中國土壤重金屬污染嚴重修復技術仍在追尋中

　　蜈蚣草

　　廣東土壤研究所陳能場博士等用水稻作修復實驗，圖為研究人員正在對不同作物比較稱重。資料圖片

　　目前國內科學家還沒有找到一種經濟、有效、適合大規模農田治理的科學修復模式，大多土壤重金屬治理模式還處于實驗室摸索階段。——華南農業大學博導陳日遠

　　中國土壤重金屬污染嚴重已是不爭的事實，但污染狀況如何，至今尚未有清晰的全國地圖。

　　受重金屬污染的各種土地，還能重新修復使用嗎？目前，盡管國內乃至全球的修復技術五花八門，但真正經濟、有效、能成規模運用的土壤重金屬修復技術仍在追尋之中。

　　幸運的是，一種專門針對砷污染的生物修復技術，眼下已在國內進入規模實驗階段。

　　大地也會生病。

　　2009年，陜西鳳翔鉛污染、湖南瀏陽鎘中毒、山東臨沂砷污染……土壤重金屬污染強烈刺痛人們的神經。

　　全國究竟有多少土地已被重金屬污染，或身臨污染的懸崖？

　　事實上，在全國各地重金屬污染事件集中爆發之前的2005年，由國家環保部、國土資源部等國家部委牽頭，已經在全國范圍內展開了一次超大規模的土壤重金屬污染調查。這也是中國歷史上針對土壤健康調查的第一次。

　　“參與調查的科研人員，都經過專門培訓，通常按照平均8公里×8公里的調查范圍取樣，成網格狀在全國調查各種土地現狀”，一位參與這次全國土壤重金屬調查的科研人員稱，包括青海、新疆等地在內，除各地明顯的山地、荒地、人類干擾活動少的地區外，所有調查都是標準取樣。

　　然而，截至目前，這項歷時5年多的全國土壤重金屬調查結果還未正式公開。相關人士透露，不算地方配套資金，整個項目目前耗資已遠超過10億元。

　　“從調查方法上看，還不夠科學，或者科學的嚴謹性不夠，比如人口稀少處、污染密集區，都以同樣標準密度來取樣調查，其出來的結果是不足信的”；“再說在64平方公里的范圍內，取哪一個調查樣點為數據采集對象，隨意性很大”，中科院地理科學與資源研究所環境修復研究中心主任陳同斌舉例，以300平方公里的北京市中心城區面積而言，全國調查就只取5個樣點，這些點是取在學院旁邊，還是工廠旁邊，所取得的調查數據差別很大。

　　陳推測，可能正是因為調查方法上存在爭議或不足，以及土壤重金屬污染后果嚴重，一旦形成即具有不可逆性，很難恢復，“比水污染、空氣污染更難治理”，所以導致國家相關部委對最后形成的調查結論慎之又慎。

　　“如果真要準確摸清楚全國土壤重金屬污染現狀，還需要進行加密調查”，“畢竟土壤調查涉及許多專業問題，不是那么簡單，比如空間尺度效應，小范圍(調查)沒問題，大范圍(調查)就出問題，還有土壤中重金屬含量的準確測定，都相當不容易”，陳稱。

　　1999年，為掌握北京市土地重金屬污染現狀，中科院與北京市自然基金合作，對北京市進行高密度取樣調查。“平均每100畝地就分布一個樣點，整個北京市共取了1000多個調查樣點，要是放在全國土壤調查里邊，按調查標準，就只有200多個樣點”，陳同斌介紹，他的一個40多人的科研團隊，幾年后，拿出一份《北京市土壤和蔬菜(農產品)重金屬調查和健康風險評估》。

　　雖然這份調查結果至今也未公開披露，但陳表示：“調查結果證明土壤重金屬污染比較嚴重”。從事土壤修復研究多年的他分析，不規范的采礦業及其下游冶煉產業，是造成土地重金屬污染的元兇，同時西南山地多雨，極易擴散，健康風險度高，全國重點防治地區應在我國礦業發展密集的西南地區，同時長三角等地也污染嚴重。“從污染面積上看，國內專家認為鎘污染最嚴重，但如果從健康風險評估角度，我認為是類金屬砷污染，因為砷的致命劑量非常小”。

