寻找土地的解药

　　目前国内科学家还没有找到一种经济、有效、适合大规模农田治理的科学修复模式，大多土壤重金属治理模式还处于实验室摸索阶段。     ———华南农业大学博导陈日远

　　中国土壤重金属污染严重已是不争的事实，但污染状况如何，至今尚未有清晰的全国地图。

　　受重金属污染的各种土地，还能重新修复使用吗？目前，尽管国内乃至全球的修复技术五花八门，但真正经济、有效、能成规模运用的土壤重金属修复技术仍在追寻之中。

　　幸运的是，一种专门针对砷污染的生物修复技术，眼下已在国内进入规模实验阶段。

　　南都记者 杨晓红 实习生 李晓荣

　　重点防控西南从污染面积上看，镉为首，从健康风险上看，砷最毒

　　大地也会生病

　　2009年，陕西凤翔铅污染、湖南浏阳镉中毒、山东临沂砷污染……土壤重金属污染强烈刺痛人们的神经。

　　全国究竟有多少土地已被重金属污染，或身临污染的悬崖？

　　事实上，在全国各地重金属污染事件集中爆发之前的2005年，由国家环保部、国土资源部等国家部委牵头，已经在全国范围内展开了一次超大规模的土壤重金属污染调查。这也是中国历史上针对土壤健康调查的第一次。

　　“参与调查的科研人员，都经过专门培训，通常按照平均8公里×8公里的调查范围取样，成网格状在全国调查各种土地现状”，一位参与这次全国土壤重金属调查的科研人员称，包括青海、新疆等地在内，除各地明显的山地、荒地、人类干扰活动少的地区外，所有调查都是标准取样。

　　然而，截至目前，这项历时5年多的全国土壤重金属调查结果还未正式公开。相关人士透露，不算地方配套资金，整个项目目前耗资已远超过10亿元。

　　“从调查方法上看，还不够科学，或者科学的严谨性不够，比如人口稀少处、污染密集区，都以同样标准密度来取样调查，其出来的结果是不足信的”；“再说在64平方公里的范围内，取哪一个调查样点为数据采集对象，随意性很大”，中科院地理科学与资源研究所环境修复研究中心主任陈同斌举例，以300平方公里的北京市中心城区面积而言，全国调查就只取5个样点，这些点是取在学院旁边，还是工厂旁边，所取得的调查数据差别很大。

　　陈推测，可能正是因为调查方法上存在争议或不足，以及土壤重金属污染后果严重，一旦形成即具有不可逆性，很难恢复，“比水污染、空气污染更难治理”，所以导致国家相关部委对最后形成的调查结论慎之又慎。

　　“如果真要准确摸清楚全国土壤重金属污染现状，还需要进行加密调查”，“毕竟土壤调查涉及许多专业问题，不是那么简单，比如空间尺度效应，小范围(调查)没问题，大范围(调查)就出问题，还有土壤中重金属含量的准确测定，都相当不容易”，陈称。

　　1999年，为掌握北京市土地重金属污染现状，中科院与北京市自然基金合作，对北京市进行高密度取样调查。“平均每100亩地就分布一个样点，整个北京市共取了1000多个调查样点，要是放在全国土壤调查里边，按调查标准，就只有200多个样点”，陈同斌介绍，他的一个40多人的科研团队，几年后，拿出一份《北京市土壤和蔬菜(农产品)重金属调查和健康风险评估》。

　　虽然这份调查结果至今也未公开披露，但陈表示：“调查结果证明土壤重金属污染比较严重”。从事土壤修复研究多年的他分析，不规范的采矿业及其下游冶炼产业，是造成土地重金属污染的元凶，同时西南山地多雨，极易扩散，健康风险度高，全国重点防治地区应在我国矿业发展密集的西南地区，同时长三角等地也污染严重。“从污染面积上看，国内专家认为镉污染最严重，但如果从健康风险评估角度，我认为是类金属砷污染，因为砷的致命剂量非常小”。

