生態(tài)安全，首先要保證源頭的安全

這是一個(gè)讓人心情沉重的數(shù)字，4月17日，環(huán)保部、國土資源部在歷經(jīng)八年調(diào)查后共同發(fā)布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示：全國土壤總的點(diǎn)位超標(biāo)率為16.1％，耕地點(diǎn)位超標(biāo)率為19.4％，中重度污染率分別達(dá)到了2.6％與2.9％，西南、中南地區(qū)土壤重金屬超標(biāo)范圍較大。

污染從何而來？首要原因被確認(rèn)為工礦企業(yè)生產(chǎn)排放的廢氣、廢水和廢渣，尾礦渣、危險(xiǎn)廢物等導(dǎo)致其周邊土壤污染尤為嚴(yán)重。近日印發(fā)的《〈湖南省湘江保護(hù)條例〉實(shí)施方案》中，“截污”的矛頭亦直指尾礦庫、渣場、冶煉與化工污染場地等重金屬污染源頭。

“湖南是‘有色金屬之鄉(xiāng)’，采選、冶煉、化工等企業(yè)的尾礦庫、廢棄物等一旦處理不好，與之伴生的鎘、砷等重金屬就會(huì)像‘腫瘤’一樣成為污染源。一遇降水，重金屬污染物被帶到附近的農(nóng)田和村莊，或隨著地表水和地下水向下游流動(dòng)，影響更大區(qū)域的生態(tài)安全。目前，湖南遭受中重度污染的耕地約有260萬畝至300萬畝，首要原因就在于此。對湘江的治理，重點(diǎn)應(yīng)控制污染源，這樣才不會(huì)進(jìn)入一邊治理一邊污染的怪圈。生態(tài)安全，首先要保證源頭的安全。”

說起重金屬污染源頭治理，中南林業(yè)科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程研究所教授、湖南綠色發(fā)展研究院副院長吳曉芙可以說有20余年的經(jīng)驗(yàn)了，他帶領(lǐng)項(xiàng)目組建立的《重金屬污染區(qū)生態(tài)修復(fù)與水環(huán)境保護(hù)技術(shù)模式》，已被列入科技部科技惠民計(jì)劃成果推廣庫，最近，又有兩項(xiàng)核心技術(shù)成果獲得國家發(fā)明專利。

“國際國內(nèi)處理重金屬污染區(qū)常用的方法是，在表層覆蓋0.5米深的土，這樣治理，重金屬殘留在礦渣中，污染擴(kuò)散沒有得到控制，土地的利用價(jià)值也很低。我們要實(shí)現(xiàn)的，除了去除土壤重金屬，還要迅速恢復(fù)植被和景觀，同時(shí)提高土地的利用價(jià)值，這才是真正意義上的生態(tài)修復(fù)。”吳曉芙告訴記者，去除土壤重金屬的途徑，一是固定（或鈍化）重金屬，將有效態(tài)轉(zhuǎn)化為無效態(tài)，使其有效濃度降低到無害的水平；二是去除土壤重金屬，通過淋洗、生物吸收等途徑，使土壤重金屬的總量降低到無害的水平。項(xiàng)目組這些年通過2項(xiàng)國際合作項(xiàng)目和9項(xiàng)國家與省部級環(huán)境領(lǐng)域的科技項(xiàng)目，就是在建立一種技術(shù)模式，兼具生物固定和生物去除功能，同時(shí)具有重建植被、降低水土流失、改善土壤生態(tài)環(huán)境等功能。

常規(guī)的植物修復(fù)技術(shù)，修復(fù)期間仍然存在由降水導(dǎo)致的重金屬遷移擴(kuò)散問題，對此，項(xiàng)目組提出了新的技術(shù)路線：應(yīng)用專用有機(jī)菌肥改良根際土壤，采用植物群落模式技術(shù)迅速修復(fù)大面積污染區(qū)的植被和景觀，運(yùn)用生態(tài)攔截凈化技術(shù)控制水土流失，阻隔重金屬遷移擴(kuò)散。

