土壤净化尚欠技术东风
环江毛南族自治县是中国广西壮族自治区河池市所辖的一个自治县,如今走在这里的乡间小路上,可以看见郁郁葱葱的桑园,齐刷刷的红麻长得像树一样高,东南景天的幼苗沾着雨露,展示着勃勃的生机。
然而10年前,一场严重的自然灾害曾让这里的农民痛不欲生。
2001年6月10日,大环江上游遭遇百年一遇的暴雨,导致尾矿库被冲垮。历年沉积的废矿渣随洪水淹没两岸,大量酸性物质和重金属将两岸万亩良田尽毁。据当地农民回忆,当时洪水过后,土地“硬得用铁锹都插不进去”。
2005年,中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心主任陈同斌研究员应环江县委、县政府的邀请,赴污染现场考察农田污染状况,并带领团队进行土壤修复试验工作。2006年1月,研究团队基本查清了污染现状。2007年,在国家“863”课题的支持下,又进一步联合中科院生态环境研究中心、广西大学等单位开展成套技术研究。通过4年的修复,土壤中砷、铅、锌和镉等重金属活性和环境危害大幅度降低,原来寸草不生的污染农田恢复了生产能力,可以种植甘蔗、桑树、苎麻等经济作物。这项工程是我国修复面积最大的污染农田治理工程,也是土壤修复行业第一个国家级产业化示范工程。
然而,这样的示范工程,在国内也是屈指可数的,作为一个新兴的产业,土壤修复在国内还面临着严峻的技术考验。
土地修复技术处在起步阶段
我国的土壤修复技术到底是什么样的发展状况呢?
早在2008年第一次全国土壤污染防治工作会议上,国家环保总局局长周生贤曾表示:“我国土壤污染防治的科技能力还很薄弱,有许多地市甚至连土壤‘有机毒物’和持久性有机物的检测设备都非常缺乏,对重金属的检测、监测能力也不够完善;土壤污染治理和土地修复技术更是还处在起步阶段。”
几年过去了,情况并未好转。2012年5月,中国科学院地理科学与资源研究所、环保部南京环境科学研究所、中国环境科学研究院共同主办了“2012重金属污染土壤治理与生态修复论坛”,这次论坛上传递出我国土壤修复的一些重要信息。
与会专家指出,“我国在污染土壤修复理论和技术体系的建立方面取得很大进步,有些方面已经取得突破性进展。但总体来看,我国污染场地修复技术尚不成熟,目前在国内应用较多的,是见效很快、投资巨大的焚烧和阻隔填埋。原因很
简单,房地产开发商等不及,要求在短时间内解决场地的污染问题,于是就‘大规模挖土换土’。”
中科院地理所环境修复中心主任陈同斌在接受记者采访时也表示,“土壤污染修复在我国应该说还处于研发阶段和产业化初期阶段,适用的修复技术十分缺乏。”
据了解,近年来,在国家重大科技计划的支撑下,我国开展了多个类型场地的修复技术设备研发与示范项目。尽管土壤修复技术很多,但实际上,经济实用的修复技术很少。
据中国农业科学院农业资源与农业区划研究所研究员白由路介绍,当前土壤修复的治理技术主要分为三个大类,一类是净化技术,即通过植物如蜈蚣草和东南景天等来修复污染土壤;一类是钝化,也就是通过海泡石等矿物吸附重金属元素;还有一种是避害,就是用“客土”来转换污染土壤。目前国内使用比较成熟的技术主要是异位处理处置,包括挖掘-填埋处理和水泥窑焚烧处置技术等。还有相当一部分修复技术与设备在研究开发之中,如生物修复技术和气相抽提技术等,特别是
一些原位的修复技术,还处于试验和试点示范阶段。
国际上看,土壤污染修复技术研究起步于上世纪70年代后期,在过去的30多年中,美、日、澳等国纷纷制定了土壤修复计划,投巨资用于土壤修复技术与设备的研发,积累了丰富的现场修复技术与工程实践经验。
与欧美等发达国家相比,我国土壤修复技术和装备研发薄弱。污染场地修复属生态学、土壤学、微生物学、生态毒理学、环境化学、工程学等十几个学科交叉融合的领域,是当前整个环境科学与技术研究的前沿。而我国的污染场地修复技术大部分仍停留在实验室研究阶段,工程应用很少;特别是经济、安全的原地修复和生物修复技术,更是少之又少。
尚无可以推广应用的修复经验
据了解,土壤修复工程的效果受当地土壤、气候、水文等自然和社会经济条件影响,选用修复技术和工程设计时要因地制宜。也就是说,一个项目在此处的成功,并不意味着这个项目就可以广泛地推广。
就拿陈同斌的研究团队在广西环江的这个示范性工程来说,这个项目在广西环江无疑是非常成功的,但是,这个项目并不能全方位地移植到其他地方去。
据陈同斌的研究团队介绍,该项目采取的一个非常成功的植物修复手段是种植蜈蚣草,蜈蚣草吸收土壤中砷的能力超过普通植物20万倍,一次种植可多年收成,且每年可收割三次,在吸附了大量重金属后,就地焚烧,整个处理过程经过严格的工艺化控制,不但在蜈蚣草焚烧过程中砷的挥发得到有效控制,且降低了污染土壤重金属的扩散,阻隔重金属进入食物链,以免带来二次污染;示范基地也种植了另一种草本植物——东南景天,其对土壤中的镉有很强的吸附力。
蜈蚣草的生物量高,长势好,而东南景天相对矮小,生物量稍弱,但是对镉的伏击能力比较强。因两种植物所富集的重金属物质种类不同,所以在基地都种植,从示范结果看很成功。
