李秀婷

鎘大米背后，是被重金屬污染的土地。這些土地如何修復(fù)？植物修復(fù)技術(shù)脫穎而出，其中植物提取是目前最有效的方法：利用超富集植物的根系從土壤中吸取重金屬，并將其轉(zhuǎn)移、貯存到植物的地上部分，然后收割地上部分，連續(xù)種植超積累植物即可將土壤中的重金屬降到可接受水平。但最重要的，是在源頭控制住污染。

愈演愈烈的鎘大米危機，牽出了土地遭重金屬污染的現(xiàn)實。中國水稻研究所與農(nóng)業(yè)部稻米及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心2010年發(fā)布的《我國稻米質(zhì)量安全現(xiàn)狀及發(fā)展對策研究》稱，我國1/5的耕地受到了重金屬污染，其中鎘污染的耕地涉及11個省25個地區(qū)。

土壤重金屬污染如看不見的幽靈一般滲透進了我們的生活。這些幽靈隱藏在土壤里，它們不僅使作物減產(chǎn)，還沿著植物根系攀緣，侵襲進入大米、蔬菜等各種常見的農(nóng)作物，最終到達人體內(nèi)，如累積到了足以致病的劑量，則會對人類健康造成嚴重危害。它們分布范圍廣、隱蔽性強，消滅它們是一項費時費力成本高的工程。

經(jīng)過近半個多世紀的摸索后，科學(xué)家們?nèi)缃裾诮M建一個植物軍團，用來抵擋重金屬污染的攻擊，它們是400多種超富集植物，善于從土壤中吸收各種重金屬，對付不同類型的重金屬污染時各有所長。配備了化學(xué)強化或者微生物強化的武器之后，它們的戰(zhàn)斗力更加超群。

但是，礦山廢水、工業(yè)廢水等污染源頭如果沒有得到遏制，重金屬污染的幽靈就不會從大地上撤退，這將是一場永不停歇的戰(zhàn)爭，而人類和植物這一方，將永難獲勝。

方法不少，效果一般

植物修復(fù)技術(shù)是指利用植物的吸收、分解、揮發(fā)或固定土壤重金屬作用，降低重金屬在土壤中的含量和有效態(tài)含量，從而減小重金屬的危害性。

中國科學(xué)院地理所研究院陳同斌曾在接受媒體采訪時稱，我國大多數(shù)城市近郊土壤受到了不同程度的污染，多地糧食、蔬菜、水果等食物中鎘、鉻、砷、鉛等重金屬含量超標或接近臨界值。

以各種化學(xué)狀態(tài)或化學(xué)形態(tài)存在的重金屬，在進入環(huán)境或生態(tài)系統(tǒng)后就會存留、積累和遷移，造成危害。若它們潛藏在土壤中則更隱蔽，污染暴露的時滯更長，容易被人們忽視，比水污染和大氣污染更危險。

華南理工大學(xué)副校長、工業(yè)聚集區(qū)污染控制與生態(tài)修復(fù)教育部重點實驗室主任黨志介紹，對受到重金屬污染的土地，修復(fù)的方法有很多種，但主要可以分為物理、化學(xué)和生物的方法。而實踐證明單純采用物理和化學(xué)的方法并不實用。

物理的方法是指某個地方的土地污染了，就把這個地方的土地拿走，換上干凈的土。這種方法工程量大、費用高昂，只對局部的企業(yè)用地污染有效，無法解決大面積的耕地污染問題。

化學(xué)的方法是通過改變土壤的物理化學(xué)性質(zhì)，使得重金屬不能被植物吸收?！爸挥心苋苡谒碾x子態(tài)和絡(luò)合態(tài)的重金屬才會被植物吸收，我們可以通過加一些化學(xué)物質(zhì)比如石灰來改變土壤的PH值，讓它呈堿性。重金屬和氫氧根離子就能形成沉淀，變得不溶于水，植物就不會吸收了?！秉h志說。但是，植物根部會不斷分泌一些物質(zhì)，這些分泌物大部分是酸性的，時間久了，加進土壤里面的堿就被中和掉，不能起作用。而且，也不能一直往土壤里面添加化學(xué)物質(zhì)，會改變土壤的性質(zhì)，作物也難以生長?！盎瘜W(xué)的方法最大的問題是，無論加什么東西，重金屬仍然存在于土壤中，只是限制了它的活性，沒有把它去除?！秉h志說。