在項(xiàng)目組擁有的6項(xiàng)國家發(fā)明專利的核心技術(shù)成果中，涉及適用于南方重金屬污染區(qū)的生態(tài)攔截凈化系統(tǒng)和方法、亞熱帶地區(qū)人工濕地暖季與冷季植物套種配種方法，以及專用有機(jī)菌肥制法等物理、化學(xué)、生物治理多個(gè)層面，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)修復(fù)的復(fù)合型治理。

“在我們的生態(tài)攔截凈化系統(tǒng)，三級人工濕地單元分別把復(fù)合態(tài)的污染物、鉛鋅鎘等陽離子和鉻砷等陰離子進(jìn)行有效攔截，目前國內(nèi)外只有我們開發(fā)和應(yīng)用了這一技術(shù)。” 吳曉芙說，目前采用這套技術(shù)模式，1年內(nèi)能使土壤重金屬的生物毒性降低到正常水平，2至3年能使植被覆蓋率達(dá)到90%以上，水土流失量降低90%，處理后的出水達(dá)到國家有關(guān)地表水、地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)三類標(biāo)準(zhǔn)。在湘潭錳礦、株洲清水塘工業(yè)污染區(qū)等地1000余畝污染區(qū)示范推廣應(yīng)用中，成效顯著。

一年四季“抓得住”重金屬的植物群落

修復(fù)大面積污染區(qū)的植被和景觀需要大量特殊種苗，卻難以在市場上買到，這時(shí)候，環(huán)境治理專家“變身”為植物學(xué)家，自己動(dòng)手建立抗污染植物資源庫。

“我們的選擇要兼顧兩個(gè)方面，一是一年四季都有植物在起作用，二是針對不同的礦區(qū)，要找到吸收重金屬的特別樹種和配置適用的有機(jī)菌肥。這就有點(diǎn)像醫(yī)生開處方治病，首先是藥不能斷，其次是藥要有針對性。”項(xiàng)目組研究人員介紹說，如果一年中前三個(gè)季度植物修復(fù)技術(shù)運(yùn)用正常，可一到萬物凋零的冬季，植物也“冬眠”了，治理的效果就會(huì)大打折扣。“只有構(gòu)建一年四季都‘抓得住’重金屬的季相植物群落，才不怕水土流失。”

中南林業(yè)科技大學(xué)生命科學(xué)院副院長王平告訴記者，項(xiàng)目組在重金屬污染區(qū)調(diào)查收集135種生態(tài)修復(fù)植物，通過盆栽實(shí)驗(yàn)，確定了52種建群植物用于重金屬污染治理，“哪一種植物在污染環(huán)境下生長得很好，對重金屬富集量大，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，就是我們選擇的對象。52種植物中，有先鋒植物、用材植物，也有工業(yè)原料植物、能源植物與景觀植物等，‘多兵種’作戰(zhàn)，構(gòu)成季相植物群落。”

“這五大‘生態(tài)－經(jīng)濟(jì)型’植物種類，沒有一類植物是用來吃的，就是防止它進(jìn)入我們的食物鏈。只要不進(jìn)入食物鏈，我們完全可以讓它發(fā)揮更大的作用。”吳曉芙還提到，52種建群植物中，大多數(shù)都有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，能讓當(dāng)?shù)乩习傩赵黾邮杖�。目前，�?xiàng)目組在東江水庫水源地的鉛鋅尾礦庫，就建立了50畝種有烏臼、光皮樹等能源植物的生態(tài)修復(fù)示范工程。

