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重述中國土壤重金屬污染,如何讓孩子遠離鎘大米?

概念


土壤重金屬污染(heavy metal pollution of the soil)是指由於人類活動,土壤中的微量金屬元素在土壤中的含量超過背景值,過量沉積而引起的含量過高,統稱為土壤重金屬污染。


重金屬是指比重等於或大於5.0的金屬,如Fe、Mn、Zn、Cd、Hg、Ni、Co等;As是一種准金屬,但由於其化學性質和環境行為與重金屬多有相似之處,故在討論重金屬時往往包括砷,有的則直接將其包括在重金屬範圍內。由於土壤中鐵和錳含量較高,因而一般認為它們不是土壤污染元素,但在強還原條件下,鐵和錳所引起的毒害亦引起足夠的重視。

中國多個出產的稻米曾經被查出鎘超標,土壤污染已成「公害」。「鎘米危機」的出現,再次敲響土壤污染的警鐘。


「鎘米」凸顯土壤重金屬污染



重述中國土壤重金屬污染,如何讓孩子遠離鎘大米?


中國一些地區土壤遭到鎘、鉛等重金屬污染,使生長其上的農作物鎘含量超標。除了源自重化工業的重金屬污染源外,農業投入品濫用、外源性污染、養殖業污染也逐漸成為造成農產品重金屬污染的「罪魁禍首」。


中國土壤重金屬污染與抗爭


中國內地中重度污染耕地大約為5000萬畝。



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這是2013年年底中國國土資源部副部長王世元在土地調查新聞發布會上,引述中國環保部土壤狀況調查的數據。也是中國官方首次向媒體公布內地中重度耕地污染總量。


沒有渠道可確保中國內地民眾不會從市場上購買到重金屬「毒糧」。


中國內地的土壤重金屬污染已威脅到糧食這一民生命脈。而另一個長期遭到忽視的狀況是:比起通過市場購買糧食、食物來源更多樣化的城鎮居民,身處在土地污染第一線的農民,所遭受的健康和經濟損害,以及持續為之付出的代價,更加糟糕。這些一線受害者的狀況,正是這個國家重金屬污染威脅的指向標。


污染信息只能從學術文獻中獲得,而且大量的污染調研都沒有提及所在地區的名字,代之以「某市」、「某地區」。


不完整的信息令公眾無法警惕自身所在地區的環境和糧食安全狀況,更令人難解的是,中國環保部門在花費巨額資金進行生態、污染等方面的調查後,拒絕向民眾公開調查結果的具體內容,理由是:屬於國家機密。

荒唐的機密


中國政府部門曾做過多種及多樣的環境和土地調查:



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國土資源部進行過國土資源調查,國家地質局進行過全國地質調查,國家環保部進行過全國生態調查,還正在進行中國全國土壤調查、中國全國污染源調查。但是這些耗資數億元甚至數十億元的調查,都沒有較完整的重金屬污染調查數據。


並不只是土壤污染數據的缺乏。新某社2006年7月18日曾報道,「為全面、系統、準確掌握我國土壤污染的真實『家底』......環保總局和國土資源部18日聯合啟動了經費預算達10億元的全國首次土壤污染狀況調查。」但這一從2006年始啟動的調查,至今沒有公開污染數據。


2013年,北京律師董正偉通過在線提交和電子郵件方式,向環保部申請公開「中國全國土壤污染狀況調查方法和數據信息」和「中國土壤污染的成因和防治措施方法信息」,被環保部以「數據屬於國家機密」為由拒絕。


按照原國家環保總局與國土資源部聯合發布的《全國土壤污染狀況調查技術規定》要求,此次土壤污染調查結束後,相關部門需要將中國重點區域土壤污染調查分析數據及有關資料全部歸檔,建立重點地區污染土壤資料庫和國家檔案。同時,各省也要建立重點污染土壤省級檔案。但事情並無下文:非但調查沒有公開,國家和省級檔案是否建立也沒有披露。


