让土地不再沉重

日前，有报道称，我国水稻主产区之一的湖南湘潭县因土壤受到重金属污染使得当地水稻生产受到严重影响。这并非孤例。2002年，农业部曾对全国市场的稻米进行安全性抽检，结果显示，受检稻米中铅含量超标率28.4％，镉含量超标率10.3％。2007年，南京农业大学教授潘根兴和他的研究团队抽查检测后发现，10％左右的市售大米镉含量超标。

在土壤污染造成的恶果中，大米镉污染仅仅是其中的一方面而已。在食物链所延伸的任何一个环节，可能都有土壤污染的影子。因为土壤污染的特殊性，其污染范围要远远超出稻米，也不仅仅限于镉，其他重金属的危害同样不容忽视。

面对土壤污染乃至由此引发的食品安全问题，我们该怎么办？有没有什么办法可以彻底解决这一问题？前不久，就此话题，本刊对中国科学院地理科学与资源研究所陈同斌研究员进行了专访。

看不见的污染

问：目前，我国土壤污染，特别是重金属带来的土壤污染情况如何？有没有这方面的权威调查数据？这些数据反映了哪些问题？

答：我国首次全国土壤污染调查已基本结束，目前正在进行数据汇总分析，调查结果应该会适时向社会公布。根据目前掌握的情况看，我国土壤污染状况总体上比较严峻。就重金属污染而言，南方矿区周边土壤重金属污染较为严重，仅矿区污染土壤就达200万平方米，且多为砷、铅、镉、锌等多金属复合污染；部分区域还存在严重的酸污染，进一步加剧了重金属对环境和生物的不良影响。

从自然地理分布看，我国西南地区污染情况更严重些。其中的原因是，西南部地区矿产多，占有量大，被开发后，由于西南地势高，台地多，坡度陡，下场雨，污染物就全被冲走了。在西南地区，重金属―尤其是砷带来的土壤污染情况，比较严重。

问：土壤污染对人类和其他生物会带来哪些危害？

答：国际上，也经过了很长时间才注意到土壤污染这一环境公害的。因为土壤问题看不见、摸不着，谁能知道哪块土壤有问题，哪块没问题？农民不知道，普通消费者不知道，即使是科学家，抓起一把土，仅凭目测，也不清楚；甚至通过实验室分析，都不一定能准确地判断其是否存在污染问题。

不同于有机物，重金属不能被生物所降解，可以在环境中长期残留，从而大大降低了土壤的利用价值，而且还会通过食物链最终进入人体，对人类健康造成危害。

土壤污染给人类和其他生物带来的危害，具体表现在以下几个方面：

第一，土壤污染使原本紧张的耕地资源日趋短缺。我国18亿亩耕地红线已受到严重的冲击；而且，这种冲击尚未出现减缓的迹象。

第二，土壤污染是造成其他环境污染的重要原因。土壤污染物随地表径流和土层迁移，从而导致地表水和地下水受到污染，而且还可能造成新的土壤污染，部分有机污染物还会因挥发导致大气污染。

第三，土壤污染给人们的身体健康带来极大的直接或间接威胁。土壤污染物通过食物、饮水、大气灰尘等途径进入人体并威胁到人们的健康；其中，食物是最主要的途径。

第四，土壤污染对农业的可持续发展影响巨大。土壤污染导致农作物产量下降，甚至绝收。同时，由于从土壤中吸收了污染物，农产品中的污染物超标严重，部分污染区的农产品可能不再适于食用。

问：土壤污染的种类有哪些？

答：从污染物的属性来看，土壤污染的类型一般可分为有机污染、无机污染、生物污染与放射性污染。

有机污染，主要包括有机废弃物（工农业生产及生活废弃物中生物易降解与生物难降解有机毒物）、农药等污染。

无机污染，主要包括采矿、冶炼等行业产生的无机污染物，砷、铅、汞、镉等重金属，包括有害的元素氧化物、酸、碱与盐类等。在某些城市郊区，生活垃圾的长期堆置，也是导致土壤污染的原因。