　　華南地區一位也參與了全國土壤重金屬污染調查的專家，證實“全國狀況不容樂觀”，“重金屬土壤污染面積肯定不小于國土面積的5%”。

　　人們通常將密度大于4.5克/立方厘米、原子量大于55的金屬，稱為重金屬，而從環境污染方面所講的重金屬，又通常是指汞(H g)、鎘(C d)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、砷(A s)等有毒有害物質。

　　受到污染的沉默土地，也能直接危及人類的健康。上世紀60年代，土壤重金屬污染危害，第一次在美國出現，向人們敲響了警鐘。

　　在美國西部一個名叫幸福谷的地方，隨著城市擴張，人們在新城區住上了新蓋的樓房不久，居民便發現相繼生病。經專業調查，發現蓋房子的地方，原來是一家農藥廠，該廠廠址處的土地已被重金屬污染，正是天天生活于受污染的土壤之上，讓人們相繼病倒。

　　通過這次幸福谷事件，土壤重金屬污染危害防治，進入了科學家視野。科學家發現，受到重金屬污染的土地，大多分為兩種，一為農田或耕地，一為城市用地。在城市，那些受到重金屬污染的土地，往往同時也伴隨有揮發性或半揮發性多氯聯苯、多環芳烴、鹵代烴等有機污染。

　　其后，英國科學家阿侖貝克通過實驗，將1平方米的重金屬污染土地成功修復，使得土壤重金屬污染修復技術從實驗室進入實際運用階段。“雖然只有1平方米，但它無疑是一個偉大的進步”，陳同斌介紹，此后世界各國都開始了各種各樣的土壤重金屬修復技術研究，涉及物理、化學、微生物、生物修復等各個領域，但截至目前，真正具有可推廣前景、可能成規模利用的修復技術不超過10種。

　　2006年，北京地鐵5號線在宋家莊站一帶開挖時，盡管工人們是在地底27米的深處施工，可還是有兩名施工工人莫名其妙被熏倒。中科院地化所專家趕到現場，發現施工地面原來是一家農藥廠廠址，后農藥廠搬離市區，但土地卻已被重金屬污染。消息不脛而走，宋家莊房價當年頓跌了1000多元/平方米。

　　據現場調查估算，宋家莊地鐵站下受污染土地總共約10萬噸。當時有專家建議將這些受污染土地挖出來拉去焚燒，然后添加水泥，最后可燒制產生約1000噸的水泥。“且不要說受污染土地焚燒會產生更要命的污染物質二惡英，就是最后產出的水泥，其質量也是劣質水泥，在北京這樣的大城市，生產制造用低等水泥，經濟上也不劃算”，陳同斌透露，這個焚燒方案最終未能通過。

　　由于正處于奧運會前夕，北京相關方面非常著急，希望能不惜代價修復這些受污染土地。“從理論上講，只要不計較成本，怎樣的污染土地都能修復，但要求在不到兩個月時間內完全修復，就無法做到”，中科院地化所表示。最后，這10萬噸受污染土層，全部被密封送走，當作危廢物品儲存至今。

　　“由于城市擴張，導致一些原先分布在城市外圍郊區的農藥廠、化肥廠、化工廠等變作城市中心區，在改變土地用途時，出現土壤重金屬污染狀況”，中科院地化所估算，目前全國城市受重金屬污染地塊共有七八百塊，絕大部分還未動工修復。

　　除城市重金屬污染地塊外，在未規范開采、冶煉的礦山附近，露天堆放的礦渣或者溶于廢水后無色無味的重金屬，也極易不知不覺地潛入附近農田，使農田深受其害。

　　2009年，由于大量村民被體檢查出尿鎘超標，湖南瀏陽鎮頭鎮一帶爆出鎘中毒事件。原來在靠近村子邊上的一家化工廠，由于環保措施不到位，冶煉礦渣露天堆放，工廠廢水偷排，一遇上下雨天，廠區含鎘廢水流出，不僅污染了附近大片農田，而且流入了村民水井中，導致多人慢性中毒。“人病了還可以上醫院，農田怎么辦？”依靠土地為生的當地農民憂心如焚。