從中國中央到地方,環保部門一直在加強土壤污染狀況調查數據的保密管理工作。在陝西省環保廳的網站上,有一則2012年《陝西省環境保護廳關於加強土壤污染狀況調查數據保密管理工作的通知》。該通知對土壤數據保密的要求極為細緻。比如,「現存的土壤污染狀況調查數據,要使用專門場所存儲和介質妥善保管。對存儲土壤污染狀況調查數據的電腦應做到專機專用,並做好物理隔離。」此外,相關的工作人員必須簽訂保密承諾書,而「凡需使用土壤污染調查數據的,須經主要領導批准同意,各局系統內各部門使用土壤污染狀況調查數據時出入要登記,使用完畢要原件歸還,做到交接清楚,流向清晰,用途明確。第三方使用土壤污染調查數據,各局系統必須確定唯一出口,指定部門,明確責任人,方可提供......一旦發生調查數據失密、泄密事故,將根據情節輕重、損害程度及相關規定,對當事人、責任人給予嚴肅處理」。


重金屬污染村莊不斷湧現



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民眾無法從政府得到環境安全的警示和資訊,可見的只有媒體陸續披露的案例。


較之於福建冷水坑村這樣200多人的小村莊,廣東省韶關市上壩村是一個更聞名於學術界的重金屬污染村。由於自然條件優越,上壩村早年間曾物產富饒,但受附近大寶山礦場重金屬污染,農田土質變差,作物重金屬含量超標,糧食減產乃至農田無法耕種;患皮膚病、肝病、癌症的村民也越來越多。這裡漸漸從魚米之鄉變成有名的癌症村、貧困村。


江西省樂平市洛口鎮戴村是污染的另一樣本。在鄰近村莊的樂安河上游,江西銅業集團興建有多家礦山,包括中國最大的露天礦山——德興銅礦。 根據樂平市政府的調查,自20世紀70年代開始,由於上游有色礦山企業的生產,樂安河流域每年接納的「三廢」污水排放總量達6000多萬噸,廢水中包括鎘、鉛等重金屬在內的污染物種類有20餘種。長期污染已造成數千畝土地歉收或絕收。


類似的重金屬污染案例還在湖南省湘江流域、廣西自治區龍江流域不斷出現。這些案例多見於鄉村,不代表城鎮居民遠離了威脅。重金屬污染土壤與水源後,通過多種食物鏈逼近所有人。


與其他有機化合物的污染不同,重金屬污染很難自然降解。不少有機化合物可以通過自然界本身的物理、化學或生物凈化,降低或解除有害性。但重金屬具有富集性,如鉛、鎘等重金屬進入土壤環境,會長期蓄積並破壞土壤的自凈能力,使土壤成為污染物的「儲存庫」。在這類土地上種植農作物,重金屬能被植物根系吸收,造成農作物減產或產出重金屬「毒糧食」、「毒蔬菜」。


以重金屬元素鎘為例,糧食類的鎘污染大戶主要是大米,水稻吸收鎘能力較強,而且積累在籽實中。長年的污水灌溉,會造成灌溉引水渠底及表層土壤中積累大量的重金屬。水稻極易吸收從而鎘含量超標。長期食用鎘超標的稻米,會損害腎功能,使骨質變得脆弱,提高致癌性。中國水稻鎘污染的官方數據較少。2005年,環保部在調查廣東省上壩村癌症高發情況時,證實該村水稻鎘含量超標。2010年底,大陸媒體報道的「廣西陽朔鎘米事件」開始令「鎘米」走進公眾視野。


污染損害健康各地頻現中國的工業性環境鎘污染人群健康危害調查研究主要在1980年至1990年期間,有的調查僅當地衛生防疫站人士主導完成。90年代後,中國只在少數污染區進行過居民健康危害的調查。