土壤生物污染，是指未经处理的粪便、垃圾、传染病医院生活污水等外界有害生物种群造成的污染。

土壤放射性污染，指的是放射性核素污染物对土壤的污染。施用含有放射性核素的磷肥与使用被放射性核素污染的河水灌溉农田也会造成土壤放射性污染。

这些污染中，重金属污染和有机污染较为普遍。

问：有什么办法可以规避土壤重金属污染？

答：更换适宜的农作物品种，可以在一定程度上规避这种风险。比如，在被污染土地种植一些不太容易吸收重金属的作物类型或品种。这也是规避风险的一种低成本做法。植物的特性决定了某些植物容易吸收某种重金属。在同等情况下，水稻中的镉含量通常高于其他农作物。除了环境因素外，水稻本身就容易吸收镉，而且土壤镉污染的临界值定得太低，也是导致我国土壤镉超标问题比较突出的重要因素。后面这些因素人们很少了解，因此导致不少公众对镉污染问题存在一些理解上的偏差。

给土壤消毒

问：土壤一旦受到重金属污染，应该如何加以治理？治理难点在哪里？具体方法有哪些？

答：土壤一旦被重金属污染，治理将是一件十分困难和代价昂贵的工作。曾有国外专家估计，靠挖掘与掩埋等方法来解决重金属污染土壤问题，平均每英亩土地至少需要10万美元。

对于水污染、大气污染，防治起来相对容易，只要控制住源头就行。但土壤污染不是这样。有些地方，你可能知道土壤污染源是谁，但更多地方是多个因素综合作用的结果，很难找到确切污染源。来源都分不清楚，所以管理和治理起来更困难。

根据污染物种类、污染程度和污染面积的差异，修复时采用的方法也不尽相同，主要包括植物修复法、微生物修复法和化学修复法等。事实上，在实际应用中，人们往往需要多种修复技术并用，并辅以适当的工程措施。

直到现在，国际上也没有非常好的、在各种情况下都能适用的“万能”修复技术。

像重金属这类污染，它遵循质量守恒定律，在自然界中永远存在，你无非是把它从土壤中弄到大气中或别的地方。用微生物或别的方法处理都不太行。

相比而言，利用植物来修复被污染的土壤，是个非常有前景的选择，具有费用低廉，不破坏场地结构，不造成地下水二次污染，可以美化环境，易于为社会接受等优点。该思路自1983年被首次提出后，如今已成为环境科学的热点。

问：植物是如何修复土壤重金属污染的？修复关键是什么？

答：植物去除重金属的途径主要有三种：

一是植物固定修复。利用植物及一些添加物使环境中的重金属流动性降低，进而减轻重金属对环境的二次污染。

二是植物阻隔修复，利用植物拒绝吸收重金属的生物学特性，使土壤中的重金属被“阻隔”在土壤中而不进入食物链，相当于在土壤与农产品之间建立了一堵“阻隔墙”，从而能够获得干净、安全的农产品。

三是植物萃取修复，这也是目前研究最多且最有发展前景的一种方法。它是利用能耐受并能积累重金属的植物来过量吸收环境中的重金属离子，并将它们输送和贮存到植物体的地上部分。

美国能源部认为，能用于重金属污染修复的植物应具有以下一些特点：首先，即使在重金属含量很低时也具有较高的积累速率；其次，能在体内大量富集重金属；第三，最好是能同时富集几种重金属；第四，生长快，生物量大；第五，具有抗虫抗病能力。

植物修复的前提和关键在于筛选具有超富集能力的植物种类。绝大部分植物吸收重金属的能力都较小，一般的富集植物也不行，必须是富集能力很强、生物量较大的超富集植物才具有应用价值。植物和其他生物一样，在进化过程中，都不愿意吸收这些有毒物质，它们会规避。所以，普通植物在植物萃取修复方面是没有价值的。

植物清洁工

问：谈到植物修复，不能不提蜈蚣草。蜈蚣草是怎么被发现的？它是种什么植物？除了蜈蚣草，还有哪些植物可以用来进行土壤污染修复？

答：1998～1999年，我们在湖南石门和郴州一带开展超富集植物筛选的野外调查时发现：在一些砷污染比较严重的土地上，大部分植物已经死亡，唯独蜈蚣草安然无恙。经采样分析和室内栽培试验，发现蜈蚣草对砷具有非常强的吸收能力，达到普通植物的10万乃至20万倍。可喜的是，后来的试验又进一步发现，蜈蚣草对铅、镉等重金属也有很强的吸收能力。这一重要发现为我国砷、铅等多金属污染土壤修复开辟了一条全新的途径，也奠定了我国土壤修复领域的发展基础。

