“看不見”的重金屬污染已成為我國農(nóng)產(chǎn)品的“隱形殺手”。化肥過量使用會造成土壤酸化，進(jìn)而會誘發(fā)土壤重金屬離子活性的提高。土壤PH值每下降一個(gè)單位，重金屬鎘的活性就會提升100倍，增加骨痛病等疑難病癥的患病風(fēng)險(xiǎn)。 2015年4月14日，農(nóng)業(yè)部副部長張?zhí)伊衷趪罗k發(fā)布會上表示，中國農(nóng)業(yè)資源環(huán)境遭受著外源性污染和內(nèi)源性污染的雙重壓力，農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展遭遇瓶頸，其已超過工業(yè)成為我國最大的面源污染產(chǎn)業(yè)，總體狀況不容樂觀。

土壤重金屬污染給農(nóng)田造成了不可忽視的危害，現(xiàn)在的污染區(qū)域分布具體是怎樣的?又該怎樣治理?治理之后對土壤的使用又有哪些影響?中國生態(tài)修復(fù)網(wǎng)對一直致力于研究土壤、水體重金屬和有毒有機(jī)物污染調(diào)控機(jī)理與修復(fù)技術(shù)的農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測所、農(nóng)業(yè)部產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田土壤重金屬污染修復(fù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席徐應(yīng)明研究員進(jìn)行了采訪。

【專家對話】

問：徐老師您好，據(jù)有關(guān)報(bào)道，我國現(xiàn)在受重金屬污染的耕地多達(dá)3億畝，約占全國耕地總面積的1/5。我們賴以生存的土地受到了重金屬的污染，但土壤污染究竟有多嚴(yán)重，它給人們的食品安全造成了怎樣的嚴(yán)重影響，這是人們迫切所要知道的?

答：2014年4月17日國家環(huán)境保護(hù)部和國土資源部發(fā)布了全國土壤鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳8種無機(jī)污染物點(diǎn)位超標(biāo)率分別為7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%。從公布的數(shù)據(jù)來看，盡管環(huán)境保護(hù)部和國土資源部都已經(jīng)開展了全國土壤重金屬污染狀況調(diào)查，但有關(guān)農(nóng)田土壤重金屬污染面積究竟多少目前尚無確切統(tǒng)計(jì)的公開數(shù)據(jù)。

2012年農(nóng)業(yè)部在財(cái)政部專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)支持下，在全國開展了農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬污染狀況普查、監(jiān)測預(yù)警、土壤修復(fù)示范及禁產(chǎn)區(qū)劃分等工作，重點(diǎn)摸清全國工礦企業(yè)區(qū)、大中城市郊區(qū)、污水灌區(qū)等重點(diǎn)區(qū)域農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地重金屬污染底數(shù)，完善農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤環(huán)境質(zhì)量檔案，建立農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地分級管理制度，建立農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬監(jiān)測預(yù)警機(jī)制，開展土壤修復(fù)示范試點(diǎn)及農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地禁產(chǎn)區(qū)劃分試點(diǎn)等工作。

希望通過這次普查能夠比較準(zhǔn)確地獲得全國農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬污染狀況，但由于本次大規(guī)模普查僅采集土壤樣品，而未實(shí)行土壤-農(nóng)產(chǎn)品一對一采樣形式進(jìn)行調(diào)查，因此，最終獲得的結(jié)果也將與環(huán)境保護(hù)部和國土資源部獲得的結(jié)果一樣，僅僅是農(nóng)田土壤重金屬污染狀況數(shù)據(jù)，而并不能真實(shí)全面地反映農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染狀況。

這是因?yàn)槿珖鞯剞r(nóng)田土壤類型、酸堿性、有機(jī)質(zhì)含量、耕作制度、降雨等各種因素差異很大，目前的土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)重金屬限量值全國是統(tǒng)一的，這就導(dǎo)致重金屬超標(biāo)的土壤農(nóng)產(chǎn)品不一定超標(biāo)，如對重金屬鎘污染，在北方堿性土壤區(qū)域或土壤有機(jī)質(zhì)含量高的區(qū)域或南方春季多雨季節(jié)采樣，土壤重金屬鎘超標(biāo)，但農(nóng)產(chǎn)品卻不一定超標(biāo)，特別是在北方堿性土壤區(qū)域，在土壤重金屬鎘超標(biāo)1-2倍時(shí)，種植的蔬菜等農(nóng)產(chǎn)品不一定超標(biāo);在廣西等地水稻田土壤輕度鎘污染情況下，由于春季多雨，種植早稻的稻米鎘超標(biāo)就不明顯，而同樣稻田種植晚稻稻米鎘超標(biāo)就很明顯。因此，這時(shí)采用土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)來判斷農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染狀況就存在很大的不確定性。