尽管环江项目积累的经验提供了一种成功的治理思路,但将其移植到其他地区,具体的技术参数还需因地制宜,进一步优化。比如,蜈蚣草在北方冬季难以生存,需要专门为其建设大棚进行育种等,由此增加了修复成本和操作难度。
此外,在三角瓶和盆栽实验中得到的结果与工程的实际情况往往存在很大的差距,研发出来的新技术还必须通过工程实践进行检验。例如利用蜈蚣草进行盆栽和小规模试验时早已取得良好的效果,但是要大规模应用到修复上百亩的污染农田,则需要掌握相应规模的植物育苗、养护管理等配套技术。
因此, 有专家表示, 虽然国内试验、运用了多种修复方法,但迄今为止,在国内的场地污染修复领域,还没有一个完全的成功案例。在微生物、植物等修复领域,也尚无可以推广应用的修复经验。同时,我国修复的设备和药剂还大部分依赖进口,国产化率不高,致使修复成本偏高,自主化率低。
产学研合作明显不足
一个修复企业必须要有一个好的技术支持依托,一项好的技术也需要依托企业来进行产业化。如果说土壤修复技术上的匮乏是制约我国土壤修复产业发展的一大障碍,那么,产学研之间缺乏有效的合作则是另一个影响产业发展的重要因素。
产学研之间合作匮乏的首要原因是专业人才的缺乏,据了解,目前许多从事土壤修复工作的人员并非科班出身。北京建工环境发展有限责任公司总经理杜郁表示,前几年,中国所有高校几乎没有土壤修复的专业设置,而中国学术界也只是从上世纪80年代才开始研究这一课题——造成的直接后果就是人才奇缺。目前,从事土壤修复这一领域的都是从水系、空气、垃圾、噪音等方面的专业人才“转型”而来。
其次, 土壤污染研究的科研项目少,研发成果少是目前中国土壤修复行业存在的问题。据中国环境科学学会秘书长任官平介绍,目前中国对大气、水体的污染研究很广泛,成效显著,但土壤污染和修复方面的科研成果则相对很少。由于高校和科研机构在这方面的投入不大,而成熟的企业也因为无法获得国产化的技术和装备,不得不花高价从国外购进设备和技术。
不过,近两年随着土壤修复产业的升温,这一状况已经有所改观,2011年11月,北京建工集团与清华大学联合成立污染场地全修复产学研平台,这一平台专门针对污染土壤修复技术和装备研发薄弱的现状,研究开发适应中国国情的污染场地修复技术和设备体系,业内专家共同认为,通过企业主导项目,与院校合作进行项目研发,将两者资源优势互补,是中国发展污染场地修复的一个良好的开端。
本土化是大势所趋
记者了解到,发达国家的环境修复产业起步较早,发展较快。美国、日本等国家的土壤修复产业可以占到本国环保产业市场份额的30%~50%,产业相当成熟。但我国土壤修复市场缺乏一批具有自主研发能力的大中型修复企业,尚未构成以修复企业为主的场地调查、风险评估、修复设计、修复工程、规划开发的良性产业链条,因此无法形成规模效应。
目前,资金问题还不是制约土壤修复产业发展的瓶颈问题,很多时候是由于技术储备不足、工程经验欠缺和和时间太紧迫而难以达到预期的修复效果,工程技术的研发和完善仍然有较长的路要走。
而土壤修复又是一个非常本土化的产业,据了解,污水处理等环境领域也许容易引进国外的先进技术,但土壤的一个重要特征是空间变异性大。有国外企业曾经发现,伦敦奥运场地的污染土壤修复技术,未必适用于北京的土壤修复。不仅如此,国内的地域差异也比较大。由于气候、土壤不一样,在深圳能用的技术,在北京却不一定能用。
由于土壤和其他自然地理条件的差异性,要求土壤修复技术必须本土化。因此,在修复领域,发展适合国情的修复技术和工程设备对修复产业的健康和快速发展至关重要。
中国土壤污染的复杂性使得更多的国内专业人士意识到,国外的技术本土化及自主技术研发才是行业发展的正确路径,设备、修复药剂等等产品全部依赖进口,有时并不能取得很好的效果。目前已有一些企业也意识到这一点,国内土壤修复产业的龙头企业北京建工环境公司目前正在建设污染土壤处置中心,组建该中心的目的,就是要通过自主创新,开发本土化的技术、设备及药剂对污染土壤进行处置。而北京市勘察设计研究院有限公司在北京东南郊某化工厂修复工作中研发的土壤气相抽提修复技术,填补了国内相关领域的空白,这一技术简单地说就是通过修复设备增强污染土壤中的空气流动,使得挥发性污染物随着空气被抽提出土壤的一种加速污染物挥发的物理手段,这种本土企业的努力也让行业看到了未来发展的希望。
而2013的全国两会上,全国政协副主席、科技部部长万钢表示:“下一步要注重大气和土壤污染防治科技创新扶持”。这无疑是给技术体系缺乏的土壤修复产业注入的“强心剂”。随着从政府到民间对土壤污染认知度的进一步提高,相关的后续举措将会陆续出台,这是为子孙后代创造一个可持续发展空间的重大民生工程,拯救受伤的土壤已刻不容缓,毕竟,大地“母亲”的肌肤已经到了该“疗伤”的时候。
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