摘要：目前, 我国农田污染严重, 国家已经出台有关法律法规, 并投入大量资金, 推动农田土壤修复产业的发展。基于此, 在归纳总结农田土壤修复产业现状的基础上, 针对农田污染修复技术尚未成熟的实际情况, 尝试提出农田土壤修复行业的发展趋势, 以期为农田土壤修复行业的良性发展提供参考意见。
关键词：农田土壤,污染,修复技术
改革开放以来, 随着我国工业化、城镇化快速发展, 污染物排放也持续增加, 致使环境污染日益严重。其中, 农田土壤污染尤为突出, 已严重威胁到粮食生产安全, 影响到可持续发展战略目标的实现。近年来, 随着人们环保意识的提升, 市场需求逐渐释放, 农田土壤修复已成为一门新兴的产业。
1 基本概念
目前, 农田土壤污染物大致分为两类, 分别为无机污染物和有机污染物[1]。无机污染物主要包括酸、碱、重金属以及盐类等。有机污染物主要包括有机农药、酚类、氰化物、石油以及合成洗涤剂等。
农田土壤修复是指利用物理、化学和生物的方法转移、吸收、降解和转化土壤中的污染物, 使其浓度降低到可接受水平, 或将有毒有害的污染物转化为无害的物质[2]。
根据修复过程中被污染土壤是否发生移位, 农田污染土壤的修复可分为异位修复技术和原位修复技术两种。根据被污染土壤在修复过程使用的技术种类, 农田污染土壤的修复可分为单一修复技术和联合修复技术两种[3]。
2 农田土壤修复产业现状
2.1 农田污染严重, 技术尚未成熟
2014年4月, 环保部与国土资源部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示, 全国土壤调查点位的16.1%受到不同程度的污染, 而农田污染比例更是超过19.4%[4]。其中, 每年因重金属污染而减产的粮食超过1 000万吨, 被重金属污染的粮食多达1 200万吨, 造成的经济损失合计超过200亿元[5]。农田是支撑人类生活与发展必不可少的物质基础, 而大面积的土地污染会严重威胁到人们的身体健康, 制约现代化农业的进一步发展[6]。因此, 迫切需要采用相关技术对污染土地进行修复。
与发达国家相比, 我国开始发展土壤修复技术起步较晚, 技术手段较简单。目前, 我国比较成熟的土壤修复技术主要是异位修复技术, 原位修复技术较少且修复技术单一、效率较低、成本较高。由于土壤形态多样且污染程度、成分各异, 现有修复技术缺乏针对性、适用性, 且大多停留在实验阶段, 工程应用实例较少, 修复技术尚未成熟[7]。
2.2 政策不断完善, 投资持续增加
2012年3月, 政府出台的《“十二五”规划纲要》将节能环保列为七大战略性新兴产业之首。其中, 土壤修复是环保产业重点发展对象之一, 并明确提出要强化土壤污染防治监督管理。2016年12月, 环保部颁布《污染地块土壤环境管理办法 (试行) 》, 明确指出土壤污染治理各方的责任, 规定土壤污染治理与修复实行终身责任制等。2018年6月, 生态环境部与国家市场监督管理总局联合发布《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准 (试行) 》, 提出将加强保护农用地土壤环境, 管控农用地土壤污染风险, 保障农产品质量安全、农作物正常生长和土壤生态环境。相关法律政策的出台规范了农田土壤修复行业, 有利于提升农田土壤修复技术水平, 进一步扩大农田土壤修复市场。
近期看来, “十三五”期间, 土壤修复产业的蓝海空间在1 200亿～6 000亿;远期而言, 整个土壤治理产业的市场规模将超过7.5万亿元[8]。土壤修复产业具有一定的生命周期, 土壤修复资金占GDP的比重也遵循相同的规律, 即先低后高, 然后回落维稳, 且越是经济发达的国家, 这种趋势越为明显。我国土壤修复产业尚处于起步发展阶段, 未来土壤修复项目势必显着增多, 市场提升空间巨大, 资金投入必然会持续增加。
