編者按
11月1日，習近平主持召開中央全面深化改革領(lǐng)導小組第二十九次會議。會議審議通過了《建立以綠色生態(tài)為導向的農(nóng)業(yè)補貼制度改革方案》等12項改革方案。會議指出， 要探索重金屬污染耕地治理等有效支持政策。
農(nóng)田土壤重金屬污染是土壤治理修復領(lǐng)域一個龐大的分支，目前國內(nèi)外有哪些治理農(nóng)田重金屬污染的技術(shù)，這些方式方法的成熟度如何，怎樣更好地保護耕地資源，值得人們思考。
◆記者李維
“植物修復是農(nóng)田土壤修復的重要發(fā)展方向和可行途徑，但目前僅有少數(shù)通過政府部門驗收合格的成功案例，總體來說整個行業(yè)還面臨工程經(jīng)驗欠缺、技術(shù)設(shè)備不配套等問題。”在日前召開的2016國際棕地大會上，中國科學院地理科學與資源研究所環(huán)境修復中心主任陳同斌談及農(nóng)田土壤修復時這樣說。
2014年4月18日，環(huán)境保護部和國土資源部發(fā)布的調(diào)查公報顯示，全國土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，部分地區(qū)土壤污染較重，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂。
由于農(nóng)田重金屬污染具有形成的復雜性、長期的累積性、發(fā)生的隱蔽性、毒性的緩效性、診斷的特殊性和恢復的長期性等特征，導致農(nóng)田污染治理和修復技術(shù)長期處于不斷探索中。
修復技術(shù)設(shè)備亟待完善
與工業(yè)場地重金屬污染相比，農(nóng)田土壤重金屬污染面積巨大，但主要以中輕度污染為主，其修復技術(shù)與方式的選擇需要首先考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式和類型，其次兼顧有效性、經(jīng)濟性和推廣性。
“農(nóng)田土壤重金屬污染治理不像一般工業(yè)污染場地修復，在不考慮修復后土壤環(huán)境質(zhì)量變化的情況下，可以采取固化/穩(wěn)定化措施或者采取封存填埋方法進行處理。而對農(nóng)田土壤重金屬污染修復來說，不論采用哪種方式進行治理，都要以保證修復后不影響土壤環(huán)境質(zhì)量，能夠保障農(nóng)作物健康、安全生產(chǎn)為核心。” 農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護科研監(jiān)測所研究員徐應(yīng)明告訴記者。
目前，可用于農(nóng)田重金屬污染修復的技術(shù)主要包括：工程措施、農(nóng)藝調(diào)控措施、鈍化修復技術(shù)、植物修復技術(shù)，而可以大面積應(yīng)用的技術(shù)是后面3種。
在很多業(yè)內(nèi)專家看來，大規(guī)模土壤重金屬污染修復工程使用的技術(shù)核心是工程化、標準化和成本控制，其次是環(huán)境友好與農(nóng)民參與，最后是修復效果的持久性。
“還是和工業(yè)場地相比，農(nóng)田土壤重金屬污染修復技術(shù)的推廣效果目前并不是很好。首先，農(nóng)田土壤重金屬污染大面積修復技術(shù)尚不成熟，設(shè)備化欠缺。其次，我國農(nóng)田土壤類型多樣，重金屬污染程度復雜，不同區(qū)域的農(nóng)田土壤pH值等差異較大，導致一些技術(shù)的異地應(yīng)用效果及穩(wěn)定性較差。再次，農(nóng)田土壤重金屬污染大面積修復費用沒有保障，農(nóng)民參與積極性低，僅靠政府投入將難以為繼。”徐應(yīng)明說。
另外，對于一些農(nóng)田土壤重金屬污染的治理和修復，需要將多種技術(shù)進行組合或集成。“比如對于某些重度重金屬污染農(nóng)田的治理，可以考慮需要先采用植物提取技術(shù)，待將土壤重金屬含量降低到一定濃度，可以采用鈍化修復技術(shù)并結(jié)合農(nóng)藝調(diào)控技術(shù)進行治理，以實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)。”他說。
