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農(nóng)田土壤重金屬超標(biāo)怎么解決

“出污泥而不染”的大米

7月上旬，中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究員黃道友帶著團(tuán)隊(duì)的研究成果飛赴云南，在一個(gè)學(xué)術(shù)交流會(huì)議上講解如何利用“VIP+N技術(shù)模式”，實(shí)現(xiàn)在重金屬超標(biāo)農(nóng)田里安全生產(chǎn)大米的愿景。

這個(gè)自上世紀(jì)90年代就開始執(zhí)著于農(nóng)田污染與糧食安全的團(tuán)隊(duì)，在湖南等地，以10多年的技術(shù)集成，慢慢地讓上百萬畝的污染農(nóng)田生產(chǎn)出放心的糧食。

受污染的土地

2014年4月，當(dāng)時(shí)的環(huán)境保護(hù)部和國(guó)土資源部聯(lián)合發(fā)布了《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》(以下簡(jiǎn)稱《公報(bào)》)。

這份歷經(jīng)8年調(diào)查才公之于眾的《公報(bào)》說，實(shí)地調(diào)查的630萬平方公里土壤顯示，全國(guó)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(zhì)量堪憂，工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問題突出。全國(guó)土壤總的點(diǎn)位超標(biāo)率為16.1%，耕地、林地土壤點(diǎn)位超標(biāo)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(zhǎng)江以南地帶較為嚴(yán)重，湖南概莫能外。廣東省生態(tài)環(huán)境技術(shù)研究所研究員陳能場(chǎng)認(rèn)為，我國(guó)土壤鎘含量從1990年算術(shù)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(jìn)入土壤。

那土壤鎘污染來源于哪里?陳能場(chǎng)撰文指出，多年來我國(guó)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(dǎo)致鎘在整個(gè)土壤污染的超標(biāo)率變得突出。從空間角度來看，我國(guó)年排放到大氣中的鎘高達(dá)2186噸，估算每年進(jìn)入農(nóng)田的鎘高達(dá)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(nóng)田土壤中。

據(jù)了解，當(dāng)環(huán)境受到鎘污染后，鎘可在生物體內(nèi)富集，通過食物鏈進(jìn)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(huì)使骨骼的代謝受阻，造成骨質(zhì)疏松、萎縮、變形等一系列癥狀，進(jìn)而導(dǎo)致骨軟化癥，周身疼痛，稱為“痛痛病”。此外，慢性鎘中毒對(duì)人體生育能力也有所影響。它會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷Y因子，使出生的嬰兒多為女性。

探求解決之道

國(guó)家科技支撐計(jì)劃“重金屬超標(biāo)農(nóng)田安全利用”項(xiàng)目首席專家黃道友告訴中國(guó)青年報(bào)·中青在線記者，早在上世紀(jì)90年代，農(nóng)田重金屬污染已有征兆。但因?yàn)閱栴}不是很突出，而且國(guó)內(nèi)當(dāng)時(shí)關(guān)注的是糧食是否夠吃，污染的問題沒有提上議事日程。

進(jìn)入新世紀(jì)，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(nèi)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(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題，成為公眾和政府關(guān)注的焦點(diǎn)。而在全國(guó)范圍內(nèi)，每年僅因重金屬污染的糧食就達(dá)1200萬噸，造成的直接經(jīng)濟(jì)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(guó)家對(duì)此十分重視，連續(xù)3年在長(zhǎng)株潭地區(qū)投入40多億元進(jìn)行研究，希望能找出治理之道，并在全國(guó)范圍推廣。

他指出，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)τ谥亟饘傥廴镜闹卫?，由于土地耕種頻率高，糧食生產(chǎn)壓力大，土壤無法長(zhǎng)時(shí)間空閑以供治理，因此，重點(diǎn)是在一定的可控程度下，減少對(duì)金屬的吸附。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有耕地中，分為重點(diǎn)保護(hù)區(qū)、安全利用區(qū)和嚴(yán)格管控區(qū)。前者是安全可靠的糧食主產(chǎn)區(qū)，嚴(yán)格管控區(qū)只能采取調(diào)整種植物品種來治理。而安全利用區(qū)，則是國(guó)家期望突破的方向。

據(jù)悉，這一計(jì)劃的要求，是必須在“保持當(dāng)前農(nóng)作物種植制度不發(fā)生改變、保證農(nóng)民種植習(xí)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(nóng)藝調(diào)控、鈍化治理等技術(shù)措施，降低土壤重金屬的有效性和削減食用農(nóng)產(chǎn)品中的重金屬含量，保障食用農(nóng)產(chǎn)品的達(dá)標(biāo)生產(chǎn)。

為此，湖南省農(nóng)業(yè)部門組織國(guó)內(nèi)外企業(yè)和科研院所，建立了數(shù)十個(gè)試驗(yàn)區(qū)。“大家都各顯其能，關(guān)鍵是把稻米中鎘含量降下來。”郭照輝說，最終的結(jié)果是，VIP+N的綜合技術(shù)模式，從中脫穎而出。

