重金属污染耕地修复的“仁化试验”
2015-11-12 09:07  点击:827

【导读】除了根系没有根瘤菌,这花生算长得不错了!”韶关市仁化县董塘镇高宅村一块被标号的农田里,几名土壤研究人员拔起一株花生,喜出望外。由于受到土壤重金属污染的困扰,这片土地已不再耕种。现在它被分划成十几块,每块田里都竖起试验标志牌,变成修复重金属污染土壤的“试验基地”。



韶关是广东乃至重金属污染较严重的地区之一。几年来,各级政府部门高度重视,探索寻求修复重金属污染土壤的有效措施。据媒体公开报道,近日经省政府同意,省环保厅正式印发了《韶关市涉重金属行业环境综合整治方案(2015-2020年)》,计划投入27.8亿元,在韶关实施落后产能淘汰、产业整治提升、土壤污染修复治理示范、环境监管能力建设等四大类工程项目。在土壤修复方面,2020年底前力争完成8000亩以上受污染农田土壤修复。这无疑给罹患重症的土壤带来生机。

今年是“土壤年”,倡导“健康土壤带来健康生活”。修复耕地,让土壤回归健康,不仅事关粮食安全,而且事关生态文明的建设和农业的可持续发展。

“毒地”之害??昔日“粮仓”几成不毛之地

“5颗,只有5颗是有籽的。”数着手中的花生,高宅村的肖阿姨有点失落,“种什么都种不到,种下去后就死了,村里很少人种地了。”

肖阿姨所处的土地,重金属超标高达二三十倍。这片广阔的耕地,除了土壤修复试验种植的农作物外,大部分已经荒芜。“这里曾经是仁化的‘粮仓’啊!”当地一位工作人员感慨。

董塘镇是韶关重金属污染的典型区域,曾发生令人震惊的儿童血铅超标事件。由于地处大型铅锌矿成矿带,土壤重金属本底含量较高。该地区农田中有少量黄铁矿或黄铁铅锌矿裸露地表,在长期雨水的冲刷、氧化作用及历不规范开采等因素的影响下,重金属铅、锌、汞、镉、砷容易析出,导致农田重金属含量偏高。

为了修复重金属污染的耕地,政府租赁村民的农田,引入社会力量,参与治理试验。“只要有好的技术或好的产品,通过申请,就有机会进来试验,政府也想通过试验检验,选择土壤修复治理的方向。”韶关市委政策研究室副主任张桂胜告诉记者。

几年来,各种土壤修复治理方案和产品在“试验田”里练兵。仁化县农业技术推广中心主任邹华旭告诉记者,从实践成效来看,各方的积努力取得了一定的修复成效,如部分修复治理方案种出来的水稻,重金属含量有效降低约30%。不过,从整体来看,修复治理效果还是不够理想。

“对于重度污染的区域,尤其是重金属含量超标好几十倍的土壤来说,虽然降低了重金属含量,但产品的重金属含量依然超标八九倍,离真正安全的农产品还有一定的距离。”一位正在试验地考察晚造水稻修复治理成果的研究人员认为。

长期关注仁化土壤修复治理的广东省生态环境与土壤研究所研究员陈能场博士则向记者透露,土壤重金属污染的修复治理难度大,一旦修复治理方案考虑不充分,还可能给土地造成二次污染。比如有当地村民反映,一些试验田用了化学物质处理后,耕地连草都长不出来。

治法之变??让超标土壤长出安全食品

让土壤研究人员喜出望外的,是今年一种新加入试验的名为“健地丰”的土壤调理剂。

11月3日,董塘镇高宅村、铁屎岭等试验田里:同是一片花生地,未采取任何措施的,没有花生存活;撒了石灰的,长出少量花生;而使用了土壤调理剂的,花生就和正常一样生长。

这种差异在水稻试验田、桑树种植地等同样明显。“从目前的试验情况来看,它的修复治理效果比较好。”“健地丰”的相关负责人钟治舜告知,使用该土壤调理剂处理的耕地,不仅能使农作物正常生长,而且农产品的重金属含量大部分降到了标准范围内,给正处在探索中的试验基地带来一线生机。

更让现场土壤研究人员关注的,是一组实验数据。今年7月,实验承担单位——广东省农业科学院农业资源与环境研究所对早稻的检测显示,施用该土壤调理剂能有效地提高土壤pH值,在用量范围内,能够显著减少糙米中镉和无机砷的含量增。此外,还能增加水稻亩产,尤其是降镉效果明显。