3 农田土壤修复产业发展趋势
3.1 从异位修复向原位修复发展
农田土壤污染与其他类型土地污染差异明显, 主要表现为以下3点。1) 农田土壤污染面积大。统计资料显示, 全国耕地面积约1.33亿公顷, 其中仅重金属污染耕地占就总耕地面积的1/5, 污染面积巨大。2) 修复要求不同。其他用地可以考虑短时间内闲置进行有关修复, 而农田受耕作要求、农事习惯等因素影响, 受污染的耕地需要边治理边耕作[9]。3) 污染浓度较低。农田土壤污染与工业场地污染相比, 污染浓度偏低。例如, 重金属Cd污染在农田土壤中浓度约为0.163 mg·kg-1, 而工业场地中浓度约为85 mg·kg-1[10]。
异位修复技术修复周期短, 效率高, 可以彻底去除污染物质, 便于监测, 适用于污染面积较小或重污染地块[11]。但是, 在异位修复过程中需要挖掘和运输土壤, 破坏土质结构, 工程费用相对较高, 而且污染土壤在挖掘和运输过程中增加了污染土壤扩散的风险。原位修复技术投资较低, 工艺设备简单, 二次污染可能性低, 污染土壤处理后能够继续利用, 适用于边处理边使用、污染浓度不高、面积较大的场地[12]。但是, 原位修复时间较长, 修复后的土壤不易完整检测, 效果不确定, 且污染治理效果受周围环境制约。
因此, 在选择农田土壤修复方法上, 原位修复技术单位面积上投入的人力、财力较少, 人们在修复过程中能进行正常农业生产且对生产影响较小, 决定其适用于农田土壤修复。此外, 农田土壤污染浓度较低也为原位修复提供了前提条件, 所以原位修复是解决我国农田土壤污染的主要途径。
3.2 从单一修复技术向多技术联合发展
土壤修复技术涵盖学科众多, 现阶段国内对其研究深度较浅, 缺乏多技术联合应用。然而农田土壤污染物种类多样, 复合污染现象普遍, 污染组合类型复杂, 污染程度与厚度差异大, 修复后土壤再利用方式的空间规划要求不同[13], 单一修复技术已经不能满足彻底修复土壤的要求。而且单一修复技术局限性明显, 比如物理修复技术耗能高、处理成本大, 而且需要专门的设备, 只能处理小面积的土壤污染;化学修复技术处理成本高且存在二次污染的风险;生物修复技术修复过程缓慢, 场地条件和环境因素对修复效率影响较大, 修复效果不稳定[14]。
为了彻底修复土壤污染, 发挥不同修复技术的长处, 克服单一方法的缺点, 需要进一步研究, 将物理、化学和生物等技术联合运用, 如植物-微生物联合修复技术。植物-微生物联合修复技术主要是利用植物和土壤微生物之间的共存关系, 发挥各自优势, 共同修复受重金属污染的土壤[15]。研究表明, 种植紫花苜蓿和土壤微生物互作可大幅度降低土壤中多氯联苯浓度[16];根瘤菌和菌根真菌双接种能强化紫花苜蓿对多氯联苯的修复作用[17]。
结语
国家非常重视农田土壤修复产业, 随着相关政策的出台以及投资的持续增加, 我国农田土壤修复产业即将进入快速发展阶段, 市场空间巨大。然而, 当前对农田土壤修复产业发展最大的掣肘是修复技术不全面、不成熟。农田土壤修复技术的研究与推广需要大量人才, 积极引进人才并建立人才培养机制, 形成完备的人才体系, 并以此为依托建立完备的修复技术研发与推广体系, 才能提升农田土壤修复效率, 加强我国的农田土壤修复实力。
参考文献
[1]陈刚才, 甘露, 万国江.土壤有机物污染及其治理技术[J].重庆环境科学, 2000 (2) :45-49, 62.
[2]张小莎.土壤修复技术的研究与发展[J].农业与技术, 2017, 37 (1) :169-170, 172.
[3]刘志培, 刘双江.我国污染土壤生物修复技术的发展及现状[J].生物工程学报, 2015, 31 (6) :901-916.