本刊記者 段雯娟

近年來(lái)，我國(guó)重金屬污染呈現(xiàn)出加劇的態(tài)勢(shì)，人體血鉛超標(biāo)、尿鎘超標(biāo)等時(shí)有報(bào)道，重金屬污染出現(xiàn)了工業(yè)向農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)移、城區(qū)向農(nóng)村轉(zhuǎn)移、地表向地下轉(zhuǎn)移、上游向下游轉(zhuǎn)移，從水土污染到食品鏈轉(zhuǎn)移，由逐步積累的污染正在進(jìn)入突發(fā)性、連鎖性、區(qū)域性的爆發(fā)階段，土壤重金屬污染，對(duì)生態(tài)環(huán)境、食品安全和人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。那么農(nóng)田重金屬污染能否得到有效的控制，目前又有哪些修復(fù)技術(shù)？為此，本刊記者采訪了農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所環(huán)境污染研究室主任、博士生導(dǎo)師徐應(yīng)明。

《地球》：請(qǐng)您為我們介紹目前我國(guó)農(nóng)田重金屬污染現(xiàn)狀與危害？

徐應(yīng)明：2014年4月18日，環(huán)境保護(hù)部和國(guó)土資源部發(fā)布了全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)。調(diào)查點(diǎn)位覆蓋全部耕地，部分林地、草地、未利用地和建設(shè)用地，實(shí)際調(diào)查面積約630萬(wàn)平方公里。

調(diào)查結(jié)果顯示，全國(guó)土壤環(huán)境狀況總體不容樂(lè)觀，部分地區(qū)土壤污染較重，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂，工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問(wèn)題突出。全國(guó)土壤總的點(diǎn)位超標(biāo)率為16.1%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點(diǎn)位比例分別為11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。

從土地利用類型看，耕地、林地、草地土壤點(diǎn)位超標(biāo)率分別為19.4%、10.0%、10.4%。從污染類型看，以無(wú)機(jī)型為主，有機(jī)型次之，復(fù)合型污染比重較小，無(wú)機(jī)污染物超標(biāo)點(diǎn)位數(shù)占全部超標(biāo)點(diǎn)位的82.8%。從污染物超標(biāo)情況看，鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳8種無(wú)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%。

由于農(nóng)田重金屬污染具有形成的復(fù)雜性、長(zhǎng)期的累積性、發(fā)生的隱蔽性、毒性的緩效性、診斷的特殊性和恢復(fù)的長(zhǎng)期性，導(dǎo)致重金屬污染已經(jīng)成為人體健康的“隱形殺手”。

研究表明，鎘不是一種人體必需的元素。一般人群通過(guò)食品攝入Cd 的數(shù)量超過(guò)了總暴露量的90%，其中大米、小麥、蔬菜及軟體動(dòng)物食品對(duì)日攝入總鎘的貢獻(xiàn)達(dá)40%~85%，但鎘被認(rèn)為是對(duì)人體健康毒性最大的重金屬，國(guó)際癌研究局(IARC)早在1993年就已將Cd定為人類致癌物質(zhì)，可引發(fā)人類腎癌、膀胱癌，以及乳腺癌和前列腺癌。

砷可在人體毛發(fā)、指甲中蓄積，從而引起慢性砷中毒，研究表明砷同樣可以致癌。鉛不是一種人體需要的元素，但鉛能明顯增加致癌物苯并芘誘導(dǎo)肺腫瘤的能力，也可使腎腫瘤發(fā)生率增加100%；鉛能破壞人體機(jī)體免疫監(jiān)視功能，間接增加機(jī)體對(duì)鉛本身或其他致癌劑的致癌敏感性。