北京交通大學長期研究鎘污染的副教授柯屾總結了中國國內11個省20多個地區的鎘污染健康損害研究。柯屾指出,這種污染損害以華東某鎘冶煉廠附近地區以及貴州赫章地區最為典型。被匿去名字的華東地區某鎘冶煉廠(前述復旦大學教授金泰廙的研究地點)於1961年建成投產。該廠的工業廢水未經任何處理直接排放到工廠前面的河流,年排放量約10萬噸。1985年起,雖然該廠對廢水實行閉路循環,仍造成周邊水系污染。露天堆放的廢渣經雨水沖刷進入河道,也加重了污染。學者發現,該冶煉廠污染區的男女人群血鎘、尿鎘、總鎘均顯著高於對照區。在尿鎘、血鎘超過一定濃度後,骨質疏鬆患病率有明顯上升的趨勢,這與日本當年「痛痛病」鎘中毒事件人群的調查結果一致。此外,尿鎘水平與腎功能損害之間存在一定的相關性;部分研究還表明,長期接觸鎘可對人心血管功能產生影響。


中國國內另一個典型的鎘污染區出現在貴州省赫章縣。1984年貴州省環境衛生監測站的調查發現「人群鎘攝入量超出限量值,有4例慢性鎘中毒病例」。1987年—1992年貴州省環境保護科學研究所通過調查,提出「未來一二十年會有大批慢性鎘中毒公害病病人出現」。2006年中國輻射防護研究院和貴州省環境科學研究設計院的聯合調查提出,「赫章環境鎘污染嚴重,居民健康受到損害,已出現公害病跡象」。雖然赫章的污染損害程度尚不及日本當年的鎘污染「痛痛病」事件,但中國國內大量其他的重金屬污染村莊尚未查明具體健康損害情況,污染造成的健康危害難以得到確切診斷。


重金屬污染土壤治理技術種類盤點



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《重金屬污染綜合防治「十二五」規劃》指出,目前我國土壤修復工作的關鍵在於摸清情況,試點示範先進適用技術,為規模化開展修復工作提供依據。目前我國大量土壤修復技術研究成果還處在從實驗室開發向規模化實用的過度階段,多數修復工作面臨體系不完善,技術水準低,處理效果不理想,適用標準缺乏等問題,在中國環保產業協會重金屬污染防治與土壤修復專業委員會成立大會上,北京大學環境科學與工程學院劉陽生教授對我國土壤污染修復技術進行了盤點。


劉陽生介紹說,「適用性的土壤修復技術,一般要經歷從實驗室概念設計、問題識別、模擬性控制實驗,小規模場地實驗,到技術示範,積累工程經驗,最後形成實用性技術的管理等幾個階段」。目前我國重金屬污染土壤治理技術主要有:


客土置換法,是將污染土壤挖走,對其進行固化穩定化處置和揮發性重金屬熱氣化,治理乾淨的土壤可用於回填。劉陽生指出,一方面用於置換的乾淨土壤數量有限,另一方對於完全採用客土置換的修復方式,需要將移走的污染土壤需要填埋場地,所以該法一般適用於嚴重污染的小規模場地修復。對於採用客土稀釋方式進行修復的場地,需要控制重金屬的下滲,防治對地下水的污染。


電動力學修復,是將污染物濃縮在陰極或者陽極附近,通過泵將污染水體抽出,經過處理後再補充地下水,土壤中污染物便通過這種方式被洗滌出來。該技術只能處理溶解在水中的重金屬離子;而對土壤中眾多不溶解的重金屬,則需通過調整土壤pH呈酸性或者加入大量的有機螯合劑以使重金屬離子溶解進入水溶液。劉陽生介紹,該修復法由於技術複雜、受土壤環境的影響較大,成本也相對較高,目前尚處於實驗室研究階段。


