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问诊农田重金属污染治理 为农产品安全营造净土

2015-05-28来源:中国生态修复网

据2014年《全国土壤污染状况调查公报》显示,我国耕地土壤点位超标率为19.4%,轻微、轻度、中度和重度污染比例分别达到13.7%、2.8%、1.8%和1.1%,主要污染物为镉、砷、汞、铅、铬等。随着我国现代工农业的发展,重金属污染问题日趋严重,重金属污染事件层出不穷。而重金属污染不同于其他污染,它极难降解,甚至可能永远在环境里循环,对人类生活造成极大危害。不容忽视的是,面对农田重金属污染触目惊心、法律缺失、巨额的治理资金投入、技术不成熟的现状,我国土壤环境污染修复任重道远。面临资金与法律困境2014年中央一号文件提出开展农业资源休养生息试点,抓紧编制农业环境突出问题治理总体规划和农业可持续发展规划,启动重金属污染耕地修复试点。农业部相关领导表示,今后将有计划、分步骤地推进土壤污染的治理与修复。对那些污染严重、生态脆弱、资源环境压力大的耕地,该改种的就改种,该治理的就治理,该退耕的就退耕。但是,在推进治理的过程中,资金和法律的多项难题仍然突出,有待解决。中国农业大学农民问题研究所所长朱启臻表示,防患于未然要比污染后治理的成本低得多,按照欧美等发达国家经验,土壤保护成本、土地可持续管理成本、场地修复成本,比例基本上是1∶10∶100,重视土壤保护政策是成本最低的土壤保护措施。因此,出台一部专门的土壤污染防治法是非常重要的。目前,“大气十条”、“水十条”相继公布实施后,“土十条”(《土壤污染防治行动计划》)也即将上报国务院,国家有关土壤污染治理的思路也日趋清晰。研究显示,污染土壤修复治理资金需求巨大,如荷兰2000年至2009年土壤污染修复成本为每年3.35亿欧元,其中政府投入为每年1.6亿欧元。有专家认为,我国土壤治理市场规模一旦打开,规模或达几十万亿。但是,目前资金来源机制仍未建立,政府在这个过程中扮演什么角色也未知。而对于土壤修复资金问题,环保部曾表示将通过多种途径解决,包括对污染企业征收的污染税、受污染地块的开发商出资、政府拨款、向责任人追回的治理费用、对逃避承担相关环境责任的公司及个人的罚款、当地社区和居民的集资、公益捐助、基金利息等。在2015年3月19日环保部宣传教育中心举办的政策对话会上,环保部政策法规司法规处副处长李静云透露,在“土十条”中,将学习和借鉴美国超级基金法的经验;环境保护部原核安全总工程师杨朝飞表示,土壤污染防治不仅要建立严格的环境责任追究制度,也要建立相应的基金。重金属污染治理修复技术土壤重金属污染在一定时期内不表现出对环境的危害性,当其含量超过土壤承受力或限度,或土壤环境条件变化时,重金属有可能突然活化,引起严重的生态危害,被称为“化学定时炸弹”。通常情况下,重金属首先危害到土壤微生物,不适应重金属的微生物数量会剧烈降低,甚至灭绝,适应重金属的微生物存活下来,逐渐成为土壤优势菌。重金属对土壤中生长的农作物也有很强的毒害作用。治标当先治本,如果要改善蔬菜及作物的品质,土壤的重金属污染应当先治理。一、撒石灰防控重金属石灰能防控重金属,对水稻、小白菜均有明显的解毒增产效果。广东、江西等多地用石灰防止土壤酸化,同时可钝化重金属污染物活性。合理施用石灰一般作基肥施用,采用生石灰、熟石灰、石灰石粉都可以,但生石灰效果最好。1.施用量确定。