用植物吃掉重金屬

正因如此，植物修復(fù)技術(shù)在諸多修復(fù)被重金屬污染土地的技術(shù)中脫穎而出，其中植物提取是目前研究最多并且最有前景的方法。

植物提取的核心是戰(zhàn)斗力超強的超富集植物。超富集植物的根系從土壤中吸取重金屬，并將其轉(zhuǎn)移、貯存到植物的地上部分，然后收割地上部分，連續(xù)種植超積累植物即可將土壤中的重金屬降到可接受水平。一般來說，它們在地上部分的重金屬含量能夠達到普通作物在同等條件下的100倍以上。

事實上，早在1848年科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)，在一種被命名為“貝托庭芥”的植物葉片里，鎳的含量達到了7900mg/kg。不過直到1977年，生物學(xué)家布魯克斯（Robert Richard Brooks）才首次提出了“超富集植物”的概念。

黨志介紹，從上個世紀70年代以后，尤其是80年代，在美國，超級基金（super fund，污染場地管理與修復(fù)基金）開始通過這種生物的方法，對礦山污染、重金屬污染和有機物污染的土壤進行修復(fù)，有了很多成功的案例。

目前，從事利用植物修復(fù)技術(shù)來進行土壤污染修復(fù)的研究已經(jīng)在逐漸增多，它們都在尋找更經(jīng)濟更適宜的超富集植物，并探索植物——化學(xué)和植物——微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)。

組建超富集植物軍團

研究人員發(fā)現(xiàn)的對重金屬具有超積累能力的植物有45科約400多種，其中73%為鎳的超積累植物。十字花科遏藍菜屬是一種鋅和鎘的超積累植物，是超富集植物軍團中的“作戰(zhàn)高手”。實驗顯示，遏藍菜地上部分鋅和鎘含量可分別達36000mg/kg和1140mg/kg，且地上部分鋅含量高達26000mg/kg時植物尚未表現(xiàn)中毒癥狀。在鎘濃度為19mg/kg的工業(yè)污染土壤種植收割天然遏藍菜6次，即可將土壤中的鎘下降至3mg/kg。

不過，并不是善于吸收重金屬就能夠被實際應(yīng)用在重金屬土壤的修復(fù)工程中。什么樣的植物能夠獲得認可加入“超富集植物軍團”呢？科學(xué)家們有一套嚴格的篩選標準。

能用于污染土壤植物修復(fù)的超積累植物必須應(yīng)具備以下幾個特性：即使在污染物濃度較低時也有較高的積累效率；能在體內(nèi)積累高濃度的污染物；能同時積累多種重金屬；生長快、生物量大；抗蟲抗病能力強等等。

黨志介紹，目前有很多人都在從事利用植物修復(fù)技術(shù)來進行土壤污染修復(fù)的研究，尋找篩選更經(jīng)濟更適宜的超富集植物，并探索植物——化學(xué)和植物——微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)。植物種下去以后，只有離子態(tài)的和絡(luò)合態(tài)的重金屬被植物吸收了，但其他態(tài)體不被植物吸收，檢測濃度仍然很高，研究者們采取了植物——化學(xué)強化聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，通過添加一些化學(xué)物質(zhì)，使得土壤里其他態(tài)體的重金屬轉(zhuǎn)化為活性狀態(tài)。有些微生物在生長過程中會分泌出一些生物表面活性劑，可以活化重金屬。通過篩選出這樣的微生物，或者從微生物中將產(chǎn)生的活性劑提取出來，投放到土壤里，就是植物——微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)。

2011年，由黨志主持的一個名為“污染物在土壤中的環(huán)境化學(xué)行為與修復(fù)機理研究”的項目，獲得了廣東省科學(xué)技術(shù)獎自然科學(xué)類一等獎，其中一項研究就是通過種植玉米加上化學(xué)強化來修復(fù)鎘污染的土壤。

“西方國家人少地多，所以他們主要采用超累積的草本植物對污染土地進行集中治理，但是這條道路在我國行不通?！秉h志說，我國人多地少，希望既能夠治理污染，也能給農(nóng)民帶來收益。因此，他們把目光轉(zhuǎn)向玉米、向日葵、煙葉等經(jīng)濟作物。

