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科技与产业推广并重,江西贵溪探索重金属污染土壤修复机制

发布时间:2016-11-02

 导读: 上世纪八九十年代,因受周边企业“三废”污染影响,在九牛岗地区的土壤中,铜、镉等重金属含量超标,其中重度污染面积2075亩。2010年,九牛岗土壤修复工程被列入国家重金属污染防治示范项目,中国科学院南京土壤研究所成为中标单位。经过5年多治理,如今土壤中的有效态重金属浓度下降50%以上,植被覆盖率达100%

“发现蚯蚓粪!”“发现蚂蚁!”“发现苔藓!”“发现蘑菇!”……在一棵4年龄的香樟树脚下,正在扒拉灌草的中国科学院南京土壤研究所研究员周静,为这一连串“重大发现”兴奋得叫起来。
  香樟树种在江西省贵溪市滨江镇柏里村九牛岗地区的重金属污染土壤中。随行的当地护林员老江,对周静的“失态”有些不解:不就是蹦出了几只小虫子嘛,科学家就喜欢小题大做!但对周静来说,这些“底栖生命”是传送佳音的“小天使”。“前不久,它们还没来这里安家落户,现在居然拖儿带女来了,说明这片修复区的生物多样性正在恢复。”
  上世纪八九十年代,因受周边企业“三废”污染影响,在九牛岗地区的土壤中,铜、镉等重金属含量超标,其中重度污染面积2075亩。2010年,九牛岗土壤修复工程被列入国家重金属污染防治示范项目,中国科学院南京土壤研究所成为中标单位。经过5年多治理,如今土壤中的有效态重金属浓度下降50%以上,植被覆盖率达100%
  重金属污染导致耕地功能丧失
  仅让土壤镉含量达标,就需治理10年左右
  记者在一块重度污染区内探寻,只见溪水潺潺、草木葱茏,根本看不到重金属污染的影子。远处的大片水稻田与周边景观一起,形成一派田园风光。走近观察时才发现,田里的稻株异常矮小,且叶片泛黄,稻穗间杂黑色。
  “这就是我们用于研究的‘镉大米’,也就是俗称的‘毒大米’,可不能食用。”周静说,这块严重污染的“毒地”,经过一定程度的治理,才能种出这种水稻,但现在其中的镉含量仍高达0.7毫克/千克。如果经常食用,会导致骨质疏松,患上“痛痛病”。上世纪六七十年代,日本在快速工业化过程中,因重金属污染问题,导致不少人患上这种奇怪的“痛痛病”。
  目前,联合国食品准则委员会规定,每千克大米的镉含量不超过0.4毫克,欧盟的规定是不超过0.2毫克,我国的标准也是0.2毫克。显然,上述水稻的镉含量严重超标,离达标还有很长的一段路要走。
  跑来“看热闹”的当地村民陈火旺,下田摘来一串“镉稻穗”,发现谷子的灌浆较差,还杂有一些黑色的死谷子。“估计亩产也就是200来斤,远低于正常的700斤左右。”陈火旺介绍说,前几年,由于污染过重,这块田里的水稻全部烂根死掉了,最后变得寸草不生。“经过几年修复治理,现在至少能长出稻子了,我们总算有盼头了!”
  据周静估计,按目前治理情况,让这块田镉达标成为可耕地,还要花10年左右;如果算上其他重金属污染治理的时间,还要更久。
  公开资料表明,我国耕地土壤点位超标率分别为19.4%,重金属污染超标问题突出,镉是其中的首要污染物。“工矿企业排放污染物、农田施放化肥和农药、畜禽养殖用药等,都有可能造成土壤和农作物中的镉污染超标。”贵溪市环保局总工程师王璞阳表示,最好的治理办法就是杜绝源头污染,因为修复的难度和所需时间,远远超出想象。
  “排毒”需要精选技术路径
  植物吸附的办法让修复看到曙光,评定标准尚在制订
  如何进行土壤修复?就是将土壤中的重金属提取出来,并将其转移到安全之处。
  土壤重金属污染具有移动性差、滞留时间长、不易被微生物降解等特点,其治理和修复难以一次到位。过去,人们常采用比较粗放的办法,比如在南方的一些酸性红壤地区,通过撒入碱性石灰,降低土壤酸性,减少重金属活性,从而减少农作物对重金属的吸附量。
