陈能场:用水稻给土壤“解毒”

日期: 2024-07-13 作者: 米乐m6在线登录入口

  2005年10月,在广东上坝村,横石河被上游大宝山矿区严重污染,河流已变成红色。

  2012年9月,广东台山农田重金属严重超标,一位农民无奈地拿着不抽穗的晚稻。

  今年3月,关于湖南大米镉超标的报道引起了社会广泛关注。但时至今日,有关部门仍然没有给出调查的最终结果。“‘镉大米’肯定是源于被污染的土壤,因为大米里的重金属只可以通过根系吸收进来。”广东省生态环境与土壤研究所研究员陈能场告诉环球人物杂志记者。

  如果连土壤都被重金属污染,势必让积重难返的食品安全问题雪上加霜!重金属一下成了“全民公敌”,而陈能场则成了大忙人。“以前也忙,但现在是特别忙。”环球人物杂志记者在6月中旬联系他时,他正忙着往返于广州、深圳等城市之间,参加各种科普、讲座、研讨会等活动。他之所以能成为座上宾,一个重要原因是:他正是看到部分水稻品种能吸收重金属镉的特性,找出了能将土壤“体内”的“毒素”排出来的有效方法,成为国内知名的“土壤医生”。

  陈能场今年47岁,福建泉州人,毕业于福建农学院(现福建农林大学)土壤农业化学系土壤与植物营养专业。“我高中时很喜欢化学,高考时报了厦门大学的分析化学专业,但是分数差了一些,一下子就掉到了普通院校。”

  1984年进大学之后,陈能场了解到当时的中国已然浮现土壤重金属污染现象。“我查到最早的报道是1962年的,沈阳冶炼厂的污水被用于张士灌区的灌溉,1974年,中国科学院林业土壤研究所前往沈阳调查,发现那边的镉污染很严重。之后陆续有一些土壤污染的报道。”陈能场和记者说,当时也进行了一些治理,“但正式提到国家层面的比较少,因为当时发展工业是更重要的目标,而且也没意识到土壤污染对健康危害的严重性。在当时条件下,缺乏土壤污染的判断标准,更没有相关法律”。

  大学毕业后,无论是在南京土壤研究所读硕士,还是在日本鹿儿岛大学农学部读博士,陈能场的研究对象都没离开土壤。在日本,人们也曾为重金属污染付出惨痛代价。上世纪30年代,日本富山县神通川流域发生了大米镉含量严重超标的状况。神通川上游的神冈矿山是日本最大的铅、锌生产基地,向河道中排放了大量废水,造成周边土壤镉含量超标40多倍。一段时间后,那里的稻米普遍镉含量超标,当地人食用后出现肾功能衰竭、骨质软化、骨质松脆等。“直到1968年,日本政府认定它为‘痛痛病’。得这种病的人,骨头里的钙被镉取代,一咳嗽,骨头就会断掉几根。由于钙被取代,身体较正常人平均矮30厘米。”

  陈能场和记者说,镉被人体摄入后,1/3会留在肾里,1/4在肝里。镉排出人体的速度很慢,它只会随着尿排出去,而且大体只有十万分之五能被排出,整体来讲,“在人体内的半衰期是17到38年,一个人一生中不能摄取2克以上的镉”。据陈能场介绍,日本对重金属超标的土壤主要采取了“换客土”加以治理,即直接用外地无污染的土壤置换。除此之外,对轻度污染的土壤,日本采用有效的水分管理,即在水稻抽穗前后3周让土壤保持一定的水层,使镉和土壤中的硫形成硫化镉,而硫化镉是一个很难溶的物质,不容易被水稻吸收。

  上世纪末在日本读博士期间,陈能场开始从理论上研究一种当时鲜有的应用方式植物修复,即用植物将土壤中的重金属吸收出来。这也成了他日后在国 内治理被污染土壤的主要方法。