所以，農(nóng)田土壤重金屬污染普查的結(jié)果，能否真正反映實(shí)際情況是受到諸多因素干擾和影響的，好的、準(zhǔn)確的普查結(jié)果，需要有一個(gè)科學(xué)合理的普查設(shè)計(jì)方案、嚴(yán)格和規(guī)范的操作規(guī)程、嚴(yán)格按照要求的執(zhí)行力、高水平的實(shí)驗(yàn)室分析檢測能力、普查成員培訓(xùn)和管理嚴(yán)格到位等等措施的保障。

就目前我國農(nóng)田土壤重金屬污染狀況來看，湖南、江西、云南、貴州、四川、廣西等有色金屬礦區(qū)土壤重金屬污染尤為嚴(yán)重。我國西南地區(qū)(云南、貴州、廣西等)土壤重金屬背景值遠(yuǎn)高于全國土壤背景值，如鎘、鉛、鋅、銅、砷等。這主要是由于重金屬含量高的巖石(石灰?guī)r類)在風(fēng)化成土過程中釋放重金屬而富集土壤中的緣故。大中城市郊區(qū)以污水灌溉農(nóng)田土壤重金屬污染為主，其中蔬菜，特別是葉類蔬菜超標(biāo)比較明顯，部分地區(qū)，玉米和小麥的鎘、鉛、汞等重金屬污染超標(biāo)也比較明顯，但應(yīng)該注意到對玉米、小麥重金屬超標(biāo)現(xiàn)象仍然需要考慮大氣污染源的輸入，而不一定全部來自土壤污染。

問：面對土壤重金屬污染這樣一個(gè)嚴(yán)峻的問題，目前有哪幾種類型的修復(fù)技術(shù)，您所熟悉的土壤重金屬污染鈍化修復(fù)技術(shù)相比之下又有哪些優(yōu)勢?

答：在農(nóng)田土壤重金屬污染修復(fù)中，由于必須確保修復(fù)后農(nóng)田土壤質(zhì)地、理化性質(zhì)、環(huán)境質(zhì)量等要素不能發(fā)生明顯變化，不能影響農(nóng)業(yè)正常生產(chǎn)，不能明顯降低農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)，同時(shí)不能顯著增加農(nóng)民耕作負(fù)擔(dān)，所以，相對于場地土壤重金屬的污染修復(fù)，農(nóng)田土壤重金屬污染修復(fù)有其自身需求和特殊性。

目前，適應(yīng)于農(nóng)田土壤重金屬污染修復(fù)的技術(shù)措施主要包括：(1)農(nóng)藝調(diào)控措施，(2)原位化學(xué)鈍化/穩(wěn)定化技術(shù)，(3)超富集植物/富集植物提取技術(shù)。其中農(nóng)藝調(diào)控主要指采取水肥管理、低累積品種替換、土壤pH調(diào)節(jié)、葉面調(diào)理劑拮抗抑吸及種植結(jié)構(gòu)調(diào)整等措施來控制土壤重金屬污染，直接或間接達(dá)到降低農(nóng)產(chǎn)品對重金屬吸收累積的目的。

農(nóng)藝調(diào)控措施具有操作簡單、費(fèi)用低、技術(shù)較成熟等優(yōu)點(diǎn)，但存在一定的缺點(diǎn)，比如修復(fù)效果受地域環(huán)境、季節(jié)、土壤性質(zhì)等影響較大，使得修復(fù)效果不穩(wěn)定、修復(fù)效率較低等，對南方酸性水稻田鎘污染地區(qū)，采取農(nóng)藝調(diào)控措施，稻米鎘降低率一般在10%~30%左右，該項(xiàng)措施僅適應(yīng)于農(nóng)產(chǎn)品重金屬輕微和輕度超標(biāo)農(nóng)田土壤重金屬污染調(diào)控;其中，對農(nóng)產(chǎn)品超標(biāo)較高的農(nóng)田土壤重金屬污染，一般很難通過農(nóng)藝調(diào)控措施將農(nóng)產(chǎn)品中重金屬含量降低到食品污染物控制限量標(biāo)準(zhǔn)值以下。

