拿什么拯救重金属污染土壤？

蜈蚣草能富集土壤中的砷

　　专家释疑

    陈同斌：中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心主任，首席研究员、博士生导师、国家杰出青年基金获得者，是我国植物修复和智能控制生物堆肥领域的主要开创者和学术带头人。在国际上发现第一种砷超富集植物——蜈蚣草，解决了砷污染土壤植物修复的关键技术，并建立示范工程。

　　疑问一：蜈蚣草怎么发现的？

　　陈同斌的重金属污染土壤植物修复团队，从1997年开始在全国范围内进行土壤污染状况调查，1999年在中国本土发现了世界上第一种砷的超富集植物——蜈蚣草。

　　他说，在全国考察重金属污染时，发现最严重的是砷污染。像西南一些地方，有很多矿石含砷量大，对土壤的污染较重。砷是一种有毒的物质，其三价的氧化物俗称“砒霜”，能让接触者患皮肤病或癌症等。而蜈蚣草却能从土壤中大量地把砷等有毒金属吸走。

　　那么，蜈蚣草是怎么发现的？

　　“1999年以前，国内的土壤修复大多以国外已发现的超富集植物作为研究材料，如遏蓝菜。我想，在植物资源那么丰富的中国，为什么不能找到更好的超富集植物呢？”陈同斌说，湖南石门是盛产雄黄矿的地方，雄黄主要成分是砷。有砷等重金属的地方，那里的植物就有耐重金属的特质，或许能大量吸附重金属。

　　于是，课题组开始了在雄黄矿寻找这种植物。

　　在雄黄矿的调查发现，尽管当地土壤的砷含量比普通土壤高数百倍以上，但是仍有少数能够存活下来，并且长得还不错的植物。但是大家还不敢断定，这些植物就是要寻找的能吸收砷的超富集植物，因为不知道这种植物体内的砷含量是多少？即使植物体内发现砷，那又是通过根系从土壤中吸收的，还是空气飘落而至的？这一切，只能回到北京的实验室，进一步研究才能确定。

　　“通过多次考察和试验，我们发现并证实，蜈蚣草等几种植物体内的砷就是通过根系从土壤中进入的，且含量还很高，比遏蓝菜具有更好的修复效果。”陈同斌欣慰地说。

　　这就是神奇的蜈蚣草。

　　疑问二：蜈蚣草怎么“吃”掉土壤中的砷？

　　在中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心的六楼实验室里，记者见到一盆盆来自不同地方的蜈蚣草，让人惊叹的是，就是这些不起眼的绿色植物，却有如此神奇的魔力。它是怎样将土壤中的砷吸附在自己体内？从而修复土壤、净化环境。

　　“蜈蚣草是一种通过孢子繁殖的蕨类植物，幼苗育好后，移植到重金属污染的土壤中去就可以了。蜈蚣草将土壤中的重金属，通过根系，吸收到体内，并转移到地上部分。由于它对土地中砷的吸收量比普通植物高很多，一块原本污染得没法种庄稼的土地，蜈蚣草种上几年后，土壤被净化得随你爱种什么了。”陈同斌告诉记者。

　　为了缩短净化的时间，提高净化率，原本一年割一茬的蜈蚣草，还可以每年割三茬。同时，为了提高土地的利用率，在修复土壤的同时，可将蜈蚣草和一些经济作物套种。在广西，蜈蚣草就和制造工业乙醇的能源甘蔗种在一起。在其他地方，蜈蚣草还能和桑树、苎麻一起套种，为农民带来一定的经济收入。

　　疑问三：蜈蚣草“吃”了砷咋处理？

　　几年后，那些完成修复土壤任务的超累积植物咋处理？会不会造成二次污染？有没有可能回收利用？陈同斌告诉记者，真正想提炼和回收利用重金属时，量又很有限，从经济学角度考虑目前不太合算。所以，那些修复植物每年被割掉的地上部分和几年后完成修复土壤任务的整株植物，处理的方法都一样，就是焚烧，再作为危险废弃物集中填埋。焚烧后，重金属的比例就不大了，在允许的范围内。填埋后，它释放的那部分重金属的含量通过再释放已经在环境背景值的水平以下，而在背景值水平以下的重金属，一般不会显示出它的毒性。就像一般的农业土壤，均存在着重金属元素，它们之所以不产生危害是因为处于背景值水平。

　　“土壤重金属的污染不容忽视，但也不能夸大，一定要实事求是，因为有些地方的污染土壤是可以修复的。”他说，尽管超量积累植物在治理重金属污染土壤方面具有很大的潜力，但在实际中存在一些问题：如自然界中的超量积累植物不仅种属稀少，而且往往有地域分布的局限性。此外，多数超累积植物往往存在生物量小、生长缓慢、气候环境适应性差等问题。因而，寻找筛选和栽培驯化自然界中存在的超累积植物，使其能适用于实际应用，仍然是当前植物修复研究的一项重要任务。

　　■典型案例

　　用植物“吃”掉土壤中的重金属，这不是假设。在湖南、广西和云南，陈同斌的研究小组应用了，在本土条件下依靠超富集植物蜈蚣草，对土壤重金属污染进行修复的技术，改善了土壤和减少农作物中重金属超标的现象。

　　湖南：建立了世界上第一个砷污染土壤植物修复基地

　　修复前：湖南郴州苏仙区邓家塘乡因砷污染导致600多亩稻田弃耕、2人死亡、400多人集体住院，诱发严重纠纷和暴力冲突，曾引起国务院高度重视，中央电视台《焦点访谈》专门报道。

　　修复后：在田间种植条件下，蜈蚣草叶片含砷量高达0.8%，有力证明了蜈蚣草在砷污染土壤的治理方面具有极大的应用潜力。

　　广西：建立污染土地的植物修复示范工程

　　修复前：广西环江县因洪灾造成超过5000亩农田土壤被严重污染，部分土壤甚至寸草不生，这已成为广西当前最突出的环境问题。

　　修复后：建立污染土地的植物修复示范工程，目前已种植超富集植物进行土壤重金属污染修复试验，取得初步成效。   

　　云南：开展植物修复与植物采矿技术研究

　　修复前：在云南有些矿产区，采矿尾砂库换土、复垦后，土地依然存在严重的砷、铅、镉等多种重金属超标问题，种植的蔬菜和粮食重金属超标。人长时间暴露在含砷环境中可诱发癌症，高剂量砷可导致死亡。

　　修复后：研究小组在云南开展植物修复与植物采矿技术研究与推广应用，有效解决了当地严重的土壤及农产品重金属污染超标问题，提高了矿区复垦土地的利用率，保障了人民的安全健康。

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