qū)分類(lèi)”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(lái)說(shuō)，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(lái)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(wèn)卷調(diào)查，訪談對(duì)象包括農(nóng)民、種植大戶(hù)、合作社等，發(fā)現(xiàn)目前試點(diǎn)工作還面臨著一系列的問(wèn)題：最關(guān)鍵問(wèn)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(guó)內(nèi)耕地重金屬污染修復(fù)展望

隨著“土十條”的發(fā)布，國(guó)內(nèi)耕地重金屬污染修復(fù)工作即將開(kāi)啟新的篇章。就目前我所了解的情況來(lái)看，耕地重金屬污染修復(fù)工作還應(yīng)該從以下幾方面開(kāi)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)?；?，要開(kāi)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)。