經(jīng)得住考驗的才是好技術(shù)
“和所有土壤修復技術(shù)一樣，農(nóng)田修復技術(shù)也有其適用的邊界條件，技術(shù)的好與不好也有其環(huán)境條件和人為因素的限制，只有技術(shù)與環(huán)境及良好農(nóng)藝措施的匹配，才能發(fā)揮出技術(shù)最佳的性能。”徐應(yīng)明說。
發(fā)現(xiàn)砷超富集植物蜈蚣草，開發(fā)出了砷污染土壤植物修復技術(shù)，率領(lǐng)課題組形成了農(nóng)民易于操作的利用植物修復污染土壤的新技術(shù)體系，在這方面形成了3套具有知識產(chǎn)權(quán)的污染土壤修復成套技術(shù)，在湖南郴州建立了第一個植物修復示范工程，并先后在云南、廣西、湖南、河北和河南等地開展產(chǎn)業(yè)化示范工作……這是陳同斌利用植物修復技術(shù)治理農(nóng)田污染重金屬的驕人成績，
在論證技術(shù)的實用性時，他總結(jié)出了“三三三”準則：即至少有3個工程業(yè)績；修復工程至少有3年以上的運營時間；至少已用于3個不同的區(qū)域。
“3個工程業(yè)績是指這項技術(shù)的成熟化，需要成功治理3個污染農(nóng)田工程；3年時間周期，是農(nóng)田修復需要3年的熟化時間，而且農(nóng)業(yè)活動與年度氣候變化有關(guān)，所以技術(shù)要經(jīng)過3年的持續(xù)檢驗；3個不同地點，是在3個不同土壤、氣候、經(jīng)濟同等地理區(qū)域進行試驗。”陳同斌說，“如果按照這樣來做，并且都能對污染農(nóng)田起到良好修復效果，那么這項技術(shù)就是可行、可推廣的。”
防范源頭污染是關(guān)鍵
如今，很多人都漸漸意識到，在工程治理與修復市場方面，除了廣西環(huán)江、湖南石門、云南個舊等少數(shù)通過政府部門驗收的成功案例之外，目前還缺少大規(guī)模的技術(shù)儲備及成熟案例，修復市場熱度高，誠意不高，修復企業(yè)雖然數(shù)量多，但真正有技術(shù)、有責任、有能力的不多。
徐應(yīng)明認為，要加強源頭治理，盡快改變“邊污染，邊修復”的模式。另外，要在農(nóng)民中建立起“良好的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式”，“良好的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式”能夠利于農(nóng)田污染修復。
農(nóng)田修復應(yīng)該在保證農(nóng)產(chǎn)品安全的同時，盡可能顧忌農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量的改善，鼓勵探索“邊生產(chǎn)、邊修復”的農(nóng)田修復模式，從源頭控制重金屬進入食物鏈的風險。
此外，徐應(yīng)明還認為，針對目前能夠滿足我國農(nóng)田土壤重金屬污染大面積修復的技術(shù)欠缺，國家仍然需要加大技術(shù)研發(fā)的投入，健全治理資金投融資機制，進一步研發(fā)針對能夠滿足我國不同區(qū)域、不同土壤類型及重金屬不同污染水平的分區(qū)、分級、分類修復治理關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)，保障人體健康。
五色土
解決農(nóng)田污染 有何經(jīng)驗借鑒？
根據(jù)中國環(huán)境修復研究院的大數(shù)據(jù)分析，除我國大陸外，公開資料顯示,日本和中國臺灣地區(qū)是全世界僅有的個別開展耕地污染修復的國家或地區(qū)。
日本
