观点
我们现有的土壤污染修复治理技术也许可以部分和暂时解决“土十条”对土壤风险管控的需求,但长期性怎么样?连续性怎么样?今年有效,明年会怎么样?
当前的土壤修复和治理技术还并不能满足国家应对不同类型土壤修复的需求。我们目前对土壤修复的技术储备还远远不够。未来的土壤污染修复需要更多学科的交叉融合,需要治标,更需要治本......
——源自仇荣亮老师的一段话
问:仇老师好,细算了一下,您接触土壤学从1983年开始到现在也有30多年的时间了,但您说对土壤学依然还是一个黑箱?
仇荣亮:有人说土壤科学在未来会是最后一块产生科学突破的领域。我们对土壤还没有搞清楚的东西太多了,它的确还是一个黑箱,它还有很多很多空间让我们去发现,去研究。
因为在地球系统的圈层里面,土壤是特别关键的一个层。我们会发现,土壤其实要与大气不断发生各种气体交换,土地利用方式会直接影响大气环境,影响碳循环,影响全球变化。土壤也是很多污染物质最终的受体。大气和水体污染物绝大多数会进入土壤,而土壤污染同时也很可能影响区域大气环境或者水体环境,因此土壤圈是特别重要、特别关键的圈层。
所以我们对土壤的认识和了解,不能单就土壤而土壤,我们需要在整个大的环境体系中去系统地了解它的行为、它的功能、了解它在整个环境体系中可能产生的各种相互作用和过程。
那么不能单独去认识土壤,也同样不能单独去认识水,不能单独去认识大气。它们之间是密切相关的。目前对于土壤学研究而言,需要强调多学科的融合和交叉,这种交叉和融合对于认识土壤环境问题进而解决土壤环境问题来说很重要。
问:假如单独去认识土壤、大气、水其中的某一个,会出现这其中的某一个问题的过度放大吗?
仇荣亮:我想是会的。这里其实我想说的是如果我们从整个环境领域系统来看的话,有很多物质,它的确是资源,但是如果放不对地方,它就是污染。比如,氮磷放入水体当中它是污染物质,放入土壤当中它是营养物质。再比如,金属你放到土壤当中,它是污染物质,但是金属其实是特别重要的资源,我们的生活很多地方都离不开,没有金属你的手机都运行不了。所以这里面我们一定要知道的是,所谓的污染其实是放错了位置的资源。只是我们没有恰当的使用、没有恰当的管理、没有恰当的处理。
如果单就某一个体系而言,有时我们自己会过度放大它的问题。这样带来的问题是,我们在认识它的时候就不够全面,在解决它的时候,提出的方法和手段也会片面和不系统。比如就土壤而言,土生万物,土壤的农业生产功能是土壤的关键功能,但从生态系统的功能来看,土壤环境除了生产功能之外,还需要考虑它的调节功能、支持功能、文化功能和社会功能等,只有从大的生态系统功能的角度来看待土壤圈的作用与功能,我们的解决方法也才可能比较系统与全面。
问:现在的问题是什么?按您所讲,我们现在对土壤污染的治理技术还不能满足国家对土壤污染修复和治理的需求,还未治本?
