農田土壤重金屬超標怎么解決
“出污泥而不染”的大米
7月上旬，中國科學院亞熱帶農業(yè)生態(tài)研究所研究員黃道友帶著團隊的研究成果飛赴云南，在一個學術交流會議上講解如何利用“VIP+N技術模式”，實現(xiàn)在重金屬超標農田里安全生產(chǎn)大米的愿景。
這個自上世紀90年代就開始執(zhí)著于農田污染與糧食安全的團隊，在湖南等地，以10多年的技術集成，慢慢地讓上百萬畝的污染農田生產(chǎn)出放心的糧食。
受污染的土地
2014年4月，當時的環(huán)境保護部和國土資源部聯(lián)合發(fā)布了《全國土壤污染狀況調查公報》(以下簡稱《公報》)。
這份歷經(jīng)8年調查才公之于眾的《公報》說，實地調查的630萬平方公里土壤顯示，全國土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，部分地區(qū)土壤污染較重，耕地土壤環(huán)境質量堪憂，工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問題突出。全國土壤總的點位超標率為16.1%，耕地、林地土壤點位超標率都上了兩位數(shù)。
湖南多位高校和企業(yè)界環(huán)保專家指出，鎘、汞、砷三類重金屬的污染，在長江以南地帶較為嚴重，湖南概莫能外。廣東省生態(tài)環(huán)境技術研究所研究員陳能場認為，我國土壤鎘含量從1990年算術平均值0.097mg/kg，上升到2014年的0.3mg/kg，這表明有大量的污染物鎘進入土壤。
那土壤鎘污染來源于哪里?陳能場撰文指出，多年來我國作為“世界工廠”，金屬冶煉地區(qū)廣泛、數(shù)量龐大，煤為主要能源，加之污染防控的法律和措施執(zhí)行不力，導致鎘在整個土壤污染的超標率變得突出。從空間角度來看，我國年排放到大氣中的鎘高達2186噸，估算每年進入農田的鎘高達1417噸，其中，每年通過各種途徑帶走的鎘為178噸，而剩余的87%都滯留在農田土壤中。
據(jù)了解，當環(huán)境受到鎘污染后，鎘可在生物體內富集，通過食物鏈進入人體引起慢性中毒。鎘損傷后患者易出現(xiàn)糖尿、蛋白尿和氨基酸尿。而鎘的吸收，會使骨骼的代謝受阻，造成骨質疏松、萎縮、變形等一系列癥狀，進而導致骨軟化癥，周身疼痛，稱為“痛痛病”。此外，慢性鎘中毒對人體生育能力也有所影響。它會嚴重損傷Y因子，使出生的嬰兒多為女性。
探求解決之道
國家科技支撐計劃“重金屬超標農田安全利用”項目首席專家黃道友告訴中國青年報·中青在線記者，早在上世紀90年代，農田重金屬污染已有征兆。但因為問題不是很突出，而且國內當時關注的是糧食是否夠吃，污染的問題沒有提上議事日程。
進入新世紀，株洲馬家河鎘污染事件，鳳凰鉛鋅礦區(qū)鎘鉛污染事件，郴州陶家河流域鎘鉛砷污染事件，瀏陽鎮(zhèn)頭鎘污染事件……湖南境內系列環(huán)保事件的發(fā)生，讓耕地重金屬污染引發(fā)的一系列農產(chǎn)品質量安全問題，成為公眾和政府關注的焦點。而在全國范圍內，每年僅因重金屬污染的糧食就達1200萬噸，造成的直接經(jīng)濟損失超過200億元。
湖南省微生物研究院研究員郭照輝介紹說，湖南省重金屬中鎘、砷較多，國家對此十分重視，連續(xù)3年在長株潭地區(qū)投入40多億元進行研究，希望能找出治理之道，并在全國范圍推廣。
他指出，在農業(yè)領域對于重金屬污染的治理，由于土地耕種頻率高，糧食生產(chǎn)壓力大，土壤無法長時間空閑以供治理，因此，重點是在一定的可控程度下，減少對金屬的吸附。國內現(xiàn)有耕地中，分為重點保護區(qū)、安全利用區(qū)和嚴格管控區(qū)。前者是安全可靠的糧食主產(chǎn)區(qū)，嚴格管控區(qū)只能采取調整種植物品種來治理。而安全利用區(qū)，則是國家期望突破的方向。
據(jù)悉，這一計劃的要求，是必須在“保持當前農作物種植制度不發(fā)生改變、保證農民種植習慣不發(fā)生改變、保障耕地用途不發(fā)生改變”的“三不變”條件下，通過優(yōu)先采取農藝調控、鈍化治理等技術措施，降低土壤重金屬的有效性和削減食用農產(chǎn)品中的重金屬含量，保障食用農產(chǎn)品的達標生產(chǎn)。
為此，湖南省農業(yè)部門組織國內外企業(yè)和科研院所，建立了數(shù)十個試驗區(qū)。“大家都各顯其能，關鍵是把稻米中鎘含量降下來。”郭照輝說，最終的結果是，VIP+N的綜合技術模式，從中脫穎而出。