  “但这只是权宜之计,解决不了根本性问题,还会使土壤退化、板结等。”周静表示,对于人少地多的国家,土壤修复只需休耕或轮耕就可以了;但对于人多地少的中国,不仅要解决重金属污染问题,还要让修复的土地尽快能够重新耕种,因而难度更大。
  周静表示,目前最合理的技术路径,就是有针对性地改变土壤中的重金属活性,然后利用植物来吸附、提取和转移。
  哪些植物的“提取功夫”更好呢?为了做好对比实验,周静引种了巨菌草、香根草、海州香薷、伴矿景天等数十种植物,发现它们各怀绝技。海州香薷本身对重金属具有强吸附力。据测算,在重度污染区,如果利用海州香薷来提取土壤中的镉元素和铜元素,分别需要10年和60年左右,能达到我国的食用农产品产地环境质量  评价标准,即可作为农耕地来耕作。
  修复好不好,谁说了算?目前,我国土壤修复工作尚处于摸索阶段,还没有具体的修复标准。周静带领的团队,正在协助制定相关国家标准。“除了常规的土壤修复标准外,为了评定修复土壤的健康状况,也许还要制定蚯蚓、线虫、螨虫以及微生物等单位数量标准,目前我们正在调查研究。”
  制定土壤修复的国家标准,仅仅是一个基础性工作。实际上,从应用层面看,我国的土壤修复工作,需要综合考虑生态效果、二次污染、修复成本、经济效益等问题。
  土壤修复需产业化推进
  降低成本提高经济性,让修复也有产出才能长效治理
  修复是个吞钱的事,如何让其持久推进,当地政府和科技工作者想了不少办法。
  要修复污染地块,使用市场上购买或实验室制备的土壤调理剂,成本高昂,如果没有前端产业链支撑,实验证明可行的办法也难以推广。怎么办?经过调查研究,周静发现,利用附近燃煤发电厂成本极低的废炉灰,通过改性处理,做成的土壤调理剂也同样有效,而且大幅降低了前端成本。
  被证明有效的吸附植物也必须有经济价值,才有可能大面积推广。东非引进的巨菌草等“能源草”就让科学家们眼前一亮。虽然对重金属的吸附比例与普通植物差不多,但由于单位面积的生物量大,吸附效果不错。同时,这些草“身高体壮”,可长至2米多高,每亩干草产量高达45吨,相当于2吨标准煤的燃烧热值。用它们做生物质油料或燃料,有较好的经济价值。去年,附近有一家生物质发电厂拉走了700亩巨菌草,既解决了发电厂燃料不足的难题,又让农民获得了收益。若以生物质发电厂每吨290元的收购价计算,每亩产值可达1200元左右,比种植水稻的收益还高。
  引入“观赏产业链”也是一个好办法。周静团队与贵溪市政府合作,引入江西嘉禾落羽杉农业开发有限公司,种下了香樟、落羽杉、广玉兰等景观绿化植物,取得了初步成效。据落羽杉公司负责人朱斌介绍,他们共流转了2000亩受污染土地,公司从2012年开始种植这些景观植物,目前每亩苗木市值约7万元,前不久刚卖了300多棵香樟,总金额近10万元。其余的香樟树在栽种3年后,也可逐步进入市场,前景很好。对于被流转土地的农民,当地政府按每亩500斤稻谷的价格给予补贴,农民也因此获得了一定补偿。
  据王璞阳介绍,经过多年研究实践,目前贵溪确立了分类治理办法,“贵溪模式”逐渐成形。在重度污染区,主要种植观赏性好的本地树种,植被覆盖度逐渐达到85%以上,以实现生态恢复为主要目的;在中度污染区,种植有经济价值的纤维、观赏或经济林木等植物,以获取较好的经济效益;在轻度污染区,在保持原有农作物耕作基础上,持续进行土壤调理,力求实现粮食作物达到食用标准。
  “除轻度污染区外,在重度和中度污染区,由于修复情况复杂,我们认为不再适合种植水稻等食用型农作物。”周静表示。前年,在当地政府支持下,周静租下一处300多亩的轻度污染区进行实验。他用300多公斤土壤调理剂进行修复,并请当地农民继续种植水稻,结果令人兴奋。“经过两年的种植调理,如今稻米的镉含量基本达标,说明我们的办法有效,可以进一步推广应用。”

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