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仇荣亮:是的。现在的问题可以从两个方面来说,一是从科研本身来说还需要研发新的能治标治本的方法。在我们现在还没有研发出更好办法的时候,只是找到了相对有效的方法,但是很多时候并不能从根本上解决问题,并没有解决源的问题,本的问题,它只是治标。我们现在采用的一些土壤污染修复治理技术也许可以部分和暂时解决“土十条”对土壤风险管控的需求,但长期性怎么样?连续性怎么样?今年有效,明年会怎么样?比如我们用化学钝化的方法,在固定的同时,重金属还可能再活化,污染还可能会有弹性和反复,可以说还并没有完全解决土壤污染的问题。因为毕竟就目前广泛采用的农田重金属钝化技术而言,重金属还在土壤里面。
第二点也就是实践中出现的问题。有时遇到土壤污染问题,政府也好,企业也好,社会也好,往往会比较急功近利,留给研发和实践的时间太少,导致很多修复工程只是片面地去跟踪、模仿,导致采用的技术往往流于简单,缺少系统性和针对性,有时候不仅无效,甚至导致污染扩散,引起更大的问题,这样甚至会对土壤修复行业带来毁灭性的影响。因为简单、片面的跟踪与模仿有时不仅无法修复土壤,更会严重打击原创性研究的积极性,阻碍技术的发展。所以我认为需要真正重视技术原创研发工作,这个问题很重要,会影响未来土壤修复理论与产业的发展。
另外,在土壤污染修复行业,还需要强化产学研的合作。比如大专院校,可能不太关注研究落地的问题,而对于公司来说,对于修复理论与技术研发方面的研究相对比较少,所以针对土壤类型的空间变异性,土壤性质的复杂性,土壤污染物的单一与复合型,土壤修复目标的差异性等开展系统的技术研发储备,并通过产学研结合提升行业的技术水平,未来才可能真正满足国家对于对于土壤污染与修复的需求。2016年11月,我在参加中澳2016年科学、技术与商业化创新论坛期间,就明显感受到产学研结合的重要性,以及科学技术革新对土壤污染修复产业可能产生的巨大推动作用。
问:从土壤污染修复与治理的技术角度讲,怎样算治本?怎样算治标?
仇荣亮:比如我们2001年在国家863项目支持下,最早在广东大宝山开始土壤重金属污染土壤修复的研究工作时,只是单纯地从植物吸收或者植物阻隔的技术手段方面想解决局部的土壤重金属浓度超标引起的土壤污染问题,但这种头疼医头脚疼医脚的方法并不能从根本上解决问题。
大宝山矿区
经过十多年研究,发现要根本性解决这个区域性土壤重金属污染问题,需要开展矿区源头生态恢复与重建,尾矿生态修复与资源化综合利用,矿山清洁生产工艺、酸性废水处理,种植模式改变与修复植物选育等等一系列系统工程,只有综合考虑区域性环境问题与方案,才可能真正治标治本,真正解决土壤污染问题。
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问:对待当前我们的土壤污染问题,您说我们需要针对性强的进行原创研发方案?
仇荣亮:是的。我们国家幅员辽阔,土壤种类丰富,土壤性质差别很大、土壤污染的种类和组合也很多,污染的浓度从高、中、低角度讲也完全不一样,还有就是土壤的功能,就是修复之后它用来干什么,这个也会有很大差别。因此我们对土壤修复的技术方法,修复的时间、对污染物控制的难度与程度等等也会有巨大差别,同一种技术方案在不同区域产生的效果可能有天壤之别。
另外,单一的修复体系往往效果不佳,因此往往需要多学科结合的综合性的修复技术研发。我们团队前期在矿山以及周边农田的修复体系中,发现单一的植物修复体系可能发挥作用,但效果并不是很明显,后期一方面加强了化学-微生物-植物联合修复体系的研发,另一方面针对不同污染修复体系与污染特点,研发了很多针对性强的原创性组合技术,取得了很好的效果,2013年开始成功应用于广东清远污染农田的大规模修复工程实践。这些原创性的研究工作一方面整体提升了我国土壤污染修复的研究水平与国际地位,同时也很大程度上推动了我国土壤污染修复的技术应用与工程示范。
问:目前从农田土壤污染来看,问题比较集中或者更急切需要进行修复和治理的是低污染区?您在进行农田土壤污染技术研发的时候,具体是怎样的情况?您是怎样的思路呢?