日本曾因礦山未處理廢水流入導致耕地鎘污染，全國受污染耕地約7000公頃（大約10.5萬畝）。
日本解決耕地污染問題主要使用了客土法，即首先將30厘米厚的表層污染土用推土機剝離，再用挖掘機在田內(nèi)挖出梯形溝，將地邊的污染土填埋進來，然后將挖出來的非污染土填埋在上部20厘米，作為耕盤土壓實，最后從別處運來凈土覆蓋在表面，層高20.5厘米，配合施用土壤改良劑、有機肥之后就可以耕種了。
日本正在研究的方法還有3種，一是植物修復，即種植吸收鎘能力強的植物（如“長香谷”），收獲的作物焚燒處理。盡管這種方法還存在抗倒伏性差、施肥多、修復周期長等問題，但它的成本僅為客土法的1/15。
二是洗凈法，即將修復目標地塊用防水板圍住，向內(nèi)部注水，攪拌后抽取上清液進行廢水處理，污泥則焚燒處理，可作為沒有客土來源地區(qū)的選擇。
三是改進田間管理，即在水稻出穗期內(nèi)，將稻田水位維持在2厘米~3厘米，不讓土壤暴露，以此調(diào)節(jié)水中微生物，降低鎘溶出量，減少作物對鎘的吸收。日本規(guī)定，糙米鎘含量高于1.0mg時稻田土壤必須進行客土修復，在0.4mg~1.0mg時則主要通過水分管理控制。
中國臺灣地區(qū)
由于我國臺灣地區(qū)農(nóng)地污染來源以工業(yè)廢水及非法棄置廢棄物為主，因此一旦發(fā)現(xiàn)土壤污染，對其所產(chǎn)農(nóng)作物多采取銷毀措施。2004年，就曾銷毀約3萬公斤鎘超標的稻谷。由土壤及地下水污染整治基金及農(nóng)業(yè)單位給予農(nóng)民補償，以確保農(nóng)產(chǎn)品不流入市面。同時要求農(nóng)民休耕，在休耕期間由相關(guān)單位提供補償以保障農(nóng)民生活。
針對農(nóng)地重金屬污染，臺灣地區(qū)過去多采用翻耘稀釋法，即將干凈的里土或深層土壤與表層污染充分混合，以達到稀釋目的，但某些區(qū)域在修復完成后可能因新的污染源（工業(yè)廢水持續(xù)排放）或污染物自土壤重新釋出，再度成為污染土壤，也因此管理單位建議農(nóng)民改種園藝觀賞植物。另外，我國臺灣地區(qū)也有實行小規(guī)模的植物修復。
知識沃土
目前，可用于大面積農(nóng)田重金屬污染修復技術(shù)包括：農(nóng)藝調(diào)控措施、鈍化修復技術(shù)、植物修復技術(shù)。
1、農(nóng)藝調(diào)控措施
原理：主要指采取農(nóng)藝方法，如水分管理、施肥調(diào)控、低累積品種替換、調(diào)節(jié)土壤pH值、調(diào)整種植結(jié)構(gòu)等措施來控制農(nóng)田重金屬污染，直接或間接達到修復農(nóng)田重金屬污染的目的。研究表明，水稻全生育期淹水，可顯著降低土壤鎘有效態(tài)，降低稻米中鎘的吸收累積。
特點：農(nóng)藝調(diào)控措施具有操作簡單、費用較低、技術(shù)較成熟的優(yōu)勢，缺點是修復效果有限，僅適應(yīng)于農(nóng)田重金屬輕微和輕度污染的修復，需注意的是，種植結(jié)構(gòu)調(diào)整有可能導致農(nóng)民難以接受困難及影響糧食產(chǎn)量。
為了降低土壤砷的毒性，一般修復措施可采用水田改旱地種植模式。但在鎘砷復合污染下，水田改旱地會增加鎘的生物有效性。所以鎘砷污染農(nóng)田治理需要統(tǒng)籌考慮，以免在降低鎘污染的同時，卻增加了砷污染。
在農(nóng)田鎘含量處于污染臨界值附近或已受鎘污染的土壤上，應(yīng)避免施用高量的酸性肥料如尿素、氯化銨、普鈣，以及其他酸性物料。在常用磷、鉀肥中，磷酸二銨和硫酸鉀在鎘污染土壤上施用更為適合。同時，在農(nóng)作物生長時期，在作物莖葉表面噴施硒肥、鋅肥或硅肥等微量元素，可以抑制或拮抗農(nóng)作物對重金屬鎘、砷等的吸收累積。
在輕度重金屬污染的農(nóng)田種植低累積作物品種可以明顯降低作物地上部重金屬累積量，但低累積作物品種對重金屬含量稍高的土壤不適應(yīng)，需要與諸如化學鈍化修復技術(shù)進行聯(lián)合；此外，低積累作物品種（如水稻）來源得不到保障。