　　华南地区一位也参与了全国土壤重金属污染调查的专家，证实“全国状况不容乐观”，“重金属土壤污染面积肯定不小于国土面积的5%”。

　　城市“毒地”全国城市重金属污染地块估计有七八百块，绝大部分尚未动工修复

　　人们通常将密度大于4.5克/立方厘米、原子量大于55的金属，称为重金属，而从环境污染方面所讲的重金属，又通常是指汞(H g)、镉(C d)、铅(Pb)、铬(Cr)、砷(A s)等有毒有害物质。

　　受到污染的沉默土地，也能直接危及人类的健康。上世纪60年代，土壤重金属污染危害，第一次在美国出现，向人们敲响了警钟。

　　在美国西部一个名叫幸福谷的地方，随着城市扩张，人们在新城区住上了新盖的楼房不久，居民便发现相继生病。经专业调查，发现盖房子的地方，原来是一家农药厂，该厂厂址处的土地已被重金属污染，正是天天生活于受污染的土壤之上，让人们相继病倒。

　　通过这次幸福谷事件，土壤重金属污染危害防治，进入了科学家视野。科学家发现，受到重金属污染的土地，大多分为两种，一为农田或耕地，一为城市用地。在城市，那些受到重金属污染的土地，往往同时也伴随有挥发性或半挥发性多氯联苯、多环芳烃、卤代烃等有机污染。

　　其后，英国科学家阿仑贝克通过实验，将1平方米的重金属污染土地成功修复，使得土壤重金属污染修复技术从实验室进入实际运用阶段。“虽然只有1平方米，但它无疑是一个伟大的进步”，陈同斌介绍，此后世界各国都开始了各种各样的土壤重金属修复技术研究，涉及物理、化学、微生物、生物修复等各个领域，但截至目前，真正具有可推广前景、可能成规模利用的修复技术不超过10种。

　　2006年，北京地铁5号线在宋家庄站一带开挖时，尽管工人们是在地底27米的深处施工，可还是有两名施工工人莫名其妙被熏倒。中科院地化所专家赶到现场，发现施工地面原来是一家农药厂厂址，后农药厂搬离市区，但土地却已被重金属污染。消息不胫而走，宋家庄房价当年顿跌了1000多元/平方米。

　　据现场调查估算，宋家庄地铁站下受污染土地总共约10万吨。当时有专家建议将这些受污染土地挖出来拉去焚烧，然后添加水泥，最后可烧制产生约1000吨的水泥。“且不要说受污染土地焚烧会产生更要命的污染物质二恶英，就是最后产出的水泥，其质量也是劣质水泥，在北京这样的大城市，生产制造用低等水泥，经济上也不划算”，陈同斌透露，这个焚烧方案最终未能通过。

　　由于正处于奥运会前夕，北京相关方面非常着急，希望能不惜代价修复这些受污染土地。“从理论上讲，只要不计较成本，怎样的污染土地都能修复，但要求在不到两个月时间内完全修复，就无法做到”，中科院地化所表示。最后，这10万吨受污染土层，全部被密封送走，当作危废物品储存至今。    

　　“由于城市扩张，导致一些原先分布在城市外围郊区的农药厂、化肥厂、化工厂等变作城市中心区，在改变土地用途时，出现土壤重金属污染状况”，中科院地化所估算，目前全国城市受重金属污染地块共有七八百块，绝大部分还未动工修复。

　　蜈蚣草之功面积达1000-2000亩，成为世界最大面积的砷污染农田修复项目

　　除城市重金属污染地块外，在未规范开采、冶炼的矿山附近，露天堆放的矿渣或者溶于废水后无色无味的重金属，也极易不知不觉地潜入附近农田，使农田深受其害。

　　2009年，由于大量村民被体检查出尿镉超标，湖南浏阳镇头镇一带爆出镉中毒事件。原来在靠近村子边上的一家化工厂，由于环保措施不到位，冶炼矿渣露天堆放，工厂废水偷排，一遇上下雨天，厂区含镉废水流出，不仅污染了附近大片农田，而且流入了村民水井中，导致多人慢性中毒。“人病了还可以上医院，农田怎么办？”依靠土地为生的当地农民忧心如焚。

