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1、拿什么拯救重金属污染土壤?“土壤中毒不是耸人听闻,而是正在发生的事实。在广西、云南、湖南等一些受到重金属污染区的土地上,原本正 常生长的农作物会被超标的重金属毒死,人们难觅蔬菜和粮食的踪 影。随着经济社会的发展,中国的土壤重金属污染日益严重。环保部 此前估算的数据显示,全国每年因重金属污染的粮食高达1200万 吨,造成的直接经济损失超过200亿元。国土资源部也称,目前全 国耕种土地面积的10%以上已受重金属污染。中国科学院地理科学与资源研究所陈同斌研究员告诉记者,因矿 产资源采掘不当而使废弃采矿地大量裸露,并通过水流等途径污染农 田,造成土壤中的重金属含量严重超标,直接影响到农作物的产量和 品
2、质,威胁人类健康。他说,土壤污染问题的“弱势,跟其隐蔽性和滞后性有关。大气 污染、水污染和废弃物污染等问题一般都比较直观。比较典型的重金 属污染物有砷、镉、汞、铭、铅、镍、锌、铜等,尤其是砷中毒的事 件,我国每年都有报道。但土壤的安全,又涉及人们的米袋子、菜篮子,事关人们的生命 健康。因此,污染土壤的修复迫在眉睫。谁来拯救土壤重金属污染是全球面临的一个亟待解决的环境问题,传统污 染土壤的修复方法不能从根本上解决问题。陈同斌研究员说,像淋洗 法修复土壤,用化学溶剂对受污染土壤进行清洗,把重金属洗去,这 是比较彻底的解决办法,但是淋洗法除了耗费巨大和工程量大之外, 还存在二次污染的问题。相对来说,
3、借助植物特殊功能修复污染土壤 的植物技术以其安全、廉价的特点正成为全世界研究和开发的热点。陈同斌主持的“重金属污染土壤的植物修复技术课题小组,在国 际上率先开发出砷污染土壤的植物修复技术,并建立了第一个植物修 复示范工程。他们的研究证实,蕨类植物蜈蚣草对砷具有很强的超富 集功能,其叶片含砷量高达千分之八,大大超过植物体内的氮磷养分 含量。“植物修复可以细分成植物富集、植物稳定、植物阻隔等很多类 型。但是目前植物修复的重点方向主要集中在以去除重金属为目的的 植物萃取技术。植物修复萃取技术首先需要筛选和培育特种植物,特 别是对重金属具有超常规吸收和富集能力的植物一一俗称超富集植 物,种植在污染的土
4、壤上,让植物把土壤中的污染物吸收起来,再 将植物中的重金属元素加以回收利用。陈同斌说,“大部分植物吸收 的重金属都集中在根部,而超富集植物地上部分的吸收量要高于根系 的吸收量。能成为超富集植物,一是植物在有毒重金属污染胁迫下生 物量不能减少;二是植物吸收的重金属含量应该高于土壤中的含量。 这样的超富集植物才具有实用价值,可以推广应用。萧家释疑陈同斌:中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心主 任,首席研究员、博士生导师、国家杰出青年基金获得者,是我国植 物修复和智能控制生物堆肥领域的主要开创者和学术带头人。在国际 上发现第一种砷超富集植物一一蜈蚣草,解决了砷污染土壤植物修复 的关键技术,并建
5、立示范工程。疑问一:螟蚣草怎么发现的?陈同斌的重金属污染土壤植物修复团队,从1997年开始在全国 范围内进行土壤污染状况调查,1999年在中国本土发现了世界上第 一种砷的超富集植物一一蜈蚣草。他说,在全国考察重金属污染时,发现最严重的是砷污染。像西 南一些地方,有很多矿石含砷量大,对土壤的污染较重。砷是一种有 毒的物质,其三价的氧化物俗称“砒霜,能让接触者患皮肤病或癌症 等。而蜈蚣草却能从土壤中大量地把砷等有毒金属吸走。那么,蜈蚣草是怎么发现的?“1999年以前,国内的土壤修复大多以国外已发现的超富集植物作为研究材料,女谴蓝菜。我想,在植物资源那么丰富的中国,为 什么不能找到更好的超富集植物呢
6、? 陈同斌说,湖南石门是盛产雄 黄矿的地方,雄黄主要成分是砷。有砷等重金属的地方,那里的植物 就有耐重金属的特质,或许能大量吸附重金属。于是,课题组开始了在雄黄矿寻找这种植物。在雄黄矿的调查发现,尽管当地土壤的砷含量比普通土壤高数百 倍以上,但是仍有少数能够存活下来,并且长得还不错的植物。但是 大家还不敢断定,这些植物就是要寻找的能吸收砷的超富集植物,因 为不知道这种植物体内的砷含量是多少?即使植物体内发现砷,那又 是通过根系从土壤中吸收的,还是空气飘落而至的?这一切,只能回 到北京的实验室,进一步研究才能确定。“通过多次考察和试验,我们发现并证实,蜈蚣草等几种植物体 内的砷就是通过根系从土壤