鎘在不同作物中的累積大小為：蔥蒜類＞葉菜類＞根莖類＞豆類＞茄果類＞瓜類，所以對菜地重金屬鎘污染，可以通過調(diào)整農(nóng)作物品種起到一定的修復效果。
2、原位鈍化修復技術(shù)
原理：指通過調(diào)節(jié)土壤理化性質(zhì)以及吸附、沉淀、離子交換、腐殖化、氧化-還原等一系列反應(yīng)，將土壤中的有毒重金屬固定起來，或者將重金屬轉(zhuǎn)化成化學性質(zhì)不活潑的形態(tài)，降低其生物有效性，從而阻止重金屬從土壤通過植物根部向農(nóng)作物地上部的遷移累積，以達到治理污染土壤的一種修復技術(shù)。
特點：鈍化修復技術(shù)具有修復速率快、穩(wěn)定性好、費用低、操作簡單等特點，同時不影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，可以實現(xiàn)邊修復邊生產(chǎn)，尤其適用于修復大面積中輕度重金屬污染農(nóng)田土壤。大量研究表明：土壤經(jīng)鈍化修復后，重金屬鎘、鉛等有效態(tài)一般可降低30%~60%，農(nóng)作物（稻米、蔬菜地上部）中鎘、鉛等含量可降低30%~70%；一般土壤中鎘、鉛等鈍化修復穩(wěn)定性可以達到3年以上。但該項修復技術(shù)可能會影響土壤環(huán)境質(zhì)量，修復長期穩(wěn)定性需要進行長期監(jiān)控評估。
在目前實際開展的農(nóng)田重金屬污染修復中，主要以化學鈍化修復為主，輔助農(nóng)藝調(diào)控措施等，以達到重金屬污染農(nóng)田的安全生產(chǎn)，控制稻米等農(nóng)產(chǎn)品重金屬超標問題。
3、植物修復技術(shù)
原理：目前，常用的土壤重金屬污染修復植物為超富集植物，超富集植物是指能超量吸收重金屬并將其運移到地上部的植物，一般超富集植物地上部（莖和葉）重金屬含量是普通植物在同一生長條件下的100倍，其臨界含量分別為鎘100mg， 鋅10000mg，鉛、銅、鎳均為1000mg；同時，植物地上部分的重金屬含量高于根部，對高濃度的金屬有較強的忍耐性，植物對土壤中重金屬的富集系數(shù)大于1。
目前，國內(nèi)篩選出的重金屬超富集植物主要有：砷超富集植物-蜈蚣草，鎘超富集植物-龍葵和天藍遏藍菜，鋅、鎘超富集植物-東南景天，銅積累植物-海州香薷等。
特點：植物修復技術(shù)具有修復成本低、適應(yīng)性廣，耐受性強、不破壞土壤理化性質(zhì)等優(yōu)點；但超積累植物通常矮小，生物量低，生長緩慢，修復效率低，不易于機械化作業(yè)，植物無害化處理難度大。此外，受不同地區(qū)氣候等自然條件影響，超積累植物在不同地區(qū)生長也有所不同。
一般超富集植物修復中度污染鎘、砷污染農(nóng)田至少需要十年以上，甚至長達幾十年至上百年。植物修復比較適應(yīng)于高重金屬污染土壤，但隨著修復年限的增加，修復效率也會逐漸下降，影響修復治理效果，增加治理費用。對重金屬輕度污染土壤，一般不宜采用植物修復技術(shù)。
蜈蚣草能“吸毒”？
蜈蚣草，多年生草本，屬蕨類植物門，喜溫暖潮潤和半陰環(huán)境，高1.3m~2m。根狀莖短，披線狀披針形、黃棕色鱗片，具網(wǎng)狀中柱。葉叢生，葉柄長10cm~30cm，直立。
常地生和附生于溪邊林下的石縫中和樹干上。喜溫暖潮潤和半陰環(huán)境。生長適溫3月～9月為16℃～24℃，9月至翌年3月為13℃～16℃。冬季溫度不低于8℃，但短時間能耐0℃低溫。也能耐30℃以上高溫。
蜈蚣草不僅對一些重金屬有很強的忍耐能力和富集能力，而且生長快、生物量大、地理分布廣、適應(yīng)性強。實驗研究表明，蜈蚣草所吸附的重金屬多存于葉莖上，這種植物一年可以收割3次之多，收割曬干后送到生物質(zhì)電廠可以做燃料。蜈蚣草吸附的重金屬在燃燒過程中被固化，所以不再具有危害性。
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