VIP＋N
這一技術的首席專家黃道友介紹，所謂VIP+N技術就是：由中國科學院亞熱帶農業(yè)生態(tài)研究所、湖南農業(yè)大學、湖南省農業(yè)科學院、湖南省農業(yè)資源與環(huán)境保護管理站等單位，聯(lián)合研究了污染稻田鎘形態(tài)變化的特點，構建了“低鎘品種(Variety)+全生育期淹水灌溉(Irrigation)+施加生石灰調節(jié)土壤酸堿度(pH)+輔助措施(N)”的稻米鎘污染控制技術體系。
最開始，研究者的注意力放在確定生物控制方法上——即利用農作物吸收和積累重金屬的種類或品種間的差異，采用對重金屬具有低量積累的農作物，在重金屬輕中度污染的土壤進行農業(yè)生產(chǎn)。
有了低鎘積累的水稻品種，但面對受鎘污染的土壤，研究者們進一步考慮在灌溉和土壤的酸堿度上試驗，期望探索出有效的經(jīng)驗參數(shù)。
“要盡可能少吸附，一個是鈍化重金屬的活性。就像給耕牛牽繩子一樣，讓它跑不動或者慢行，喪失活力。另一個是做好農藝調控，在灌溉、調控PH等方面入手，讓鎘的運動環(huán)境變差。”黃道友說，水稻全生育期淹水灌溉，可以使得鎘反應成硫化鎘的沉淀物。他們選擇了早稻嘉育948號品種和晚稻中優(yōu)218號品種，分別以常規(guī)處理、全生育期淹水、曬田后孕穗中期再淹水的組合試驗，發(fā)現(xiàn)不同田地的水分管理措施對水稻米鎘積累影響很大。
研究人員也發(fā)現(xiàn)，土壤PH<6.5時，每提高1個土壤PH單位，土壤有效態(tài)鎘含量可以降低0.1mg/kg。土壤PH也與稻米鎘積累呈顯著負相關，即每提高1個土壤PH單位，稻米鎘含量可降低0.12mg/kg。
而通過葉面噴施某種物質(鐵、鋅、硅等)，來提高作物對重金屬的抗性，減少甚至阻斷重金屬向食物鏈轉移的葉面控制技術，也在實踐中被證明，可減少鎘向稻米的籽粒部分轉移。
據(jù)介紹，VIP+N技術可使稻米鎘含量降低到國家標準規(guī)定0.2mg/kg以下。
黃道友說，以前研究者多在低積累農作物品種選育技術、農藝調控、原位鈍化等方面奔跑，但這套技術模式并沒有系統(tǒng)提煉出來。
2013年的一次研究會上，湖南農業(yè)大學一名專家截取各項技術的頭個英文字母，濃縮成“VIP+N” ，這一技術就此定名。
農田廣泛實施取決于農民的能力和積極性
記者了解到，由農業(yè)部、財政部啟動的“長株潭重金屬污染耕地修復與產(chǎn)業(yè)結構調整試點”項目，從2014年開始正式實施。當年湖南省內各地都建立VIP+N試驗區(qū)。
“最開始是小區(qū)試驗，我們這些專家自己下田去做，管控效果。”黃道友說，2015年，這一項目開始推廣到長株潭的19個縣區(qū)，建立50個百畝示范田;總面積超過60萬畝。2016年，湖南省農業(yè)委員會、湖南省財政廳發(fā)文全省推廣該類標準化示范片，26個縣市區(qū)共安排180萬畝，其中26個千畝示范片+1個萬畝示范片。
他表示，多年實踐效果表明：使用該技術可以使得米鎘含量平均降低60%以上，尤其在酸性輕度鎘污染稻田上的應用效果較為理想，稻米達標率到90%以上。
承擔了長株潭地區(qū)19個項目縣及湘江上中下游7個項目縣區(qū)重金屬污染耕地修復治理項目的泰谷集團總裁郭帥告訴中國青年報·中青在線記者，2016年5月國務院正式發(fā)布的《土壤污染防治行動計劃》中，提出了污染耕地的安全利用，要求在2017年年底前，出臺受污染耕地安全利用技術指南;到2020年完成4000萬畝輕度和中度污染耕地的安全利用。從他們多年的經(jīng)驗來看，這套技術模式在準確明晰土壤污染狀況和農產(chǎn)品超標情況的基礎上施用，實戰(zhàn)成績上佳。如輔以土壤調理劑和有機肥，則能進一步提升效果。但運行中，也受到低鎘積累品種數(shù)量少、農田降水時間不均、季節(jié)性干旱嚴重等因素的影響。
郭照輝研究員指出，國家標準中稻米含鎘小于0.2mg/kg，其要求遠高于歐盟標準0.4mg/kg，也強于鄰國日本。
據(jù)悉，在2015年的長株潭地區(qū)推廣中，百畝示范田采取了政府購買服務的方式——即由企業(yè)運用技術來組織農業(yè)生產(chǎn)，政府檢測效果后支付費用。
郭照輝則提出，VIP+N的技術模式，對于水稻鎘污染治理，相對成熟有效。但在農田廣泛實施，大的實驗樣本顯示，效果如何還要取決于“責任主體”農民的能力和積極性。