　　去年夏天，在修復之前，記者看到大片受污染的水田里依然種滿青青水稻。然而，水稻是一種特別容易富集鎘的植物，這些產出的鎘米最終還是將流向市場。

　　如何大面積修復重金屬污染農田，一直是個世界難題。當年在日本“痛痛病”的發源地——富士縣神通川流域，在修復被鎘污染農田時，就是采取去表土15厘米、并壓實心土，結果在連續淹水的條件下，稻米中的鎘含量小于0.4m g/kg。但對于污染面積總計1萬多畝的湖南鎘污染農田，運用去土治理顯然也將工程巨大，更大的問題是：換出來的污染土層，又將放哪安全保存，從而避免二次污染呢？

　　經測算，跟物理修復技術相比，生物修復技術的成本往往只占前者1/10-1/100，而且安全性高，對動輒大面積亟需治理的受污染農田比較適用。

　　為尋找一種安全、經濟的重金屬污染農田修復方式，1998-1999年間，陳同斌和他的科研團隊在前期大量研究的基礎上，決定遵循進化論思維，到南方去刻意尋找根治土壤重金屬污染的植物克星。“南方溫暖潮濕，生物多樣性高，從概率上講，在南方尋找到重金屬超富積植物的可能性要大”，陳形容，這種植物既要對土壤重金壤具有超強吸收能力，同時還要易養活、生物量大，而通常植物身上，這兩者特性不能兼具。

　　中國砷儲量占到世界70%，但卻多為伴生礦，開采利用價值不大。研究方向一直盯緊砷污染防治的陳同斌及其研究團隊，將尋找超富集植物的目光，首先鎖住了國內砷最為集中分布地帶之一的廣西環江地區。經過長達2-3年研究找尋，一座有著1500多年歷史的石門礦被科研人員發現，并將該礦附近100多種植物納入搜索圈。經層層篩選以及遺傳性能鑒定，當地大量存在的一種優勢植物——蜈蚣草勝出。

　　“一般植物土壤中砷含量達到50個ppm還能活，在植物體內，由于植物通常不吸收這種有毒物質，更不愿向其地上部分轉移，但蜈蚣草中的砷含量竟可以達到1-2%，而且多集中于地上部分，一年可以收割三次之多”，陳同斌做了一個對比，蜈蚣草對土壤重金屬砷的吸收能力相當于普通植物的20萬倍，而且蕨類植物蜈蚣草生物量超大，在收割焚燒其地面部分后，殘存的重金屬含量已非常低。“兩三個月內可以將土壤重金屬含量降到安全閾值，三至五年內則可以完全修復”。

　　五六年前，廣東華南農業大學、中山大學、廣東省土壤研究所等一批科研機構針對土壤重金屬污染治理，相繼展開物化、生物、微生物技術等方面研究。2005年，剛從日本留學回國的廣東省土壤研究所陳能場博士，則選擇了粵北進行鎘污染農田修復實驗。在一塊約6畝大小的田地里，陳先后嘗試了硅肥和水分管理、葉片調理劑等多種方式嘗試，最終陳將一種高富集鎘的水稻引種過來，通過輪作和間作(高富集水稻與玉米等經濟作物)的方式，來修復鎘中毒農田。“從治理效果看，邊生產邊修復這種方式相對成熟”，目前仍在實驗之中，陳能場表示。此外，專門針對鎘污染的另一種篩選植物——東南景天，在國內已有上百畝實驗基地。

　　據統計，針對國內土壤重金屬污染治理的植物優選品種，一度多達40多個。“真正適用的生物修復技術不多”，陳同斌透露，今年10月，由國家總投入2450多萬元的蜈蚣草修復項目，已經在廣西環江地區、云南個舊、湖南、江西等地成規模展開，總修復農田面積達到1000-2000畝。“這將是世界范圍內最大的重金屬污染農田修復面積”，陳同時承認，該技術進一步推廣應用還需要國家從政策上補貼農民，“每畝修復成本需要2000-5000元不等，至少買種苗還得靠政府補貼、引導”。

　　然而，也有科學家對包括換土、淋洗、生物技術等看似熱鬧的土壤重金屬修復技術前景感到沮喪。廣東省政協委員、華南農業大學博導陳日遠教授認為，目前國內尋找治理重金屬污染的生物修復途徑，主要是從對土壤重金屬超富集和非富集作物兩個方向著手找尋，“但從目前來看，國內科學家還沒有找到一種經濟、有效、適合大規模農田治理的科學修復模式，大多土壤重金屬治理模式還處于實驗室摸索階段”。