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“出污泥而不染”的大米:怎麼解決土壤重金屬超標
2018-08-06 07:41:50 來源: 中國青年報
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  農田土壤重金屬超標怎麼解決

  “出污泥而不染”的大米

  7月上旬,中國科學院亞熱帶農業生態研究所研究員黃道友帶著團隊的研究成果飛赴雲南,在一個學術交流會議上講解如何利用“VIP+N技術模式”,實現在重金屬超標農田裏安全生産大米的願景。

  這個自上世紀90年代就開始執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産出放心的糧食。

  受污染的土地

  2014年4月,當時的環境保護部和國土資源部聯合發布了《全國土壤污染狀況調查公報》(以下簡稱《公報》)。

  這份歷經8年調查才公之于眾的《公報》説,實地調查的630萬平方公裏土壤顯示,全國土壤環境狀況總體不容樂觀,部分地區土壤污染較重,耕地土壤環境質量堪憂,工礦業廢棄地土壤環境問題突出。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。

  湖南多位高校和企業界環保專家指出,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。廣東省生態環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裏?陳能場撰文指出,多年來我國作為“世界工廠”,金屬冶煉地區廣泛、數量龐大,煤為主要能源,加之污染防控的法律和措施執行不力,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。

  據了解,當環境受到鎘污染後,鎘可在生物體內富集,通過食物鏈進入人體引起慢性中毒。鎘損傷後患者易出現糖尿、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、變形等一係列症狀,進而導致骨軟化症,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徵兆。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,鳳凰鉛鋅礦區鎘鉛污染事件,郴州陶家河流域鎘鉛砷污染事件,瀏陽鎮頭鎘污染事件……湖南境內係列環保事件的發生,讓耕地重金屬污染引發的一係列農産品質量安全問題,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説,湖南省重金屬中鎘、砷較多,國家對此十分重視,連續3年在長株潭地區投入40多億元進行研究,希望能找出治理之道,並在全國范圍推廣。

  他指出,在農業領域對于重金屬污染的治理,由于土地耕種頻率高,糧食生産壓力大,土壤無法長時間空閒以供治理,因此,重點是在一定的可控程度下,減少對金屬的吸附。國內現有耕地中,分為重點保護區、安全利用區和嚴格管控區。前者是安全可靠的糧食主産區,嚴格管控區只能採取調整種植物品種來治理。而安全利用區,則是國家期望突破的方向。

  據悉,這一計劃的要求,是必須在“保持當前農作物種植制度不發生改變、保證農民種植習慣不發生改變、保障耕地用途不發生改變”的“三不變”條件下,通過優先採取農藝調控、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産品中的重金屬含量,保障食用農産品的達標生産。

  為此,湖南省農業部門組織國內外企業和科研院所,建立了數十個試驗區。“大家都各顯其能,關鍵是把稻米中鎘含量降下來。”郭照輝説,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生態研究所、湖南農業大學、湖南省農業科學院、湖南省農業資源與環境保護管理站等單位,聯合研究了污染稻田鎘形態變化的特點,構建了“低鎘品種(Variety)+全生育期淹水灌溉(Irrigation)+施加生石灰調節土壤酸鹼度(pH)+輔助措施(N)”的稻米鎘污染控制技術體係。

  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,採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生産。

  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鹼度上試驗,期望探索出有效的經驗參數。

  “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,讓鎘的運動環境變差。”黃道友説,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218號品種,分別以常規處理、全生育期淹水、曬田後孕穗中期再淹水的組合試驗,發現不同田地的水分管理措施對水稻米鎘積累影響很大。

  研究人員也發現,土壤PH<6.5時,每提高1個土壤PH單位,土壤有效態鎘含量可以降低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。

  據介紹,VIP+N技術可使稻米鎘含量降低到國家標準規定0.2mg/kg以下。

  黃道友説,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,但這套技術模式並沒有係統提煉出來。

  2013年的一次研究會上,湖南農業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,由農業部、財政部啟動的“長株潭重金屬污染耕地修復與産業結構調整試點”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。

  “最開始是小區試驗,我們這些專家自己下田去做,管控效果。”黃道友説,2015年,這一項目開始推廣到長株潭的19個縣區,建立50個百畝示范田;總面積超過60萬畝。2016年,湖南省農業委員會、湖南省財政廳發文全省推廣該類標準化示范片,26個縣市區共安排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19個項目縣及湘江上中下遊7個項目縣區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。從他們多年的經驗來看,這套技術模式在準確明晰土壤污染狀況和農産品超標情況的基礎上施用,實戰成績上佳。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量少、農田降水時間不均、季節性幹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。

  據悉,在2015年的長株潭地區推廣中,百畝示范田採取了政府購買服務的方式——即由企業運用技術來組織農業生産,政府檢測效果後支付費用。

  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。(中國青年報·中青在線記者 洪克非)

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【糾錯】 責任編輯: 張樵蘇
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