  在日本期间,陈能场也关注着中国的土壤重金属污染状况。广东韶关一个叫上坝的村庄, 18年间有250人因重金属污染死于癌症,慢慢的变多的村民选择了离开家乡。“大概在2000年左右,媒体把上坝村称为‘癌症村’。”与富山县相同的是,上坝村也有一条河横石河流淌而过,村民世世代代用河水灌溉农田,而河水上游也有座正在被开采的矿山大宝山矿区,镉元素混杂在被铁元素染红的河水里。

  2004年5月,陈能场从日本回国,到广东省生态环境与土壤研究所工作,他希望“自己10多年在多家学术机构所做的理论研究,能在上坝村的实验田里开花结果”。

  2005年,陈能场找到上坝村村委会主任何有添,何有添告诉他:“除了得癌症的,我们这里几乎每家都有得肾结石的人。”陈能场没多说什么,事情没有办完之前,他不喜欢提前打保票,只是以每年800元的价格从何有添那里租了一亩多被污染的稻田。此后,他每年都租地,面积从三五亩到十几亩不等。

  最初阶段,陈能场调查了上坝村整个区域,包括河水、水下的底泥、土壤、水稻、蔬菜、动物内脏以及人体受到的影响。他在地里挖了一些深坑,以此来观察土壤里重金属污染的深度。总体调查完成后,他发现在众多超标的重金属中,镉是影响当地居民健康最主要的重金属。之所以上坝村村民没有得“一咳嗽骨头就会断”的“痛痛病”,是因为“他们体内的镉还没累积到那么多的量”。

  源头找到之后,是技术开发阶段。“一开始是考虑试种玉米、油菜,看能不能把重金属提取出来。”做了几年,陈能场发现这一些方法并不是很成功。“种玉米,这里的土壤太酸,加之多种重金属污染的存在,根本就长不起来,油菜也长不太好。而且由于这里种的是两季稻,油菜跟早稻的种植季节会冲突。”

  “既然不能把重金属吸收出来,那就改良土壤,开发土壤修复剂。”陈能场发现以硅、钙等为主的土壤修复剂效果很好,他找到广州钢铁厂,把高炉水渣开发成土壤修复剂。

  同时,在通过植物吸收重金属方面,陈能场也没放弃,他慢慢将实验品从玉米、油菜转向一个能够大量吸收重金属的水稻品种长香谷。陈能场对20个早稻品种以及50个晚稻品种进行了试验,结果显示:不同品种的水稻,对重金属的吸收能力有很大差别。最终,他在上坝村制定了一个轮作模式:早稻筛选吸收镉的能力弱的品种,同时添加土壤修复剂,这样种出来的稻米基本安全,农户可以吃;晚稻就选用吸收能力强的长香谷,把重金属提取出来。

  这个轮作模式一直沿用到现在,应用已经很成熟。“前几年,我每年要去上坝七八次,现在都比较少去了。”陈能场说。长香谷收割之后的最后一道程序就是回收处理。“这种稻谷当然不可能进入食物链,我们大家可以开发工业酒精,或者直接燃烧,回收重金属。如果量大,可以开发生物质能源。” 中科院广州能源研究所生物质能中心就是陈能场找到的一个下家,他们从事生物质能、固态废料利用应用基础研究及开发工作。

  实验还算顺利,也受到村民欢迎,但陈能场还是对村民的认知水平表示担忧:“我刚去的时候,跟他们讲:‘你们这里的土壤有毒,所以病才那么多。’他们说:‘什么毒呢?’我一说重金属,他们就不理解了。再跟他们讲大米的重金属含量标准,他们都不了解这一个东西还有标准。有时,村民赶季节收割,会把我的实验田也收割掉,因为我那块地夹杂在里面,很小。他们都觉得没什么大不了,给我一袋稻谷做样品就行了。他们不知道我对根、茎、土壤都要做多元化的分析,我也无可奈何。”

  今年年底,陈能场就可以结束在上坝村的实验,对于结果,他“心里有底”。但严谨的他不愿向记者提前透露,因为实验毕竟还没有结束。

  陈能场:保证不再污染,自然净化,可能会要上百年。如果只是适当修复,可能也要几十年。以日本为例,“痛痛病”1968年确诊后,政府马上采取一定的措施,但到2004年还出现了“痛痛病”患者,所以一旦污染,会影响两到三代人。