黨志說，當(dāng)時他們考慮了好幾種植物，其中一種是向日葵，它吸收重金屬能力也很強。還有一種是玉米，“我們找了幾十種玉米，種玉米做實驗，最后確定一種玉米，對重金屬吸收能力很強，加上化學(xué)強化機制，在白云區(qū)的蔬菜基地做了實驗，修復(fù)效果不錯。”

遭遇戰(zhàn)還是持久戰(zhàn)？

土壤修復(fù)的課題大部分是在做已受污染土壤的修復(fù)，但是實際上如果沒有在源頭上斷絕污染，只是在末端做修復(fù)，這項工作沒有多大的意義。

雖然植物修復(fù)技術(shù)在治理重金屬污染方面是一條經(jīng)濟有效的途徑，但仍然面臨著許多待解決的問題。比如說一種植物通常只能忍耐或吸收一種或兩種重金屬元素，對土壤中其他濃度較高的重金屬則表現(xiàn)出某些中毒癥狀，從而限制了植物修復(fù)技術(shù)在重金屬復(fù)合污染土壤治理中的應(yīng)用。

而且植物是活的有機體，需要有適宜的生長條件，對土壤肥力、氣候、水分、鹽度、排水與灌溉系統(tǒng)等自然條件有一定的要求，植物受病蟲害襲擊時會影響其修復(fù)能力。另外，植物根系一般較淺，對淺層土壤污染的修復(fù)最為有效，對深層土壤污染修復(fù)能力較差。

還有一個問題也在困擾著黨志這樣的研究者，“土壤修復(fù)以后，這么多的植物怎么辦呢？”黨志說，這些含有大量重金屬的植物必須把它處理掉。目前的處理方法只是燒掉，并將灰燼作為危險廢棄物去填埋。但這顯然并不是一個令人滿意的處理方法。

黨志認為，向重金屬污染土壤開戰(zhàn)，不僅僅是技術(shù)上的問題，更大程度上是社會管理的問題?！巴寥佬迯?fù)和大氣、污水等修復(fù)有區(qū)別，比如工廠污水將河流污染了，工廠有處理這些污水的義務(wù)，大氣污染物電廠也可以自己處理。但是土壤不一樣，因為被污染的土壤都是公共的地方?！?/p>

“如果耕地需要讓農(nóng)民出錢來修復(fù)，這絕對是不可能的。找不到誰對污染的土壤負責(zé)，最后只好政府買單。有時政府愿意，農(nóng)民也不愿意，他們害怕影響生產(chǎn)。”黨志表示，“在現(xiàn)實的國情下，不要說大面積的修復(fù)，連大面積的種植都不可能實現(xiàn)。”

治本還須從源頭抓起

由于土壤污染的隱蔽性，一直以來國家對土壤重金屬污染的投入遠遠趕不上對水污染和大氣污染投入的力度。但黨志說，近些年來，國家也已經(jīng)加大了對土壤污染修復(fù)的投入力度，成立了很多土壤修復(fù)的課題，他也參與了好幾個。

“這些課題大部分是在做現(xiàn)在被污染土壤的修復(fù)，但是實際上如果沒有在源頭上斷絕污染，只是在末端做修復(fù)，沒有多大的意義?！秉h志研究發(fā)現(xiàn)，土壤中的重金屬最主要的來源還是礦山，進行源頭的治理才是治本之道。

他透露，包括廣州在內(nèi)，全國有很大比例的耕地都是采用污水灌溉。沒有經(jīng)過處理的礦山廢水、工業(yè)廢水等污水將重金屬源源不斷地灌入到土壤中。以他在白云區(qū)的蔬菜基地做的調(diào)查為例，如果再不使用污水灌溉，所種植的一些蔬菜都有可能將土壤中的重金屬吸收到低水平，土壤能得到自然的凈化。

“假如我們上面把礦山治理好了，我們在下面就不用做修復(fù)的工作了，就不用投那么多錢了?！秉h志說，土壤、大氣、水體三種環(huán)境介質(zhì)中，修復(fù)土壤的費用是最高的，而且效果最慢、最差，一旦被污染，修復(fù)將是一個長期工程。