蜈蚣草是侏罗纪时代的一种古老的多年生蕨类植物，它与恐龙同时代，生长的环境很特殊，它以孢子繁殖，根系非常发达，一年内可刈割多次，治理成本非常低。

后来，我们又发现了大叶井口边草。与蜈蚣草一样，它不但富集砷，耐砷毒能力也极强。

问：国外也有超富集植物，为何没有从国外直接引进而是在本土寻找呢？

答：国外当时发现了300多种超富集植物，但实际情况并非如此。一些研究人员往往从标本馆中取样分析，标本中铜的含量很高―标本杀菌往往使用铜。所得的通常是一种错误结论。

植物都有其适宜的生长地和环境要求，把国外植物拿到国内未必合适。国内确实有人在做引种遏蓝菜等超富集植物，但不成功。

此外，引种植物也存在生物入侵的风险，以及物候问题。

我们觉得还是要有自己独立筛选的本土的超富集植物。我国的砷污染问题比较严重，但是当时国际上也没有发现砷的超富集植物。为了解决我国面临的严重砷污染问题，于是我们干脆就自己独立寻找超富集植物。

我国疆土辽阔，完全有条件找到适合的植物。我们最终也找到了10多种超富集植物。

问：目前都有哪些成功的修复案例？

答：2002年，我们在湖南郴州建立了国际上第一个砷污染土壤的植物修复工程，并相继在广西河池、云南个旧和会泽、北京房山等地建立了重金属污染修复示范工程，总面积达600亩。

经过6年的修复工作，目前湖南郴州示范工程中土壤的砷含量已由超标50％以上降到安全范围，土地已交付给农民耕作。

2001年，广西环江县因受特大洪水影响，致使大环江河上游尾矿重金属被洪水冲入河中，近万亩农田绝收或严重减产。由于严重的土壤酸化和重金属污染，有的农田甚至寸草不生。分析结果表明，原水稻土壤受砷、镉、铅等重金属污染较为严重，水稻土壤砷含量平均为50毫克/千克，是背景土地的4倍以上，水稻土壤铅平均浓度为背景土壤的10倍以上。

2005年，我们在环江县建立了试验示范基地；2007年，污染土地示范工程面积达100亩。目前已基本解决在绝收土壤上种植植物的问题，并采用蜈蚣草-桑叶、蜈蚣草-甘蔗和蜈蚣草-苎麻等间作模式，基本实现边修复边生产的目的，在污染土壤得到逐步修复的同时，农民也有较好的经济收入。目前，在环江大规模推广应用污染土地修复技术的基本条件已基本具备，财政部和环保部已投入2450万元，支持我们开展全国性的大规模植物修复工程示范。

云南个旧是闻名世界的锡都，也是我国著名的工矿城市。由于长期的采、选、冶活动，当地生态环境遭到严重破坏，由此引发的水、土壤重金属污染问题十分突出。

2005年9月，我们与当地部门合作，利用植物修复技术，建立云锡矿区污染土地植物修复技术示范基地，工程化修复面积300亩，经过3年的试验和示范推广，课题组提出了超富集植物治理铅-砷污染土壤和蜈蚣草-甘蔗间作等污染土地安全农用模式。示范区土地中各种有效态重金属含量已大幅下降，生产的农产品能达到国家相关标准的要求。

问：收获后的超富集植物需要进行特别处理吗？这些植物的归宿是哪里？

答：修复过程中，蜈蚣草每年要刈割两三次，每公顷收获物可达10吨，其中砷含量高达1000～1400毫克/千克，铅、镉含量也相当高。因此，妥善处理尤显重要。目前，我们的处理方法是进行安全焚烧，对燃烧灰分进行贵金属提取，以实现资源回收。

问：土壤重金属污染修复在实际应用中还存在什么问题？我们还需要在哪些方面努力？

答：植物修复属于新兴的交叉学科，在实际应用中，它不像水污染，有相对成型的技术和工程案例。哪些土壤受污染了，分布情况如何，什么样的土壤需要修复，修复前什么样，修复后要达到什么标准等等，这些几乎都没有，从实际情况看，修复百亩、千亩土地不是问题。如果要扩展到全国范围，就不单单是科学家的工作了，需要社会方方面面的共同努力，包括资金、技术、政策等等。

尽管我国科学家在重金属污染土壤修复方面已开展大量研究工作，但欲完全解决仍然任重道远。这也是我们执著于重金属污染土壤修复工作的重要原因之一。

最近，国务院正式批复《重金属污染综合防治“十二五”规划》，这是我国第一个“十二五”环保专项规划。目前，国家正在制定《土壤环境质量保护》专项规划，其中的一个重点内容就是开展大规模土壤修复工作。这些规划对我国土壤重金属污染修复会起到很好的推动作用。