  陈能场:这个要具体问题具体分析,要看被哪种重金属污染,也要看重金属在土壤和植物之间的迁移状况如何。有个词叫“土壤植物屏障”,不同重金属在迁移过程中屏障的程度是不一样的,我们分成4类。第一类,像银、锑,即使土壤里含量再高,它处于一种不溶解状态,很少能够进入食物链;第二类虽然会有一些溶解,但是难迁移,包括汞、铅等;第三类容易迁移,但它的毒性会表现在植物身上,像铜、锰等,在影响人类之前先把植物毒害了,植物长不起来。第四类就包括镉、钴等元素,植物生长得很好,像水稻,但里面的镉已经超标好几倍了。所以不是说土壤被污染,上面的所有作物就不安全了。

  环球人物杂志:就您了解,目前全国土壤污染的总体情况如何?相比其他几个国家如何?

  陈能场:总体情况很难说清楚。有些人说是1/3、1/5,这样的数据我看毫无意义,但食品安全是一个实实在在的东西。另外,由于南方开采的金属矿比较多,大体上可以说南方的污染程度高于北方。在欧美国家,像西班牙、比利时,矿区周边的土壤和食物也有污染,只是没有像我们的祖国这么突出。因我们国家人多地少,而他们的矿区可能离居民区有几十公里,哪怕周边的污染很重,并不容易成为一个环境事件。

  环球人物杂志:您之前提到过,可以用洗土壤、换客土、植物修复等多种方法“治疗”被污染的土壤,这一些方法有啥不一样的区别?哪种效果最好?

  陈能场:这几种方法都可以把土壤整治干净,但成本等各方面是无法周全的。比如说,换客土的特点是见效快、过程慢、成本高,日本换863公顷的土壤花了33年和407亿日元(约合25.2亿元人民币)。

  现在看来,污染太重了,就可以用洗土壤、换客土;如果是中度污染,就可以用植物修复的办法;而对于轻度土壤重金属污染,能够使用有效的水分管理和土壤修复剂来控制来让稻米达标。

  环球人物杂志:重金属污染关系到很多人的健康甚至生命安全,是一件很大的事情,以一个科学家的角度来看,您对这一些地方的政府有什么建议?

  陈能场:我跟上坝所在地区有关部门也交流过,他们说这样的一个问题大家也都清楚,是个历史遗留的难题,他们的态度就是:你们要做尽管去做,但他们也帮不了什么忙。所以我都尽量避开他们,直接跟农民交流。但是,单靠我们这样的学者做实验,显然势单力薄。土壤修复到底归谁管,是环保部、农业部,还是国土资源部?他们好像都有涉及,但是都没挺身而出。

  现在,大宝山矿区的机器还在运转,重金属仍源源不断地倾注进横石河。另一方面,虽然用长香谷吸收重金属的治理模式所需费用低廉,但费用从哪来仍是个问题。在日本,修复土地的成本,国家承担约40%,污染企业承担约40%。但我国目前并无日本这样的制度。

  环球人物杂志:如今,从普通民众到政府高层,对食品安全、生态健康的关注都达到了前所未有的高度,可这方面的问题还频频出现。对此,您怎么看?

  环球人物杂志:作为一名生态专家,您在日常生活中有什么特别在意的地方吗?对公众有什么建议吗?

  陈能场:我太太喜欢贝类、生蚝等海产品,我常会建议她要适度食用。每天买回家的叶菜,我也会告诉她哪些菜可能重金属含量高些。我建议我们大家在日常饮食中,要注意丰富多样和营养均衡,富含铁、锌、钙以及膳食纤维的食物,会大大降低肠道对镉的吸收。

  另外,我要说的是,公众更加注意的是食品本身的安全,但政府和相关管理部门一定要把目光转向根源,对源头(土壤)和过程加强管控。