主要依据不同质地耕地土壤反应(pH值高低)确定石灰的施用量,一般用量在每亩75-150公斤,土壤pH值越低,施用量越大,砂性土壤施用量可少,粘性土壤施用量要多。石灰施用采用5年1个轮回的方法进行,即第2年、第3年施用量分别减至第1年的75%、50%,第4-5年停止施用。2.施用时期确定。为方便农民使用,最好错开农忙和高温季节施用石灰,每年一次的石灰施用时期应根据不同种植制度灵活确定。①双季稻-冬闲区。选择在冬季或早稻移栽前1个月左右将石灰均匀撒施水田内,随即翻耕或在早稻移栽前翻耕。②双季稻-油菜/绿肥区。选择在油菜秆或绿肥翻耕前2-3天将石灰均匀撒施水田内,随即翻耕移栽早稻。③油菜-一季稻区。选择在油菜收获后中稻移栽前15天左右将石灰均匀撒施在水田内,随即翻耕或在中稻移栽前翻耕。④烟叶-晚稻区。选择在冬季或在烤烟移栽前1个月左右将石灰均匀撒施水田内,随即翻耕。注意事项①施用石灰时,特别注意操作人员的安全防护,戴口罩、眼罩(或眼镜),穿工作服。施完后及时洗澡、更换衣服。②追施石灰时,禾叶上不能有水,即不能早晨有露水或雨后施用,也不能在大风天气进行。③施石灰时应该配合施用有机肥。④石灰不能与化肥,特别是铵态氮和腐熟的人畜粪尿混合施用,以免造成氮素损失。⑤石灰不能与硼肥等微量元素混用,以防降低其有效性。二、深耕改土治理污染湖南省长沙县将对部分农田免费深翻耕,以治理重金属污染。报道称,通过翻耕土壤深度15~20厘米,可以提高耕地耕层厚度,改善土壤耕层结构,降低重金属活性,从而促进耕地质量的提升。对这样的治理措施,有几个问题值得探讨。“翻耕土壤深度15~20厘米”算深耕吗?通常土壤的耕作层都以20厘米计算,有些还以30厘米计算,如果15~20厘米已经可以称为深耕,那么现在的耕层厚度是多少呢?重金属在土壤剖面中的分布又如何?如果仅仅就15~20厘米的土壤进行翻耕,通过土层混合来降低重金属含量,那么,效果将极为有限。因为这一层次本身就是耕作层,翻耕后重金属总量依然在耕作层中,故这样的做法意义不大。虽然通过混合,土壤的重金属浓度分布可能均匀一些,但在耕层的总浓度并未减低,产生镉米的问题依然存在。翻耕会不会破坏犁底层?如果土壤进行翻耕不包括犁底层,则这样的操作实与一般农户操作无异。土壤进行翻耕无疑会破坏犁底层。对于旱作田,机械化耕作造成了土壤密实和犁底层的形成,不利于深根系的作物如玉米、大豆的根系延伸和生长,故打破犁底层,对疏松土壤意义很大,除了促进植物生长外,还可以提高土壤的保水能力。但对于水稻田,犁底层是经过多年的自然过程和人为活动形成的用于保持水田水分和养分的一个关键层次,如果耕作破坏了犁底层,且没有进行修复,无疑这一做法可能是对水田生境的破坏。高毒性的重金属镉适合翻耕稀释治理吗?的确,翻耕稀释是日本最初尝试土壤修复时、上世纪90年代我国台湾地区的污染土壤中,曾经是一种主要做法。但他们是“对于重金属铬、铜、镍、锌,原则上建议采用‘土壤翻土混合稀释法’为主;对于遭受镉、铅高浓度者原则上建议采用‘土壤酸淋洗法’为主”。由于镉和铅的高毒性以及镉的易迁移性,我国台湾地区在土壤重金属污染治理时,并不将镉污染耕地进行土壤翻土混合稀释来降低其含量。众所周知,目前湖南稻田最大的污染物质是镉,如果对镉进行如此处理,势必因为犁底层的破坏而可能影响地下水,因此,在没有充分评估的情况下,这一做法隐患重重。通过对农田的土样和谷样进行抽样检测确定范围可行吗?报道称,“深翻耕的范围则按照省农环站对全县农田的土样和谷样进行抽样检测结果确定,各乡镇已基本将深翻耕任务落实到户到田块”。