中科院地理所：植物治土 提速在即

　　在不久前舉行的國家“十二五”科技創(chuàng)新成就展上，一種叫做“蜈蚣草”的植物給人們留下了深刻印象。它是中科院地理所環(huán)境修復(fù)中心陳同斌研究員經(jīng)過大量野外篩查和試驗驗證后發(fā)現(xiàn)的“寶貝”，種植、收割這種超量富集重金屬的特異植物，每年可帶走土壤10%至18%的重金屬，3年內(nèi)即可使輕微污染的農(nóng)田恢復(fù)到國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)允許的水平。

　　在土壤污染形勢日益嚴(yán)峻的今天，這么有價值的發(fā)現(xiàn)如何實現(xiàn)從工程應(yīng)用到產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展？剛剛出臺的《土壤污染防治行動計劃》對像“蜈蚣草”這樣的土壤修復(fù)技術(shù)將會產(chǎn)生什么樣的影響？

　　“吸毒神器”的前世今生

　　利用某些特異植物來大量富集和移除土壤中的重金屬等污染物，是當(dāng)今頗受關(guān)注的植物修復(fù)技術(shù)。

　　早年，陳同斌將研究目標(biāo)鎖定在砷，一方面，由于我國有色金屬礦產(chǎn)資源豐富，砷的儲量占世界范圍的70%，礦山開采和冶煉容易造成砷污染；另一方面，國際上報道重金屬超富集植物有300種，但并沒有發(fā)現(xiàn)砷的超富集植物。

　　結(jié)合地理學(xué)、地球化學(xué)、植物學(xué)、土壤學(xué)、生態(tài)學(xué)等多學(xué)科交叉知識，陳同斌判斷，在我國南方地區(qū)有可能存在能夠大量富集砷的超富集植物。他們通過兩年多的大量植物采集、室內(nèi)分析和盆栽試驗，對2000多個礦區(qū)植物樣本的砷吸收、富集和轉(zhuǎn)運(yùn)能力等進(jìn)行了篩選。

　　1999年，陳同斌課題組發(fā)現(xiàn)了世界上第一種砷的超富集植物——蜈蚣草，其砷富集能力是普通植物的20萬倍。2002年2月，《砷超富集植物蜈蚣草及其對砷的富集特征》一文在國內(nèi)著名期刊《科學(xué)通報》以封面論文形式發(fā)表，被該刊評價為“推動植物修復(fù)領(lǐng)域迅速發(fā)展的里程碑”。

　　2001年，在國家“863”計劃、“973”前期專項和國家自然科學(xué)基金重點項目的支持下，陳同斌帶領(lǐng)課題組在湖南郴州建立了世界上首個砷污染土壤植物修復(fù)工程示范基地。在種植蜈蚣草1年之后，土壤的砷含量下降了10%，而收割的蜈蚣草葉片砷含量高達(dá)0.8%；3年后，土壤砷含量進(jìn)一步下降了30%左右；修復(fù)5年后，土壤砷平均含量達(dá)到《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618—1995）的要求，修復(fù)后農(nóng)田可以安全地種植普通農(nóng)作物。

　　由此發(fā)端，經(jīng)過近20年土壤修復(fù)領(lǐng)域的研發(fā)，陳同斌團(tuán)隊根據(jù)污染程度建立了一系列修復(fù)技術(shù)，包括植物萃取技術(shù)、活化劑強(qiáng)化植物萃取技術(shù)、植物阻隔技術(shù)、鈍化技術(shù)以及超富集植物—經(jīng)濟(jì)作物間作技術(shù)。伴隨砷污染土壤植物修復(fù)技術(shù)的研發(fā)，其應(yīng)用逐漸推廣到云南、廣西、河南、河北和四川等10個省份的砷、鎘污染耕地修復(fù)，開創(chuàng)了環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的一個新方向，為土壤污染修復(fù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。

　　“治污利器”鋒芒乍現(xiàn)

　　蜈蚣草的研究與工程化應(yīng)用是我國土壤修復(fù)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個縮影。我國從“十五”期間開始研發(fā)土壤污染治理與修復(fù)技術(shù)，特別是“十二五”以來，在重金屬污染防治專項資金支持下，初步建立了針對不同土壤污染物、污染程度、土地利用類型等的土壤污染治理與修復(fù)技術(shù)，它們的發(fā)展路徑與蜈蚣草的研發(fā)與應(yīng)用相仿。

　　找到了“吸毒神器”并不意味著就能成“治污利器”——

　　蜈蚣草在中國有廣泛的自然分布。一開始，包括陳同斌在內(nèi)的研究者都沒有意識到它的大量繁殖會是一個難點。始終上不去的存活率引起了科研人員對這個問題的重視。陳同斌他們隨即在蜈蚣草育苗參數(shù)上進(jìn)行了大量的研究，保證了育苗的存活率，并進(jìn)一步開展大量工作來縮短育苗時間，建立了蜈蚣草的快速育苗技術(shù)，并不斷降低其育苗成本。

　　如何處置含有高濃度砷的蜈蚣草收獲物是另外一個難題。為此，陳同斌團(tuán)隊建立了一套超富集植物安全焚燒設(shè)備，焚燒之后超富集植物收獲物能夠減容95%左右。此后他們又研發(fā)了在焚燒過程中添加固定劑的技術(shù)，尾氣中重金屬等各項指標(biāo)完全達(dá)標(biāo)，焚燒后的灰燼還可以提取有價金屬或作為危險廢物進(jìn)行安全填埋。

　　近年來，一批像“蜈蚣草”這樣的土壤修復(fù)技術(shù)進(jìn)入工程示范階段，一批自主研發(fā)和國外引進(jìn)的技術(shù)設(shè)備和修復(fù)材料也開始進(jìn)入試驗階段，一批耕地土壤污染治理與修復(fù)試點項目和污染地塊修復(fù)工程項目開始啟動。與此同時，從事土壤污染治理與修復(fù)的咨詢機(jī)構(gòu)、專業(yè)修復(fù)和配套服務(wù)企業(yè)的數(shù)量急劇增加，土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)和市場得到了迅速發(fā)展。

　　數(shù)據(jù)顯示，土壤污染治理與修復(fù)企業(yè)從2010年的10多家增加到近1000家，從業(yè)人員從約2000人增加到近1萬人；項目數(shù)量累計達(dá)300多項?？傮w來看，在技術(shù)儲備、人員隊伍等方面，基本具備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。

　　“與發(fā)達(dá)國家和地區(qū)相比，我國土壤污染防治工作起步較晚?？傮w上看，土壤污染治理與修復(fù)技術(shù)研發(fā)和工程化應(yīng)用落后于發(fā)達(dá)國家和地區(qū)。”環(huán)保部南京環(huán)科所林玉鎖說，相對于國外土壤修復(fù)已有40年至50年的歷史而言，我國土壤修復(fù)技術(shù)研發(fā)和工程化應(yīng)用只有短短10多年時間，目前大多還處于起步階段。