仇荣亮:我经常强调一个观点,对于我们国家而言,低污染土壤引起的环境风险可能更大。因为相对来说,由于土壤污染不是很重,粮食蔬菜等农作物还可以生长,导致了重金属污染的食物链转移,这样就会带来食品安全的问题,因此产生比较大的环境与健康风险。
十多年前,我们刚开始在大宝山做农田土壤修复也是简单地单纯从土壤着手,怎么样去通过土壤调理,去控制金属被农作物吸收,就是单从土壤的角度上采用化学改良剂,通过调节酸碱度,改变物理化学特性,固定金属离子等等做了很多修复工作。但是在后期,我们发现这样做是远远不够的。我们发现,很多地方,一旦拓宽了思路,就会有很大变化。比如筛选低吸收农作物品种,调整土壤营养,调节水分,改变土壤氧化还原状况,通过特殊微生物菌肥等等一系列技术组合,取得了很好的效果。
大宝山排土场修复后
目前我们还在思考,未来如果我们从多学科交叉的角度在品种选育、新型修复材料研发、新功能微生物筛选等等方面去综合研究土壤污染问题的话,也许会产生革命性的新技术。我认为土壤污染治理研发的空间还是很大的,而目前国内在这方面的技术储备还远远不够,还满足不了我们国家各种不同类型的土壤污染修复需求。
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问:那么如果这种多学科交叉,系统性、综合性强的技术体系成功诞生,对于企业来说,是否就可以跟进和推广使用了呢?
仇荣亮:可以,但一定需要因地制宜,不能一味照搬。土壤环境跟水、气环境不同的是,土壤的空间变异性特别大,从南到北,土壤理化与生物学特性差异特别大,换一句话说其实是需要我们的所有研究工作,从实验室到田间需要更扎实、更踏实,更有针对性,需要针对区域性的气候,植物、土壤类型以及污染特点,才能够筛选出比较合适、恰当的技术组合和技术体系。
世界上围绕土壤污染问题的新研究成果越来越多,但应该认识到这样的研究再多,也很难直接照搬照抄。中国有中国的污染特点和研发需求,我们需要针对区域性土壤污染的特点,结合国家的整体规划和需求,去进行技术的研发和储备,这个对于土壤污染修复的未来很重要。目前中国的土壤污染问题也受到了广泛的国际关注,这个时候中国科学家有责任也应该有信心面对国家需求,针对我国农田土壤污染问题,找到合适的解决途径和方法。
问:您2011年开始在江西进行稀土矿的土壤污染治理,目前看,是成功的?
仇荣亮:稀土矿的修复应该说在国际上还比较少有成功的案例,它与重金属土壤污染是不同的。我们最早开始调查采样应该是在2010年,当时满目疮痍,触目惊心。有几百平方公里甚至更大,它是星星点点连成片,片与片之间又有间隔,整个赣南和粤北,是挺大面积的。
赣州废弃稀土矿山
在稀土矿污染修复当中,我们当时比较关心的是它到底还能不能恢复植被?怎么恢复植被?但同时发现,可能需要同时关注稀土矿开采过程当中引起的水体氮污染问题,以及稀土矿区由于表土剥离导致的严重水土流失问题。在这些问题基本得到解决后,我们目前的关注重点一是修复体系的长期性与经济性,就是如何在解决土壤污染修复的同时能产生良好的经济效益。这个过程当中,我们需要进一步考虑怎么恢复土壤的生产功能,如何强化土壤的水土调节功能,就是能不能恢复它的生态多样性,让土壤恢复到原来的健康状态,可以调节水资源,可以改善水质量,可以涵养水源等等土壤生态系统服务功能。
另外,稀土是国家战略资源,如何将污染土壤中的稀土综合利用,也就是如何通过稀土植物采矿的方式,将污染场地的稀土资源化,是很有挑战性的课题。 这里就需要多学科的知识,需要土壤学家,需要生态学家,需要固废资源化的学者,需要研究环境毒理的专家,还有水环境方面的专家,当这些多学科组织起来以后,我们所提出的解决方案整体上就会比较系统、比较全面。
问:在江西这块稀土矿的土壤污染治理,至今还是您自费投入?是因为觉得这样的修复有价值?因为可以预测到现在成功的景象?