原位鈍化修復(fù)技術(shù)主要是指向污染土壤中添加一種或多種鈍化修復(fù)劑，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)，改變重金屬元素在土壤中的化學(xué)形態(tài)和賦存狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)土壤中重金屬的鈍化/穩(wěn)定化，降低其在土壤中的可移動(dòng)性和生物有效性，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(dá)到治理污染土壤的目的。

鈍化修復(fù)技術(shù)與其他修復(fù)技術(shù)相比具有如下優(yōu)勢：(1)修復(fù)速率快、穩(wěn)定性好、費(fèi)用較低、操作簡單;(2)不影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，可以實(shí)現(xiàn)“邊生產(chǎn)邊修復(fù)”;(3)能夠改善農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量;(4)適用于大面積中輕度重金屬污染農(nóng)田土壤修復(fù)治理。目前，在重金屬污染農(nóng)田的修復(fù)治理中已得到廣泛應(yīng)用，而且有可能被認(rèn)為是農(nóng)田土壤重金屬污染較為實(shí)用、有效的一種技術(shù)措施。特別是對農(nóng)藝調(diào)控措施無法解決的中輕度重金屬污染農(nóng)田，鈍化修復(fù)是一種較好的防控技術(shù)手段。

問：土壤重金屬污染鈍化修復(fù)技術(shù)主要是通過添加外源物質(zhì)，將重金屬轉(zhuǎn)化為不易溶解、遷移能力或毒性更小的形式，以降低其對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的危害風(fēng)險(xiǎn)，那這種外源物質(zhì)具體是什么，它會對土壤造成什么影響?

答：目前，國內(nèi)外在農(nóng)田土壤重金屬污染鈍化修復(fù)中，使用的鈍化劑材料主要包括：(1)粘土礦物，如海泡石、蒙脫土、膨潤土、凹土、高嶺土等;(2)碳材料，如秸稈炭、黑炭、果殼炭、骨炭等;(3)含磷材料，如鈣鎂磷肥、羥基磷灰石、磷礦粉、磷酸鹽等;(4)硅鈣材料，如石灰、石灰石、碳酸鈣鎂、硅酸鈉、硅酸鈣、硅肥等;(5)金屬氧化物，如氧化鐵、硫酸亞鐵、硫酸鐵、針鐵礦、氧化錳、錳鉀礦等;(6)有機(jī)物料，如畜禽糞便、腐殖酸、泥炭、有機(jī)堆肥等;(7)工業(yè)廢棄物，如粉煤灰、鋼渣、赤泥、污泥等。但在實(shí)際農(nóng)田使用中，應(yīng)盡可能避免使用工業(yè)廢棄物作為鈍化修復(fù)劑，以免給農(nóng)田土壤帶來新的二次污染或破壞土壤結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)及環(huán)境質(zhì)量，對農(nóng)田長期環(huán)境質(zhì)量帶來不可預(yù)測的不利影響。

當(dāng)前農(nóng)田土壤重金屬污染鈍化修復(fù)中使用的材料種類繁多，性能和價(jià)格差別均較大，大部分使用的鈍化劑原材料價(jià)格一般在1000元/噸~3000元/噸，鈍化劑使用量在500kg/畝~1000kg/畝左右。從目前使用效果來看，農(nóng)田土壤重金屬污染鈍化修復(fù)后，重金屬Cd、Pb等有效態(tài)降低率可達(dá)10%~30%，農(nóng)作物(稻米、蔬菜地上部)中Cd、Pb等含量降低率可達(dá)30%~70%，結(jié)合農(nóng)藝調(diào)控措施，修復(fù)效率最高可以達(dá)到90%，一般土壤中Cd、Pb等鈍化修復(fù)穩(wěn)定性可以達(dá)到3年以上，而且，很多情況下，隨著修復(fù)時(shí)間的延長，土壤中重金屬鈍化修復(fù)穩(wěn)定性效果明顯增強(qiáng)。說明，鈍化劑在土壤中老化時(shí)間的延長，有利于修復(fù)效果的提高。因此，鈍化劑究竟什么時(shí)間施用到農(nóng)田土壤中，修復(fù)效果最佳，需要進(jìn)一步擴(kuò)展大田試驗(yàn)研究。

