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破解土壤砷污染困局

来源:新华网-瞭望周刊 作者:刘杰 张程程
原标题 [破解土壤砷污染困局]

  破解土壤砷污染困局

  与开展环境执法专项行动相比,夯实制度基础、完善法律法规,做到从制度层面打击污染土壤的行为和确保受污染土壤得到及时有效的修复才是解决土壤砷污染的治本之策

  文/《瞭望》新闻周刊记者刘杰张程程

  小说中,砒霜可置仇家于死地,雄黄酒会将白素贞打回蛇形。砒霜、雄黄、毒砂,这些为人们所熟知的“毒药”正是含砷化合物。

  砷是自然界普遍存在的有毒类金属元素,它通过大气、饮用水和食物链进入人体。长期饮用砷超标水或食用高砷食品会导致砷在人体内累积,造成人体细胞死亡、肌肉萎缩,诱发皮肤、心血管和神经系统疾病以及癌症。

  世界卫生组织的数据称,全球至少有5000万人面临砷中毒威胁,而中国是受砷中毒危害最严重的国家之一。近年来恶性砷污染事件在我国许多地方都有发生。

  相关专家表示,与水体砷污染的治理相比,土壤砷污染更难治理。由于地质成因和矿产开采等人为因素,我国新疆、内蒙古、山西、广西等十多个省、自治区都存在大面积的土壤高砷富集区,对当地群众的生产生活构成威胁。土壤砷污染不再是单纯的环境问题,而是关系人民安危、生态文明的大问题。

  土壤砷污染复原周期达千年

  国土资源部和中国地质调查局的相关数据显示,我国土壤正出现越来越多本来没有或微不足道的危险元素,重金属等污染物指标在大的流域及局部工矿业和农业区上升较快。从1994年开始,中国地质科学院等研究机构就对全国土壤51钟化学元素进行监测,2008年又开始建立覆盖全国的地球化学基准网,对含78种元素的土壤的81个化学指标进行探测。

  研究发现,全国多个目标区域的局部地区土壤污染严重。如长江中下游某些区域普遍存在镉、汞、铅、砷等异常。城市及其周边普遍存在汞、铅异常,部分城市明显存在放射性异常。湖泊有害元素富集,土壤酸化严重。研究还证实,镉、汞等重金属元素与人类污染存在密切关系。重金属元素在土壤表层明显富集并与人口密集区、工矿业区存在密切相关性。与1994~1995年采样相比,土壤重金属污染分布面积显著扩大并向东部人口密集区扩散。

  土壤污染具有明显的隐蔽性、滞后性、累积性和不可逆转性,造成的危害也比其他污染更难消除。南京农业大学农业资源与生态环境研究所潘根兴教授认为,相比大气污染和水污染,土壤污染可能是最难解决的。空气和水的流动可以带走污染物,进行自我修复,但污染物质特别是重金属一旦进入土壤,降解起来非常困难。被污染的土壤通过自净能力完全复原周期长达千年。

  砷作为土壤污染的重要元素之一,在自然界中主要以硫化物的形式存在,一部分来源于岩石和矿床,更多则来源于燃煤烟气排放、化工冶炼、电子行业污物排放以及含砷农业化肥大量使用等人类活动。

  资料显示,地球表层砷平均浓度为5毫克/每千克,而中国土壤砷含量平均值达到10毫克/每千克。由于地质成因以及采矿冶炼等因素,新疆、内蒙古、山西、贵州、宁夏等地的局部地区土壤砷含量更是远远高过这一平均值。同时,这些地区地下水的砷含量也远超国家标准。

  目前,我国受砷污染影响的人数超过2300万,其中300多万人受到严重影响,中毒患者高达3万。其中,仅内蒙古、山西、新疆、吉林四地的受害人数就高达170万。在这些地区以井水为饮用水的农村和小城镇,水砷含量已达到中高浓度,个别区域甚至达到1.8毫克每升,数十倍于国家饮用水标准。

  在矿产资源开发和冶炼活动密集的地区,土壤砷污染问题尤其突出。由于金属砷的价格较低,企业对砷的回收缺乏动力,大量砷直接或间接地进入土壤。大量含砷尾矿库的闲置和任意堆放更加快了砷释放到土壤中的速度。新疆克拉玛依的哈图金矿,尾矿中的砷含量高达1.1克/每千克;伊犁哈萨克自治州的阿希金矿,尾矿砷含量也在每千克1克以上,这些都对当地的土壤和地下水造成严重威胁。

  “南北有别”的生物修复技术

  本刊记者在调查中了解到,有一些物理、化学方法可以治理砷污染,但通常成本高昂,不适用于大面积土壤污染治理,并且这些方法容易破坏土壤内部的生态系统,造成二次污染。

  在实践中,我国南方地区主要利用蜈蚣草、东南景天等植物的砷超富集特性,在受污染土地上批量种植此类植物,土壤中的砷被植物的茎、叶吸收、积累,最后再将植物收割回收、安全焚烧,在修复土壤的同时对砷实现回收再利用。