那么,通过对农田的土样和谷样进行抽样检测来确定深翻耕的准确性如何?众所周知,土壤重金属的分布存在着高度的异质性,笔者猜测,长沙县开展“深翻耕的依据”应该也是“土壤上下重金属分布的不均匀且主要在表层”,而造成稻米镉超标的因素非常复杂,并非一次的谷样检测结果就能定论的。新闻中说“今年深翻耕面积为6.8万亩,涉及7个乡镇”“长沙县需要深耕改土的面积为22万亩”,并且“已于年前完成招标并确定了中标单位”,能如此快速做到这一点,需要多少的检测样本数才能准确地确定这么大面积呢?我们期待公布这一采样、检测和推导方法。是否评估了工程措施对土壤肥力等的影响?报道称,免费对农田进行深翻耕,“既可改良土壤又不要农户花钱,是件惠民利民的好事”,同时,深翻耕“可以提高耕地耕层厚度,改善土壤耕层结构,降低重金属活性,从而促进耕地质量的提升。” 那么,深耕真的能达到这个目的吗?日本稻米的镉污染情况曾经很严重,但从工程措施上,其客土方法对“痛痛病”区863公顷(即12945亩)土壤的治理共花了33年时间,代价也相当昂贵,达407亿日元。日本大力推广通过水分管理的措施来治理镉污染,到2007年共推广了60万亩。所以从这个角度来说,在有限的土样和谷样调查情况下,推行6.8万亩进行深耕治理似乎步伐快了些。三、植物修复技术目前很多人都在从事利用植物修复技术来进行土壤污染修复的研究,寻找更经济更适宜的超富集植物,并探索植物—化学和植物—微生物联合修复技术。虽然植物修复技术在治理重金属污染方面是一条经济有效的途径,但仍然面临着许多待解决的问题。比如说一种植物通常只能忍耐或吸收一种或两种重金属元素,对土壤中其他浓度较高的重金属则表现出某些中毒症状,从而限制了植物修复技术在重金属复合污染土壤治理中的应用。而且植物是活的有机体,需要有适宜的生长条件,对土壤肥力、气候、水分、盐度、排水与灌溉系统等自然条件有一定的要求,植物受病虫害袭击时会影响其修复能力。另外,植物根系一般较浅,对浅层土壤污染的修复最为有效,对深层土壤污染修复能力较差。还有一个问题就是如何处理土壤修复以后的植物,目前的处理方法大多是烧掉,并将灰烬作为危险废弃物去填埋。但这显然并不是一个令人满意的处理方法。四、钝化修复技术土壤重金属污染钝化修复技术主要是通过添加外源物质,将重金属转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形式,以降低其对农田生态系统的危害风险。农业部环境保护科研监测所徐应明研究员表示,对于农田土壤重金属污染钝化修复技术而言,在异地复制应用时,必须考虑到修复技术的适应性问题。具体应关注技术所应用的土壤类型和土壤酸碱性,同时需要关注修复区农田种植农作物品种,修复地域的气候(主要为降雨)、农艺制度及耕作制度等,这些因素都会在不同程度上对钝化修复效果产生一定的影响,导致钝化修复技术在异地复制应用时效果产生变化,甚至导致钝化修复效果不明显。如某些钝化剂在南方酸性水稻田镉污染土壤修复中效果非常显著,但当应用到北方污灌菜地碱性土壤上时,修复效果却并不明显;部分钝化修复技术在南方酸性水稻田镉污染土壤修复应用中,春季和夏秋季修复效果可能存在很大差异,这与春季南方多雨,水稻田土壤长期处于淹水还原状态有关,而夏秋季南方雨水相对较少,水稻田土壤大部分时间处于氧化状态有关。所以,农田土壤重金属污染钝化修复效果在某种程度上与修复地土壤类型、酸碱性及降雨、水肥管理、作物品种和耕作制度等均存在很大相关性,在异地复制应用时必须考虑到这些因素对修复技术效果的影响。