　　去年夏天，在修复之前，记者看到大片受污染的水田里依然种满青青水稻。然而，水稻是一种特别容易富集镉的植物，这些产出的镉米最终还是将流向市场。

　　如何大面积修复重金属污染农田，一直是个世界难题。当年在日本“痛痛病”的发源地———富士县神通川流域，在修复被镉污染农田时，就是采取去表土15厘米、并压实心土，结果在连续淹水的条件下，稻米中的镉含量小于0.4m g/kg。但对于污染面积总计1万多亩的湖南镉污染农田，运用去土治理显然也将工程巨大，更大的问题是：换出来的污染土层，又将放哪安全保存，从而避免二次污染呢？

　　经测算，跟物理修复技术相比，生物修复技术的成本往往只占前者1/10-1/100，而且安全性高，对动辄大面积亟需治理的受污染农田比较适用。

　　为寻找一种安全、经济的重金属污染农田修复方式，1998-1999年间，陈同斌和他的科研团队在前期大量研究的基础上，决定遵循进化论思维，到南方去刻意寻找根治土壤重金属污染的植物克星。“南方温暖潮湿，生物多样性高，从概率上讲，在南方寻找到重金属超富积植物的可能性要大”，陈形容，这种植物既要对土壤重金壤具有超强吸收能力，同时还要易养活、生物量大，而通常植物身上，这两者特性不能兼具。

　　中国砷储量占到世界70%，但却多为伴生矿，开采利用价值不大。研究方向一直盯紧砷污染防治的陈同斌及其研究团队，将寻找超富集植物的目光，首先锁住了国内砷最为集中分布地带之一的广西环江地区。经过长达2-3年研究找寻，一座有着1500多年历史的石门矿被科研人员发现，并将该矿附近100多种植物纳入搜索圈。经层层筛选以及遗传性能鉴定，当地大量存在的一种优势植物——— 蜈蚣草胜出。

　　“一般植物土壤中砷含量达到50个ppm还能活，在植物体内，由于植物通常不吸收这种有毒物质，更不愿向其地上部分转移，但蜈蚣草中的砷含量竟可以达到1-2%，而且多集中于地上部分，一年可以收割三次之多”，陈同斌做了一个对比，蜈蚣草对土壤重金属砷的吸收能力相当于普通植物的20万倍，而且蕨类植物蜈蚣草生物量超大，在收割焚烧其地面部分后，残存的重金属含量已非常低。“两三个月内可以将土壤重金属含量降到安全阈值，三至五年内则可以完全修复”。

　　五六年前，广东华南农业大学、中山大学、广东省土壤研究所等一批科研机构针对土壤重金属污染治理，相继展开物化、生物、微生物技术等方面研究。2005年，刚从日本留学回国的广东省土壤研究所陈能场博士，则选择了粤北进行镉污染农田修复实验。在一块约6亩大小的田地里，陈先后尝试了硅肥和水分管理、叶片调理剂等多种方式尝试，最终陈将一种高富集镉的水稻引种过来，通过轮作和间作(高富集水稻与玉米等经济作物)的方式，来修复镉中毒农田。“从治理效果看，边生产边修复这种方式相对成熟”，目前仍在实验之中，陈能场表示。此外，专门针对镉污染的另一种筛选植物———东南景天，在国内已有上百亩实验基地。

　　据统计，针对国内土壤重金属污染治理的植物优选品种，一度多达40多个。“真正适用的生物修复技术不多”，陈同斌透露，今年10月，由国家总投入2450多万元的蜈蚣草修复项目，已经在广西环江地区、云南个旧、湖南江西等地成规模展开，总修复农田面积达到1000-2000亩。“这将是世界范围内最大的重金属污染农田修复面积”，陈同时承认，该技术进一步推广应用还需要国家从政策上补贴农民，“每亩修复成本需要2000-5000元不等，至少买种苗还得靠政府补贴、引导”。

　　然而，也有科学家对包括换土、淋洗、生物技术等看似热闹的土壤重金属修复技术前景感到沮丧。广东省政协委员、华南农业大学博导陈日远教授认为，目前国内寻找治理重金属污染的生物修复途径，主要是从对土壤重金属超富集和非富集作物两个方向着手找寻，“但从目前来看，国内科学家还没有找到一种经济、有效、适合大规模农田治理的科学修复模式，大多土壤重金属治理模式还处于实验室摸索阶段”。