  2001年,科研人员在湖南郴州建立了世界上第一个砷污染修复基地;随后又在广西和云南建立了砷、铅等重金属污染及酸化土壤修复的示范工程,建立了超富集植物与经济作物间作的修复模式,可以边修复污染土壤、边开展农业生产。他们还利用发现的超富集植物及其优良生态型,研制出若干种强化植物修复的化学和微生物添加剂,优化了植物修复的成套技术。

  不过,具有安全、廉价优势的植物修复法尚无法在北方地区得到推广,因为此类砷超富集植物大多喜阴喜湿,只适合在淮河以南生长。我国北方尤其是西北地区,气候干旱,许多高砷土壤还存在盐碱化严重的问题,而砷在盐碱土中十分活跃,很容易迁移到农作物和水体中,治理的难度进一步加大。

  针对这一难题,中国科学院新疆生态与地理研究所潘响亮及其团队通过6年多的实验,成功研发出一种成本低、效率高、适用于我国北方盐碱土砷污染治理的微生物修复技术。他们从新疆各地土壤环境中分离获得了20多株耐盐碱、耐低温的微生物。这些微生物在进入土壤等相关介质后可以形成某些矿物,并把溶解态的砷固定在其矿物晶格中。被固定的砷很难再溶解释放进入土壤,从而有效防止砷从土壤进入水体或农作物中。

  多年的田间实验表明,凡是经过这些微生物处理的土壤,95%以上的砷可以被永久固定下来。本刊记者在实验室中看到,这些有着特殊功效的微生物有的好氧、有的厌氧、有的则是能够进行光合作用的藻类。具体操作时,好氧细菌用喷雾抛洒在土壤表面,厌氧细菌打压进地下水,藻类则放入地表水中。可以说,“微生物控制技术”在治理砷污染的过程中实现了“一箭三雕”的目的。

  中科院地理科学与资源研究所环境修复中心主任陈同斌认为,“生物修复法更接近自然生态,从经济投入、修复周期和避免二次污染等多方面考虑都是目前修复受污染土壤的最佳途径。”

  土壤砷污染需标本兼治

  然而,土壤生物修复的实验室成果推广起来存在相当的难度。虽然修复一吨污染土的成本低于200元,但修复面积的庞大仍旧使得总投入数额惊人,这对地方财政来说是切实的困难。“如果没有政府的引导和补贴,修复规模很难扩大,”陈同斌说,以云南个旧为例,目前该地受污染土壤面积在20万亩以上,而治理修复的面积还不到100亩。

  此外,生物修复尚属新兴的交叉学科,在实际应用中不像水、大气污染治理,有相对成型的技术和工程案例。从前期的分析测量到具体的修复技术,再到修复后土壤恢复的程度,该领域并没有一部完整全面的技术标准作为规范,陈同斌分析道。“修复百亩、千亩土地不是问题,但若要扩展到全国范围,就不单单是科学家的工作了,需要社会各方的共同努力。”

  国家关于土壤修复的相关政策正在日渐明晰,但作为一个行业,土壤修复在我国尚处于起步阶段。在发达国家,土壤修复产业占环保产业产值的比重最高可达到35%,而在我国,这一数字还不到1%。行业内存在的技术发展不完善、标准缺失、监管不到位和投融资体制亟待创新等问题也影响着土壤修复的实际范围和效果。

  鉴于我国砷污染事件已呈多发态势,受访专家建议,加强环境监测和执法监管是当务之急。建立重点地区空气、水等流体中的砷污染预报机制,加强重点地区土壤中砷含量的监测,从源头上预防砷中毒事件的发生;加强含砷矿藏及其冶炼过程的管理,取缔土法炼砷工厂,冶炼砷的工厂和其他冶金工厂的“三废”必须达标排放,对高砷煤采取强制性脱砷处理,从根本上降低砷排放。同时,应加强含砷化工产品管理,特别要加强对含砷农药和医药的监管,强化使用常识培训,最大程度减少人为中毒情况的发生。

  本刊记者在调查中发现,相对大气和水污染,我国法律在土壤污染防治方面还存有很多空白,土壤环境标准体系尚未形成,土壤污染监测也并未做到全面、有效地开展。土壤污染责任主体不明确、污染治理费用无人负担、市场化机制有待完善等诸多问题更是钳制了对污染土壤者的有效惩治和对受污染土壤的有效治理。

  受访专家建议,在土壤污染治理和开发过程中应明确政府、污染者、新地块开发商以及当地社区和居民的经济责任,建立污染治理基金管理模式,并完善土壤污染治理资金筹措与管理机制。毕竟,与开展环境执法专项行动相比,夯实制度基础、完善法律法规,做到从制度层面打击污染土壤的行为和确保受污染土壤得到及时有效的修复才是解决土壤砷污染的治本之策。□

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