針對(duì)重金屬污染事件頻發(fā)和危害加劇，2011年3月國(guó)務(wù)院正式批復(fù)了環(huán)境保護(hù)部提出的《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》；農(nóng)業(yè)部和財(cái)政部于2012年正式啟動(dòng)了《農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬污染防治》重大專項(xiàng)，重點(diǎn)開(kāi)展農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬普查與分級(jí)管理、監(jiān)測(cè)預(yù)警、治理修復(fù)技術(shù)示范和農(nóng)產(chǎn)品禁止生產(chǎn)區(qū)劃分試點(diǎn)等工作。該項(xiàng)工作的開(kāi)展極大地加強(qiáng)我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬污染的防控與治理，促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

《地球》：那么農(nóng)田重金屬污染的控制有哪些策略？

徐應(yīng)明：第一、加強(qiáng)源頭污染管控與治理，切實(shí)保障農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)。據(jù)農(nóng)業(yè)部環(huán)保所上世紀(jì)90年代開(kāi)展的第二次全國(guó)污水灌溉普查顯示：1995年我國(guó)總污水灌溉面積為542.76萬(wàn)畝，總污灌面積占全國(guó)總灌溉面積的7.33%。另外，使用地面水IV-V類水灌溉的面積為1587.71萬(wàn)畝，占全國(guó)總灌溉面積的21.40%，這部分現(xiàn)在許多可能已經(jīng)發(fā)展為污灌。

因此，必須解決源頭污染防控的問(wèn)題，特別是解決農(nóng)田灌溉水源、有機(jī)肥、化肥、農(nóng)藥、大氣沉降等中外源重金屬污染問(wèn)題，避免出現(xiàn)“邊修復(fù)邊污染”的現(xiàn)象。

第二、 提升耕地地力，增加耕地土壤自身對(duì)重金屬的承載能力。由于長(zhǎng)期重化肥、輕有機(jī)肥，目前我國(guó)耕地中的有機(jī)質(zhì)含量嚴(yán)重下降，全國(guó)耕地有機(jī)質(zhì)含量平均值已從90年代的2%~3%降到目前的1%，明顯低于歐美國(guó)家2.5%~4%的水平。相關(guān)研究表明，耕地表土層40%以上的重金屬以有機(jī)質(zhì)結(jié)合態(tài)形式存在。而由于耕地有機(jī)質(zhì)含量的大幅下降，導(dǎo)致對(duì)土壤中有機(jī)質(zhì)結(jié)合態(tài)重金屬含量嚴(yán)重減少，造成了重金屬活性的釋放。因此，必須增加耕地有機(jī)肥的施用，恢復(fù)上世紀(jì)六七十年代綠肥等還田農(nóng)業(yè)措施，降低化肥使用，提高耕地有機(jī)質(zhì)含量，增加耕地土壤自身對(duì)重金屬的承載能力，緩解重金屬對(duì)農(nóng)作物的危害。

第三、控制耕地酸化，提高土壤pH是治理耕地重金屬污染的重要手段。由于長(zhǎng)期大量施用化肥，以及南方酸雨普遍，導(dǎo)致耕地酸化嚴(yán)重。調(diào)查結(jié)果表明，近20年我國(guó)土壤pH平均下降了0.5個(gè)單位，pH<5.5的土壤從30年前的7%上升到目前的18%，而在自然條件下土壤pH值每下降1個(gè)單位通常需要數(shù)百年甚至上千年。而土壤pH值每下降一個(gè)單位值，土壤中重金屬活性就會(huì)增加10倍。所以耕地酸化導(dǎo)致重金屬活性增加有可能是造成土壤重金屬污染的重要原因。因此，必須控制耕地酸化，提高土壤pH，降低重金屬活性，從耕地自身著手修復(fù)治理重金屬污染。