仇荣亮:并没有预测。当时我们自己投入,一个是科学上的好奇,再一个就是作为土壤科学工作者的责任吧,所以我们六年来在没有课题支持的情况下也一直坚持到现在。比较开心的是我们目前找到了多种比较好的修复技术模式和不同的针对性组合方案。
赣州稀土矿山-治理后
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可以说到目前为止,大规模做成功的真的很少。在这里我们还是很开心的。至少有20多个国家的科学家到现场来看,这种全链条的模式也得到了高度认同。 我们通过整个生态系统的恢复的综合性模式,源头上水土流失的调控、生态的防治、有经济价值的土壤生产功能的恢复,整体的生态循环利用,另外,我们也比较成功地研发了生物质稀土的综合性利用技术,这里面申请了一些国际专利。那么这些全链条的技术储备,我想对将来我们国家稀土矿区的修复以及未来稀土的开采模式会形成比较系统的技术支撑。
问:您提到比较多的是土壤学需要多学科交叉和融合,听您的技术思路和案例,也是按照多学科的交叉融合,带出系统性、全面性地解决土壤环境问题的方案,并且能看到对土壤污染修复工作所带来的实际作用。但您也讲到,在整个环境学科领域里面,对土壤学并不太关注或者说并不太重视?那么土壤学在环境学科领域中它的重要性在哪?土壤学多学科交叉工作如何做起来呢?
仇荣亮:土壤可以说是地球的皮肤,也是地球圈层中的最关键与最核心的圈层。我本身学的是土壤学,其后一直从事环境科学与工程学科的教学科研。说实话,目前环境科学与工程领域对环境土壤学的关注和人才培养还远远不够,目前在整个学科的人才培养方案当中涉及到的土壤环境与修复方面的内容也比较少,在很大程度上导致了我们人才培养的数量、质量包括知识面,跟我们现在国家对土壤污染修复领域的人才与技术需求对应不上。
这里面很重要的一点就是我们在学科人才培养当中,对土壤学科的重视程度不够。我认为人才培养目前特别重要,比如在环境科学领域里面的人才培养当中,一定要重视环境土壤方面的教学与科研工作。对土壤环境的研究会对整个地球圈层和生态系统的研究形成极大的支撑作用。同时,我们做土壤修复工作也是千万避免只看到一个点,不能单就土壤问题谈土壤问题,要站在更高、更系统、更全局的角度去看待土壤环境的作用与功能。这里就需要我们在人才培养方面去重点考虑的,这样将来才能真正满足我们国家在这方面的人才需求。
其实我们做环境工作,一定要考虑将来。所谓的治本不但是为现在更是为将来....
问:围绕多学科的交叉,对团队搭建,您应该有自己的心得?
仇荣亮:目前我们的研究团队主要三个方向,第一个是在环境毒理跟风险评估方面,也就是从源头上去认识不同的污染物,对不同的环境介质当中对环境对人体会产生多大的影响,而且这个工作很重要的是对标准的制定和修复基准的制定会有很重要的作用。
第二个是土壤污染修复理论和技术研发工作,类型上包含矿山污染修复、农田土壤修复以及场地污染土壤修复。不管是矿山还是农田、场地,我们都在进行生物、化学、微生物的多学科交叉性研究,研发联合修复技术。
第三块方向是针对资源化和综合利用,主要是含金属固废的综合资源化利用,如金属尾矿资源化,电子垃圾资源化等等,同时还包括一些土壤环境政策和法律方面的一些工作。
问:您对未来有什么样的期盼呢?
仇荣亮:希望中国的土壤环境科学家有更多的国际话语权,2015年中国科学院情报所根据国际论文发表数量总结的土壤重金属污染修复领域前十个国际有影响力的研究机构当中,中国科学院、浙江大学、中山大学等三个国内机构进入了前十名。但我想对中国而言,可能不能仅仅满足在这些方面,尤其在环境领域研究方面,怎么通过国际性的合作,开拓我们的视野,同时扬长补短,在理论研究和技术储备上面做踏实,能引领世界的未来研究方向。实际上也是为我们自己的环境,我们需要做更为全面、系统的技术储备。
希望政府重视土壤环境问题,但不能过于急功近利;希望民众能了解更多土壤知识,要关注土壤环境问题,但不要过于放大;希望科学界脚踏实地,志存高远,有更多学科的科学家加入土壤污染修复技术研发队伍。我想全社会共同努力,一定可以还给地球蓝天碧水青山绿地。
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原标题:【专访.仇荣亮】—目前的土壤修复和治理技术是否满足国家的需求呢?
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