受到严重复合污染的一块试验田的实验报告显示,经过T1、T2、T3和T4处理的耕地,产出的糙米镉含量与空白对照组相比,分别减少了50.59%、69.64%、78.75%和80.94%(T1、T2、T3、T4指各个试验小区施用土壤调理剂的不同用量,T1用量少,依次递增,空白为未使用任何修复措施)。

经现场检测,试验田土壤的pH值均保持7.0以上。抽检数十个稻谷样品检测结果显示,样品中的镉含量仅为0.01—0.03mg/kg之间,约为粮食安全标准(0.2mg/kg)的1/10。

仁化县农业技术推广中心相关工作人员认为,和一般的实验数据相比,“健地丰”土壤调理剂的修复治理效果确实比较好,是重金属污染耕地修复治理领域值得关注的现象。

“土地也有生命,一旦它的平衡性被打破,就处于亚健康状态,生产出来的农产品就容易出问题,就需要修复治理。”钟治舜向记者透露,“健地丰”土壤调理剂主要由以白云石、硅石、石灰石、海泡石、矽砂、高岭土、黏土等材料,借助水泥生产线的工艺制造而成,富含植物生长所需要钙、镁、硅等元素。

钟治舜认为,土壤调理剂的作用原理在于,当施入土壤后,其中的偏硅酸盐大量水解,可快速改变土壤的pH值,使土壤中的镉等重金属与OH-及焦磷酸盐反应生成沉淀物,而土壤调理剂具有大比表面积的特性可以吸附螯合沉淀物,形成结核,结合土壤pH的提高,促使土壤有效镉的稳定化。

在陈能场看来,这种土壤调理剂调节了土壤的pH值,提高了土壤颗粒的吸附性能,从而降低重金属的有效性。“土壤pH值小于4.5时,土壤中的铁氧化物对镉几乎没有吸附能力,但到了pH值6.0则可以吸附大部分镉。”

陈能场还提出,土壤调理剂改善了土壤的营养结构,土壤钙、镁、硅等得到补充,植物增加了钙、镁、硅等元素的吸收,从而也协助遏制植物对重金属的吸收。

“符合标准的土壤,生产出来的农产品可能是重金属超标的;重金属超标的土壤,也可以生产出符合标准的食品。”陈能场认为,“健地丰”给重金属土壤修复治理带来的思考在于,土壤中有重金属不可怕,关键是要修复治理好,恢复土壤的健康体系,保持土壤的营养均衡,保持适宜的土壤酸碱度,这才是粮食安全的有效保障。

治理之辩??“消毒”还是“固毒”?

何为健康的土壤?陈能场提出:“理想的土壤中,固体占50%,空气和水分各占25%。固体中矿物部分占45%,余下5%的有机质中,各种活动的生物有机质占10%,根系有机质占10%,已经转化为稳定的高分子的‘死的’有机质占80%左右。”

之所以提出“健康土壤”的修复治理理念,是因为陈能场认为,与重金属超标相比,正在变坏的土壤更加令人担忧。

据环保部、国土资源部2014年发布的“土壤污染调查公报”显示,土壤污染总的超标率为16.1%,其中轻微、轻度、中度、重度污染点位分别为12.1%、2.3%、1.5%和1.1%;我国适宜农业种植的一二类土壤占87.9%,存在潜在生态风险的占12.1%,其中属中度、重度污染的土壤约占3.0%。

“一方面,因大量施用化肥,加上酸雨影响,土壤加速酸化,土壤酸碱平衡被打破,重金属在酸性条件下愈加活跃;另一方面,有些地域的土壤有机质也在下降,这不利于对重金属络合固定。”陈能场告诉记者。

在此情况下,重金属污染土壤的修复治理越发受到关注。不过,到底该如何修复治理重金属污染土壤,学界和业界暂时还存在争议。

从目前外的实践来看,土壤修复技术主要包括工程措施,如客土、换土、深耕翻土等;物理化学修复,如热处理技术、洗土法等;还有化学修复,如吸附、氧化还原、拮抗、沉淀等。

不少修复治理方案的问题在于,土壤修复成本高,以修复一亩“镉”污染土壤为例,每亩耕地的修复费用多为2万—3万元。而如果采取成本低的植物吸收法,则可能需要数十年的修复治理时间。“我们完全等不起。”钟治舜认为。

不过,尽管以“土壤健康”为理念的“健地丰”土壤调理剂在试验中取得较好效果,且成本低,但也有人提出,这种修复治理模式,只是解决了粮食安全的问题,重金属依然还保留在土壤中,土壤安全并未得到根治。

对此,钟治舜认为:“重金属元素本来就是组成土壤天然的一部分,分布广,且含量低,取出来的成本高、效率低,甚至还存在二次污染的风险。”