第四、加快土壤環(huán)境保護(hù)立法，從法律層面加強(qiáng)耕地污染防控。我國(guó)先后制定了《大氣污染防治法》和《水污染防治法》，但迄今尚未制定“土壤環(huán)境保護(hù)法”，造成對(duì)土壤環(huán)境保護(hù)、污染防控、污染追究、污染補(bǔ)償?shù)葻o(wú)法律依據(jù)。國(guó)外經(jīng)驗(yàn)表明，土壤環(huán)境保護(hù)、風(fēng)險(xiǎn)管控和土壤修復(fù)的投入比例為1:10:100。因此，建議國(guó)家加快制定“土壤環(huán)境保護(hù)法”及其保護(hù)優(yōu)先的立法原則，從法律角度促進(jìn)農(nóng)田的污染防控。2013年3月27日，李克強(qiáng)總理主持召開(kāi)國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議，提出要在重點(diǎn)地區(qū)有針對(duì)性地采取措施，加強(qiáng)對(duì)大氣、水、土壤等突出問(wèn)題的治理，集中力量打攻堅(jiān)戰(zhàn)，讓人民群眾看到希望。

第五、加強(qiáng)耕地重金屬污染修復(fù)治理重大技術(shù)研究，為耕地重金屬污染治理提供強(qiáng)大技術(shù)支撐。土壤一旦受到重金屬污染，治理難度大，對(duì)修復(fù)治理技術(shù)要求高。國(guó)家應(yīng)像設(shè)立水污染治理重大重項(xiàng)一樣設(shè)立土壤污染修復(fù)治理重大專項(xiàng)，從源頭防控、修復(fù)機(jī)制、修復(fù)技術(shù)、工程措施、修復(fù)管理與決策系統(tǒng)研究等方面開(kāi)展土壤重金屬污染綜合修復(fù)治理研究，解決土壤重金屬污染修復(fù)治理、防控及管理重大技術(shù)問(wèn)題，開(kāi)展不同區(qū)域、不同土壤類型及不同重金屬污染類型與程度分級(jí)劃分，有針對(duì)性地開(kāi)展修復(fù)示范與種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，保障農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

第六、制定耕地重金屬污染修復(fù)評(píng)價(jià)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)修復(fù)后評(píng)估工作。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)一定要能體現(xiàn)保護(hù)優(yōu)先，我國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與水和大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相比還有一定的差距，操作性、實(shí)用性及科學(xué)性需進(jìn)一步提高。國(guó)家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)在評(píng)價(jià)土壤環(huán)境質(zhì)量時(shí)，采用的是土壤重金屬總量評(píng)價(jià)法，無(wú)法滿足農(nóng)田重金屬污染修復(fù)中諸如原位鈍化修復(fù)等效果評(píng)價(jià)，要在進(jìn)一步加快修訂土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，需要針對(duì)土壤重金屬污染不同修復(fù)技術(shù)，制定《農(nóng)田重金屬污染修復(fù)評(píng)價(jià)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》。

第七、建立農(nóng)田重金屬污染修復(fù)生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，促進(jìn)農(nóng)民參與積極性。農(nóng)田重金屬污染修復(fù)沒(méi)有農(nóng)民的積極參與和配合是很難解決的，首先要加強(qiáng)對(duì)農(nóng)田環(huán)境保護(hù)重要性的宣傳工作，讓農(nóng)民深切感受到農(nóng)田保護(hù)和重金屬已污染農(nóng)田修復(fù)的重要性，激發(fā)起農(nóng)民自覺(jué)配合的熱情，其次，要解決農(nóng)田重金屬污染修復(fù)生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，對(duì)部分重金屬污染較重農(nóng)田，采用工程修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、植物修復(fù)、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整措施等，可能會(huì)影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，需要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況給農(nóng)民必要的補(bǔ)貼，充分調(diào)動(dòng)農(nóng)民積極性。