重金屬熱解法,該技術適於汞和砷等揮發性強的重金屬污染工業場地土壤的修復,但要注意重金屬回收和廢水的處理。經過熱處理的土壤,其含有的微生物和有機物被分解,導致土壤基本功能的喪失和沙化,因此不適合於農田土壤的修復。


土壤淋洗法是將污染土壤挖掘後篩分洗滌,清潔土壤再回填,這一過程產生的廢水、污泥要進行處理。該技術對水溶性重金屬去除效率很高,可快速修復污染土壤;其適合於低污染土壤,通過化學淋洗可以使土壤重金屬濃度接近或達到土壤的使用標準要求;尤其適用於小面積污染場地(輕質土或砂質土)。但是這種方式對淋洗劑的要求較高,要選擇環境友好性洗滌劑;另外,除了水溶性重金屬外,對其它形態的重金屬去除效率較低。因此尚不能大規模應用於重金屬污染土壤的修復。


萃取分離法包括一級萃取、二級萃取和離心分離等,此方法萃取劑的選擇、分離和土壤特性的保護非常重要。污染土壤經過萃取和離心分離後,重金屬通過沉澱得到去除,乾淨土壤可進行原位回填。該技術能夠快速修復重金屬污染的土壤,但關鍵在於找到環境友好的萃取劑,既移除土壤中重金屬,又有不污染土壤,可以應用於工業場地和農田土壤的修復。


原位化學穩定化修復是目前應用最廣的一項修復技術,在國內外的應用比較成熟,工程實施比較容易,成本可以接受。該法主要通過在土壤中施加改性藥劑,經氧化還原反應、礦化作用和沉澱反應將不穩定重金屬形態轉化為重金屬的單質、硅鋁酸鹽、硅酸鹽和磷礦石等,將其穩定在自然環境中,不再被雨水浸出和治污根系所吸收。


植物修復法是利用某些植物能忍耐和超量積累某種重金屬的特性來清除土壤中的重金屬,主要有植物提取、植物揮發和植物固定三種修復方式。但是由於超富集植物個體矮小,生長緩慢,富集量小,所以修復周期很長;並對重金屬具有較強的選擇性和拮抗性;加之富集植物需要播種、培育和收割,廢棄物要妥善處置;目前已經發現的重金屬超富集植物多屬於野生植物,異地引種將對當地的生物多樣性構成潛在威脅。該方法一般很少用於農田土壤修復。


微生物修復法是利用土壤中的某些微生物對一種或多種重金屬具有吸收、沉澱、氧化和還原等作用來降低土壤重金屬的毒性或者通過微生物來促進植物對重金屬的吸收。主要包括生物固定技術和生物氧化還原技術。該修復方式具有成本低、工程量小的優點;但是微生物修復的專一性強,其活性與溫度、水分、氧氣、pH值等土壤環境條件緊密相關,因此,很難同時修復多種複合重金屬污染土壤;此外,這種方法應用難度大,目前尚未獲得突破性進展,仍停留在實驗室研究階段。


「在以上幾種技術的基礎上衍生出了一系列新的方法新型組合技術」,劉陽生介紹道,如化學改性增溶——植物提取法、微生物改性增溶——植物提取法、化學氧化——萃取法等等。


整體而言,劉陽生指出,重金屬原位化學穩定化在國內外已有許多成功的應用案例。修復速度快,可大規模採用。化學改性增溶植物提取法以及微生物增溶植物提取法可以降低土壤重金屬濃度,關鍵在於如何大幅縮短修復時間以及增強植物對多種重金屬的同時富集能力。化學氧化——萃取法可以快速降低土壤重金屬濃度。如果能有效控制土壤修復成本,則具有非常好的應用前景。


基於這些技術研究成果,目前一些國外的先進技術也在逐漸進入引進、消化和吸收階段,加強技術突破和工程示範,將成為今后土壤修復工作的關鍵,使污染修復成為我國環保產業發展的重要機遇。




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