7、中进入的,且含量还很高,比遏蓝菜具有 更好的修复效果。陈同斌欣慰地说。这就是神奇的蜈蚣草。疑问二:蜈蚣草怎么“吃”掉土壤中的神?在中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心的六楼实验 室里,记者见到一盆盆来自不同地方的蜈蚣草,让人惊叹的是,就是 这些不起眼的绿色植物,却有如此神奇的魔力。它是怎样将土壤中的 砷吸附在自己体内?从而修复土壤、净化环境。“蜈蚣草是一种通过孢子繁殖的蕨类植物,幼苗育好后,移植到 重金属污染的土壤中去就可以了。蜈蚣草将土壤中的重金属,通过根 系,吸收到体内,并转移到地上部分。由于它对土地中砷的吸收量比 普通植物高很多,一块原本污染得没法种庄稼的土地,蜈蚣草种上几 年后,
8、土壤被净化得随你爱种什么了。陈同斌告诉记者。为了缩短净化的时间,提高净化率,原本一年割一茬的蜈蚣草, 还可以每年割三茬。同时,为了提高土地的利用率,在修复土壤的同 时,可将蜈蚣草和一些经济作物套种。在广西,蜈蚣草就和制造工业 乙醇的能源甘蔗种在一起。在其他地方,蜈蚣草还能和桑树、苎麻一 起套种,为农民带来一定的经济收入。疑问三:螟蚣草“吃了神咋处理?几年后,那些完成修复土壤任务的超累积植物咋处理?会不会造 成二次污染?有没有可能回收利用?陈同斌告诉记者,真正想提炼和 回收利用重金属时,量又很有限,从经济学角度考虑目前不太合算。 所以,那些修复植物每年被割掉的地上部分和几年后完成修复土壤任 务的
9、整株植物,处理的方法都一样,就是焚烧,再作为危险废弃物集 中填埋。焚烧后,重金属的比例就不大了,在允许的范围内。填埋后, 它释放的那部分重金属的含量通过再释放已经在环境背景值的水平 以下,而在背景值水平以下的重金属,一般不会显示出它的毒性。就 像一般的农业土壤,均存在着重金属元素,它们之所以不产生危害是 因为处于背景值水平。“土壤重金属的污染不容忽视,但也不能夸大,一定要实事求是, 因为有些地方的污染土壤是可以修复的。他说,尽管超量积累植物 在治理重金属污染土壤方面具有很大的潜力,但在实际中存在一些问 题:如自然界中的超量积累植物不仅种属稀少,而且往往有地域分布的局限性。此外,多数超累积植物往
10、往存在生物量小、生长缓慢、气 候环境适应性差等问题。因而,寻找筛选和栽培驯化自然界中存在的 超累积植物,使其能适用于实际应用,仍然是当前植物修复研究的一 项重要任务。典型案例蜈蚣草“吃掉土壤中的重金属神用植物“吃掉土壤中的重金属,这不是假设。在湖南、广西和云 南,陈同斌的研究小组应用了,在本土条件下依靠超富集植物螟蚣草, 对土壤重金属污染进行修复的技术,改善了土壤和减少农作物中重金 属超标的现象。湖南:建立了世界上第一个砷污染土壤植物修复基地修复前:湖南郴州苏仙区邓家塘乡因碑污染导致600多亩稻田 弃耕、2人死亡、400多人集体住院,诱发严重纠纷和暴力冲突,曾 引起国务院高度重视,中央电视台焦
11、点访谈专门报道。修复后:在田间种植条件下,螟蚣草叶片含碑量高达0.8%,有 力证明了螟蚣草在碑污染土壤的治理方面具有极大的应用潜力。广西:建立污染土地的植物修复示范工程修复前:广西环江县因洪灾造成超过5000亩农田土壤被严重污 染,部分土壤甚至寸草不生,这已成为广西当前最突出的环境问题。修复后:建立污染土地的植物修复示范工程,目前已种植超富集 植物进行土壤重金属污染修复试验,取得初步成效。云南:开展植物修复与植物采矿技术研究修复前:在云南有些矿产区,采矿尾砂库换土、复垦后,土地依 然存在严重的砷、铅、镉等多种重金属超标问题,种植的蔬菜和粮食 重金属超标。人长时间暴露在含砷环境中可诱发癌症,高剂量砷可导 致死亡。修复后:研究小组在云南开展植物修复与植物采矿技术研究与推 广应用,有效解决了当地严重的土壤及农产品重金属污染超标问题, 提高了矿区复垦土地的利用率,保障了人民的安全健康。