《地球》：污染土壤修復(fù)技術(shù)是什么原理？目前農(nóng)田土壤重金屬污染有哪些修復(fù)技術(shù)？

徐應(yīng)明：污染土壤修復(fù)的技術(shù)原理可概括為：一、以降低污染風(fēng)險(xiǎn)為目的，即通過(guò)改變污染物在土壤中的存在形態(tài)或同土壤的結(jié)合方式，降低其在環(huán)境中的可遷移性與生物可利用性；二、以削減污染總量為目的，即通過(guò)處理將有害物質(zhì)從土壤中去除，以降低土壤中有害物質(zhì)的總濃度?；谏鲜龌驹?，人們提出物理、化學(xué)、生物和農(nóng)藝調(diào)控等多種修復(fù)類型。

其中，物理方法主要包括物理分離法、新土置換法、固化穩(wěn)定法、蒸氣抽提、空氣噴射、熱解吸以及電動(dòng)力法等；化學(xué)方法主要包括鈍化法、氧化法、還原法、萃取法、化學(xué)淋洗法等；生物修復(fù)方法可分為植物修復(fù)、微生物修復(fù)與動(dòng)物修復(fù)等；農(nóng)藝調(diào)控措施則包括水肥管理、搭配種植等。與工業(yè)場(chǎng)地重金屬污染相比，農(nóng)田土壤重金屬污染面積巨大，但主要以中輕度污染為主，其修復(fù)技術(shù)與方式的選擇需要首先考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式和類型，其次兼顧有效性、經(jīng)濟(jì)性和推廣性。

目前，可用于農(nóng)田重金屬污染修復(fù)技術(shù)主要包括如下四種：工程措施、農(nóng)藝調(diào)控措施、鈍化修復(fù)技術(shù)和植物修復(fù)技術(shù)。

工程措施。利用物理的方法進(jìn)行污染土壤的修復(fù)，主要包括客土法、翻耕混勻法、去表土法、表層潔凈土壤覆蓋法等?？屯练ǎ〒Q土法）指重污染土壤則多采用客土或換土的方式，但換出的土壤應(yīng)進(jìn)行妥善處理；稀釋法（翻耕混勻）指在污染土壤中加入大量未被污染的土壤來(lái)降低重金屬含量；去表土法指將受到重金屬污染的表層土壤清除，然后進(jìn)行翻耕；深耕翻土法（旋耕法）指污染程度輕、土層厚、面積小的污染場(chǎng)地可采用深耕翻土的方法。

客土法對(duì)重金屬污染重、面積小的農(nóng)田，特別是設(shè)施農(nóng)業(yè)局部大棚土壤重金屬污染具有非常明顯的修復(fù)效果，不受外界條件限制，治理效果徹底；翻耕混勻法治理效果不明顯；去表土法和表層潔凈土壤覆蓋法效果較好，但仍然需要注意下層重金屬污染。

農(nóng)藝調(diào)控措施。主要指采取農(nóng)藝方法，如水分管理、施肥調(diào)控、低累積品種替換、調(diào)節(jié)土壤 pH值、調(diào)整種植結(jié)構(gòu)等措施來(lái)控制農(nóng)田重金屬污染，直接或間接達(dá)到修復(fù)農(nóng)田重金屬污染的目的。研究表明：水稻全生育期淹水，可顯著降低土壤Cd有效態(tài)，降低稻米中Cd的吸收累積。

農(nóng)藝調(diào)控措施具有操作簡(jiǎn)單、費(fèi)用較低、技術(shù)較成熟，缺點(diǎn)是修復(fù)效果有限，僅適應(yīng)于農(nóng)田重金屬輕微和輕度污染的修復(fù)；其中，種植結(jié)構(gòu)調(diào)整有可能導(dǎo)致農(nóng)民難以接受及影響糧食數(shù)量安全。

為了降低土壤砷的毒性，一般修復(fù)措施可采用水田改旱地種植模式。但在鎘砷復(fù)合污染下，水田改旱地會(huì)增加Cd的生物有效性。所以鎘砷污染農(nóng)田治理需要統(tǒng)籌考慮，以免在降低鎘污染的同時(shí)，卻增加了砷污染。