VIP＋N

這一技術(shù)的首席專家黃道友介紹，所謂VIP+N技術(shù)就是：由中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)、湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、湖南省農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境保護(hù)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(diǎn)，構(gòu)建了“低鎘品種(Variety)+全生育期淹水灌溉(Irrigation)+施加生石灰調(diào)節(jié)土壤酸堿度(pH)+輔助措施(N)”的稻米鎘污染控制技術(shù)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(nóng)作物吸收和積累重金屬的種類或品種間的差異，采用對(duì)重金屬具有低量積累的農(nóng)作物，在重金屬輕中度污染的土壤進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

有了低鎘積累的水稻品種，但面對(duì)受鎘污染的土壤，研究者們進(jìn)一步考慮在灌溉和土壤的酸堿度上試驗(yàn)，期望探索出有效的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。

“要盡可能少吸附，一個(gè)是鈍化重金屬的活性。就像給耕牛牽繩子一樣，讓它跑不動(dòng)或者慢行，喪失活力。另一個(gè)是做好農(nóng)藝調(diào)控，在灌溉、調(diào)控PH等方面入手，讓鎘的運(yùn)動(dòng)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(yīng)成硫化鎘的沉淀物。他們選擇了早稻嘉育948號(hào)品種和晚稻中優(yōu)218號(hào)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(yàn)，發(fā)現(xiàn)不同田地的水分管理措施對(duì)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(shí)，每提高1個(gè)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(fù)相關(guān)，即每提高1個(gè)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(zhì)(鐵、鋅、硅等)，來提高作物對(duì)重金屬的抗性，減少甚至阻斷重金屬向食物鏈轉(zhuǎn)移的葉面控制技術(shù)，也在實(shí)踐中被證明，可減少鎘向稻米的籽粒部分轉(zhuǎn)移。

據(jù)介紹，VIP+N技術(shù)可使稻米鎘含量降低到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定0.2mg/kg以下。

黃道友說，以前研究者多在低積累農(nóng)作物品種選育技術(shù)、農(nóng)藝調(diào)控、原位鈍化等方面奔跑，但這套技術(shù)模式并沒有系統(tǒng)提煉出來。

2013年的一次研究會(huì)上，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)一名專家截取各項(xiàng)技術(shù)的頭個(gè)英文字母，濃縮成“VIP+N” ，這一技術(shù)就此定名。

農(nóng)田廣泛實(shí)施取決于農(nóng)民的能力和積極性

記者了解到，由農(nóng)業(yè)部、財(cái)政部啟動(dòng)的“長(zhǎng)株潭重金屬污染耕地修復(fù)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整試點(diǎn)”項(xiàng)目，從2014年開始正式實(shí)施。當(dāng)年湖南省內(nèi)各地都建立VIP+N試驗(yàn)區(qū)。

“最開始是小區(qū)試驗(yàn)，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(xiàng)目開始推廣到長(zhǎng)株潭的19個(gè)縣區(qū)，建立50個(gè)百畝示范田;總面積超過60萬畝。2016年，湖南省農(nóng)業(yè)委員會(huì)、湖南省財(cái)政廳發(fā)文全省推廣該類標(biāo)準(zhǔn)化示范片，26個(gè)縣市區(qū)共安排180萬畝，其中26個(gè)千畝示范片+1個(gè)萬畝示范片。

他表示，多年實(shí)踐效果表明：使用該技術(shù)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(yīng)用效果較為理想，稻米達(dá)標(biāo)率到90%以上。

承擔(dān)了長(zhǎng)株潭地區(qū)19個(gè)項(xiàng)目縣及湘江上中下游7個(gè)項(xiàng)目縣區(qū)重金屬污染耕地修復(fù)治理項(xiàng)目的泰谷集團(tuán)總裁郭帥告訴中國(guó)青年報(bào)·中青在線記者，2016年5月國(guó)務(wù)院正式發(fā)布的《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》中，提出了污染耕地的安全利用，要求在2017年年底前，出臺(tái)受污染耕地安全利用技術(shù)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(yàn)來看，這套技術(shù)模式在準(zhǔn)確明晰土壤污染狀況和農(nóng)產(chǎn)品超標(biāo)情況的基礎(chǔ)上施用，實(shí)戰(zhàn)成績(jī)上佳。如輔以土壤調(diào)理劑和有機(jī)肥，則能進(jìn)一步提升效果。但運(yùn)行中，也受到低鎘積累品種數(shù)量少、農(nóng)田降水時(shí)間不均、季節(jié)性干旱嚴(yán)重等因素的影響。

郭照輝研究員指出，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中稻米含鎘小于0.2mg/kg，其要求遠(yuǎn)高于歐盟標(biāo)準(zhǔn)0.4mg/kg，也強(qiáng)于鄰國(guó)日本。

據(jù)悉，在2015年的長(zhǎng)株潭地區(qū)推廣中，百畝示范田采取了政府購(gòu)買服務(wù)的方式——即由企業(yè)運(yùn)用技術(shù)來組織農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，政府檢測(cè)效果后支付費(fèi)用。

郭照輝則提出，VIP+N的技術(shù)模式，對(duì)于水稻鎘污染治理，相對(duì)成熟有效。但在農(nóng)田廣泛實(shí)施，大的實(shí)驗(yàn)樣本顯示，效果如何還要取決于“責(zé)任主體”農(nóng)民的能力和積極性。