土壤重金屬污染原位鈍化修復(fù)技術(shù)專家徐應(yīng)明教授訪談錄
中國(guó)生態(tài)修復(fù)網(wǎng):您好,據(jù)有關(guān)報(bào)道,我國(guó)現(xiàn)在受重金屬污染的耕地多達(dá)3億畝,約占全國(guó)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?
徐應(yīng)明教授:2014年4月17日國(guó)家環(huán)境保護(hù)部和國(guó)土資源部發(fā)布了全國(guó)土壤鎘、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%。從公布的數(shù)據(jù)來(lái)看,盡管環(huán)境保護(hù)部和國(guó)土資源部都已經(jīng)開(kāi)展了全國(guó)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(wú)確切統(tǒng)計(jì)的公開(kāi)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(guó)開(kāi)展了農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬污染狀況普查、監(jiān)測(cè)預(yù)警、修復(fù)示范及禁產(chǎn)區(qū)劃分等工作,重點(diǎn)摸清全國(guó)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(jí)管理制度,建立農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制,開(kāi)展修復(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(guò)這次普查能夠比較準(zhǔn)確地獲得全國(guó)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(duì)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(guó)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?guó)各地農(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(guó)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(duì)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(lái)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(cè)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(guó)農(nóng)田土壤重金屬污染狀況來(lái)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(guó)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(guó)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(guò)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(duì)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(lái)自土壤污染。
中國(guó)生態(tài)修復(fù)網(wǎng):土壤重金屬污染鈍化修復(fù)技術(shù)主要是通過(guò)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(duì)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(huì)對(duì)土壤造成什么影響?
徐應(yīng)明教授:目前,國(guó)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(rùn)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(lái)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(duì)農(nóng)田長(zhǎng)期環(huán)境質(zhì)量帶來(lái)不可預(yù)測(cè)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(lái)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(zhǎng),土壤中重金屬鈍化修復(fù)穩(wěn)定性效果明顯增強(qiáng)。說(shuō)明,鈍化劑在土壤中老化時(shí)間的延長(zhǎng),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(duì)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(duì)鈍化劑自身穩(wěn)定性、鈍化/穩(wěn)定化后的重金屬長(zhǎng)期穩(wěn)定性、鈍化劑對(duì)土壤質(zhì)地和理化性質(zhì)及環(huán)境質(zhì)量的長(zhǎng)期影響,以及鈍化修復(fù)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)等影響進(jìn)行綜合跟蹤監(jiān)測(cè)評(píng)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(duì)吸附固定重金屬離子具有良好選擇性,對(duì)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。
中國(guó)生態(tài)修復(fù)網(wǎng):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?
徐應(yīng)明教授: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(kāi)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(cè)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(guó)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(wèn)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(huì)在不同程度上對(duì)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(zhǎng)期處于淹水還原狀態(tài)有關(guān),而夏秋季南方雨水相對(duì)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(duì)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。我國(guó)受重金屬污染嚴(yán)重,在污染治理方面也有很多方法,各有所長(zhǎng),又不能面面俱到。不同的土壤類型,不同的污染程度合理的使用不同的治污方案很有必要。其中特別是農(nóng)業(yè)土壤,治理重金屬污染的同時(shí)還要進(jìn)行作物的生產(chǎn),使用原位鈍化修復(fù)技術(shù)就是行之有效的方案。