最近，項(xiàng)目組又有一項(xiàng)泡桐樹專用肥制法獲得了國家專利，這一類專用有機(jī)菌肥，在起著什么作用呢？研究人員發(fā)現(xiàn)，在不同礦區(qū)，總有相應(yīng)的微生物抗重金屬污染的能力特別強(qiáng)，對鈍化重金屬起著重要的作用，“我們就要分離出這樣的微生物菌株，培養(yǎng)成菌劑，再與適合不同樹種的肥料結(jié)合制成有機(jī)菌肥。”吳曉芙告訴記者，這種菌肥，除了向植物供肥，相關(guān)的化學(xué)物質(zhì)和抗污染菌種還能固定吸附住重金屬，抑制植物對它的吸收，促進(jìn)植物的生長。“今年準(zhǔn)備申請針對污染場地類型配置的植物群落模式的專用有機(jī)菌肥專利。”

在項(xiàng)目組建立的30000平方米抗污染植物資源庫，記者看到，同樣種植在被污染土壤里的植物，施用了有機(jī)菌肥的，枝繁葉茂，與沒有使用菌肥的植物呈現(xiàn)出很大的生長差異，重金屬對植物的毒害降低了很多。無論是確立建群樹種，還是研制有機(jī)菌肥，項(xiàng)目組每年都要從礦區(qū)運(yùn)回五六噸礦渣到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行盆栽實(shí)驗(yàn)。

 生態(tài)治污，保護(hù)水環(huán)境

用于治理重金屬污染礦區(qū)的三級人工濕地處理系統(tǒng)，源于項(xiàng)目組用來處理城市污水的人工濕地技術(shù)，自2009年起，吳曉芙帶領(lǐng)的項(xiàng)目組作為技術(shù)顧問，開始指導(dǎo)長沙洋湖人工濕地污水處理系統(tǒng)和洋湖濕地公園建設(shè)。

“洋湖濕地公園的最大特色是利用生態(tài)技術(shù)深度處理城市污水，使洋湖、含浦片區(qū)52平方公里污水變廢為寶。”王平告訴記者，湖南洋湖再生水廠作為國內(nèi)首家生態(tài)再生水廠，運(yùn)用生態(tài)工藝處理城市生活污水，不僅運(yùn)營成本降低60%以上，現(xiàn)每天可為濕地公園提供2萬噸景觀用水，為片區(qū)提供2萬噸中水，用于生產(chǎn)和綠化等。

“我們對水環(huán)境保護(hù)的研究，可以上溯至上世紀(jì)90年代初，那時(shí)候我就跟著吳老師著手株洲環(huán)境污染治理。”王平告訴記者，湘江治污，株洲是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，1990年，吳曉芙從挪威留學(xué)歸國后，于1995年啟動(dòng)了中挪合作株洲市環(huán)境工程項(xiàng)目。項(xiàng)目組建設(shè)了包括污水處理廠、直飲水廠等在內(nèi)的3個(gè)示范工程，在它們的帶動(dòng)下，株洲的污水處理廠這些年來由1個(gè)增加到4個(gè)，日處理污水能力也由1萬噸增加到幾十萬噸。

“不管是重金屬污染區(qū)的生態(tài)治理，還是城市污水的安全處理，最終都?xì)w結(jié)為對水環(huán)境的保護(hù)，水是生命之源。”吳曉芙提到，他們正在實(shí)施的科技部“十一五”科技支撐項(xiàng)目，即資興東江水庫水源地鉛鋅礦區(qū)廢棄地植被生態(tài)修復(fù)與安全屏障建設(shè)技術(shù)試驗(yàn)示范，就是對我省戰(zhàn)備飲用水源庫的提前治理和保護(hù)。

“東江水庫，儲水量是洞庭湖的一半，是我省的戰(zhàn)備飲用水源庫，對水質(zhì)的要求非常高。可你看這條小溪，是東江水庫的水源地之一，可岸邊像小山一樣的礦渣，你能想象它對水源的污染嗎？”吳曉芙指著一張照片告訴記者，像這種尾礦渣，在東江水庫的水源地不止一個(gè)，構(gòu)成了巨大隱患。“我們正在其中一個(gè)礦區(qū)建立了生態(tài)攔截帶，種植了能源植物，若治理效果顯著，就可以推廣。”

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