在農(nóng)田土壤重金屬污染鈍化修復(fù)中，特別要注意鈍化劑大量施用有可能對土壤環(huán)境質(zhì)量造成的不利影響，具體在鈍化劑使用后需要加強(qiáng)對鈍化劑自身穩(wěn)定性、鈍化/穩(wěn)定化后的重金屬長期穩(wěn)定性、鈍化劑對土壤質(zhì)地和理化性質(zhì)及環(huán)境質(zhì)量的長期影響，以及鈍化修復(fù)對農(nóng)作物生長、產(chǎn)量及品質(zhì)等影響進(jìn)行綜合跟蹤監(jiān)測評估?？傊粋€(gè)好的鈍化劑材料，不僅需要具有良好鈍化修復(fù)效果，而且需要對吸附固定重金屬離子具有良好選擇性，對吸附固定重金屬離子具有高度固定穩(wěn)定性，以及價(jià)格適中、環(huán)境友好和易于操作。

問：目前土壤重金屬污染鈍化修復(fù)技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用到實(shí)踐中，有了典型示范區(qū)，具體推廣到其他的污染區(qū)時(shí)，又有哪些因素是必須要注意的?

答：目前，我們團(tuán)隊(duì)正在根據(jù)農(nóng)業(yè)部、財(cái)政部《農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬污染防治實(shí)施方案》要求，在湖南、廣西、天津等地開展南方酸性水稻田土壤重金屬鎘污染，以及北方污水灌區(qū)重金屬鎘、鉛等污染修復(fù)治理示范工作，示范面積均較大，修復(fù)區(qū)土壤和農(nóng)產(chǎn)品檢測結(jié)果表明，修復(fù)效果非常明顯，在南方酸性水稻田土壤鎘污染下，超標(biāo)3倍以下的稻米經(jīng)修復(fù)后完全可以降低到食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)值以下，可以滿足中輕度重金屬鎘污染農(nóng)田土壤修復(fù)治理要求。

但任何一項(xiàng)技術(shù)都有其適應(yīng)性，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)境及人為良好操作的匹配，才能發(fā)揮出技術(shù)最佳的性能。就農(nóng)田土壤重金屬污染鈍化修復(fù)技術(shù)而言，在異地復(fù)制應(yīng)用時(shí)，必須考慮到修復(fù)技術(shù)的適應(yīng)性問題。具體應(yīng)關(guān)注技術(shù)所應(yīng)用的土壤類型和土壤酸堿性，同時(shí)需要關(guān)注修復(fù)區(qū)農(nóng)田種植農(nóng)作物品種，修復(fù)地域的氣候(主要為降雨)、農(nóng)藝制度及耕作制度等，這些因素都會在不同程度上對鈍化修復(fù)效果產(chǎn)生一定的影響，導(dǎo)致鈍化修復(fù)技術(shù)在異地復(fù)制應(yīng)用時(shí)效果產(chǎn)生變化，甚至導(dǎo)致鈍化修復(fù)效果不明顯。

如某些鈍化劑在南方酸性水稻田鎘污染土壤修復(fù)中效果非常顯著，但當(dāng)應(yīng)用到北方污灌菜地堿性土壤上時(shí)，修復(fù)效果卻并不明顯;部分鈍化修復(fù)技術(shù)在南方酸性水稻田鎘污染土壤修復(fù)應(yīng)用中，春季和夏秋季修復(fù)效果可能存在很大差異，這與春季南方多雨，水稻田土壤長期處于淹水還原狀態(tài)有關(guān)，而夏秋季南方雨水相對較少，水稻田土壤大部分時(shí)間處于氧化狀態(tài)有關(guān)。

所以，農(nóng)田土壤重金屬污染鈍化修復(fù)效果在某種程度上與修復(fù)地土壤類型、酸堿性及降雨、水肥管理、作物品種和耕作制度等均存在很大相關(guān)性，在異地復(fù)制應(yīng)用時(shí)必須考慮到這些因素對修復(fù)技術(shù)效果的影響。

總之，任何一項(xiàng)好的修復(fù)技術(shù)都需要與適應(yīng)的環(huán)境條件、良好的操作方式相結(jié)合，才能發(fā)揮出其最大效能，還農(nóng)民一片安全健康的耕作土壤。

作者簡介

徐應(yīng)明農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測所研究員主要研究方向?yàn)橥寥?、水體重金屬和有毒有機(jī)物污染調(diào)控機(jī)理與修復(fù)技術(shù)、農(nóng)藥在農(nóng)作物和土壤中污染行為與殘留動(dòng)態(tài)規(guī)律等。