在輕度重金屬污染的農(nóng)田種植低累積作物品種可以明顯降低作物地上部重金屬累積量，但低累積作物品種對(duì)重金屬含量稍高的土壤不適應(yīng)，需要與諸如化學(xué)鈍化修復(fù)技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合；此外，低積累作物品種（如水稻）來(lái)源得不到保障。

原位鈍化修復(fù)技術(shù)。指通過(guò)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)，將土壤中的有毒重金屬固定起來(lái)，或者將重金屬轉(zhuǎn)化成化學(xué)性質(zhì)不活潑的形態(tài)，降低其生物有效性，從而阻止重金屬?gòu)耐寥劳ㄟ^(guò)植物根部向農(nóng)作物地上部的遷移累積，以達(dá)到治理污染土壤的一種修復(fù)技術(shù)。

鈍化修復(fù)技術(shù)具有修復(fù)速率快、穩(wěn)定性好、費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，同時(shí)不影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，可以實(shí)現(xiàn)邊修復(fù)邊生產(chǎn)，尤其適用于修復(fù)大面積中輕度重金屬污染農(nóng)田土壤。大量研究表明：土壤經(jīng)鈍化修復(fù)后，重金屬Cd、Pb等有效態(tài)一般可降低30%～60%，農(nóng)作物（稻米、蔬菜地上部）中Cd、Pb等含量可降低30%～70%；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。但該項(xiàng)修復(fù)技術(shù)可能會(huì)影響土壤環(huán)境質(zhì)量，修復(fù)長(zhǎng)期穩(wěn)定性需要進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)控評(píng)估。

在目前實(shí)際開(kāi)展的農(nóng)田重金屬污染修復(fù)中，主要以化學(xué)鈍化修復(fù)為主，輔助農(nóng)藝調(diào)控措施等，以達(dá)到重金屬污染農(nóng)田的安全生產(chǎn)，控制稻米等農(nóng)產(chǎn)品重金屬超標(biāo)問(wèn)題。

植物修復(fù)技術(shù)。目前，常用的土壤重金屬污染修復(fù)植物為超富集植物，超富集植物是指能超量吸收重金屬并將其運(yùn)移到地上部的植物，一般超富集植物地上部(莖和葉) 重金屬含量是普通植物在同一生長(zhǎng)條件下的100 倍,其臨界含量分別為Cd 100mg/kg,Zn10000mg/kg，Pb、Cu、Ni、Co 均為1000mg/kg；同時(shí)，植物地上部的重金屬含量高于根部該種重金屬含量，對(duì)高濃度的金屬有較強(qiáng)的忍耐性，植物對(duì)土壤中重金屬的富集系數(shù)大于1。

目前，國(guó)內(nèi)篩選出的重金屬超富集植物主要有：砷超富集植物——蜈蚣草；鎘超富集植物——龍葵和天藍(lán)遏藍(lán)菜；鋅、鎘超富集植物——東南景天；銅積累植物——海州香薷等。

植物修復(fù)技術(shù)具有修復(fù)成本低、適應(yīng)性廣，耐受性強(qiáng)、不破壞土壤理化性質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，但超積累植物通常矮小，生物量低，生長(zhǎng)緩慢，修復(fù)效率低，不易于機(jī)械化作業(yè)，植物無(wú)害化處理難度大。此外，受不同地區(qū)氣候等自然條件不同影響，超積累植物在不同地區(qū)生長(zhǎng)也受到影響。

一般超富集植物修復(fù)中度污染Cd、As污染農(nóng)田至少需要十年以上，甚至長(zhǎng)達(dá)幾十年至上百年；對(duì)重金屬輕度污染土壤，一般不易采用植物修復(fù)。植物修復(fù)比較適應(yīng)于高重金屬污染土壤，但隨著修復(fù)年限的增加，修復(fù)效率也會(huì)逐漸下降，影響修復(fù)治理效果，增加治理費(fèi)用。