陈同斌:关爱有毒的物质受伤的土地

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在人类活动的干扰下,土壤里富集了越来越多有毒的物质,这些毒素正通过动植物和水进入人类的生活圈。陈同斌就是一位给土壤治病的人,他所做的“环境修复”项目,就是要逐步恢复土壤的新鲜与纯净,让“土生土长”的人类重新唤醒对大地的信任,安全地栖息在土地之上。

砷,毒性非常强的污染物,它的氧化物就是人们常说的砒霜。如果土壤里的砷含量过高,种植出来的农产品将不能食用。对于砷的污染土壤,在国际上也没有好的解决方法,但是中国做到了。中国科学院地理科学与资源研究所环境修复研究中心主任陈同斌,在国际上首先发现了蜈蚣草。这是一种能够超量吸收有害物质砷的草本植物,也称砷超富集植物,这种草的发现解决了砷污染土壤植物修复的关键技术。

早在1987年,陈同斌刚在中国农业科学院研究生院攻读土壤学博士的时候,他就意识到砷对土壤的污染可能是我国面临的重大环境问题。我国矿产资源丰富,到处有采矿的,而矿山开采和冶炼通常都会存在砷污染,尤其是西南的一些地方砷污染更为严重。1997年,陈同斌带领环境修复课题组开始大规模筛选可以消除砷等重金属污染的植物——超富集植物。

当时,国际上报道可以修复重金属土壤污染的植物有300种,但都不能解决土壤砷污染问题,而国内还没有发现超富集植物。如果直接从国外引进这类植物的话,由于地理条件的巨大差异而难以应用成功,而且种源和知识产权问题也受制于别人,还要承担生物入侵的风险。

基于对我国气候、土壤、地质条件和生物多样性的基本判断,陈同斌认为,中国的版图这么大,一定蕴藏有这类植物。但是在偌大的国土面积上,如何筛选出这类植物却是一个考验科学家的难题。

根据全国的地质状况、土壤砷含量和矿山分布等资料,陈同斌开始梳理各种信息,寻找能够在砷污染地区正常生长的植物。在进化论思想的指导下,他推测在我国开采历史最长的雄黄矿周围是否会存在这样的植物?端午节人们饮用的雄黄酒,是一种含砷的化合物,而当时开采最早的雄黄矿,是在湖南的石门县。

从梳理到寻找,花费了3年时间。后来陈同斌果然在石门雄黄矿附近发现了一种植物,当地人叫蜈蚣草。叶茎个头很大,长势蓬勃,超过一人高。采样分析的结果让陈同斌欣喜若狂,蜈蚣草砷富集的效率非常高,最高可以达到每公斤植物含砷1万多毫克。这个含量是惊人的,它比普通的植物高出数十万倍。此后,在国家高技术发展研究计划等多个国家级项目的支持下,陈同斌解决了植物组织培养、快速育苗和高效种植等技术难题,开发出成套的植物修复技术。

2000年,湖南郴州市苏仙区邓家塘曾遭受严重的砷污染,致使大量农田抛荒,还导致了两个村民死亡。陈同斌闻讯立即奔赴那里,在当地建立了国际上第一个砷污染土壤的植物修复工程,帮当地种植蜈蚣草修复砷污染。经过种植蜈蚣草3年多修复后,污染问题得到了初步解决。尽管总面积才1公顷,却吸引了十里八乡的人全去参观。这种草太神奇了,3、4月份种下去,经过3年多的时间后就能解决土壤砷污染,接下来无论种什么庄稼都不用再考虑是否会受到污染。而且这种草的生命力很强,割掉一茬,它还是会生长。

2002年2月,中国科学院的《科学通报》刊登了《砷超富集植物蜈蚣草及其对砷的富集特征》,封面也采用了蜈蚣草。该刊对封面论文的评价是:“陈同斌等人在中国境内首次发现的砷的超富集植物蜈蚣草,在砷污染土壤修复中具有重要意义。”

越南、印度、泰国、孟加拉等受到砷污染严重的国家都纷纷找上门来,要求转让,陈同斌没有答应。1997年确定做蜈蚣草课题的时候,申请基金都比较困难,最后是从主任基金里拿出了5万元支持。10年后,科技部将其列入863计划的重点项目予以优先支持。“十一五”期间,科技部在该修复领域的资金投入将超过 5000万元。

有了国家的经费支持,陈同斌开始思索做更多的事。他已经将植物修复技术推广到云南红河哈尼族彝族州和广西河池市等地。2004年,广西环江毛南族自治县因尾砂坝坍塌,对土壤造成了毁灭性破坏,庄稼全部枯死。当陈同斌在地方领导的陪同下去田地里查看情况时,受污染的农民当场下跪,这件事对陈同斌的触动很大。土地是农民的命根子,他们的期望全寄托在科学家身上,无论如何要帮他们解决这个难题。目前一块百亩植物修复示范基地正着手扩大规模,并将陆续扩展到一万亩。这样一来,当地的直接受益人群会超过30万。

其实,陈同斌在10年前着手进行土壤砷污染课题的时候,就已经悄悄关注到另外一个课题:城市污泥处理。中国目前已经建成的污水处理厂有800座,每年产生的污泥超过1500万吨。通常只是从保护水环境角度考虑,把污水处理掉,却很少意识到,那些淤积在沉淀池里的污泥该如何科学地处理?有些地方采用低廉的价格卖给农民,或者补助一些钱交给农民处理,农民不了解情况,拉回去施到农田里,结果把庄稼都烧死了;简单的垃圾填埋也不行,不仅影响垃圾填埋场的使用寿命,而且散发着难闻的臭味;在日晒雨淋的作用下,各种有害物质会进入垃圾渗滤液中而成为二次污染源。

针对污泥处理难题,陈同斌在河南省漯河市建立了自动控制快速堆肥技术示范工程。这种技术可以对污泥进行无害化处理,甚至把污泥转化成植物所需的各种肥料。在处理中要做的第一步是,避免污泥散发难闻的气味。造成污泥发臭的原因主要是缺氧,所以首先要让污泥里面有充足的氧气。依靠人力显然无法时刻待在污泥旁边检测氧气含量,为了监控污泥中氧气的含量,陈同斌发明了一种专用的氧气监测探头,随时监测氧气状况并反馈信号给控制系统进行自动控制。这项技术在国际污泥处理系统中也处于领先地位。

由于我国对土壤污染问题一直缺乏基本的了解,对于土壤污染的总体情况依然了解很不全面,甚至连开展区域土壤污染调查的基本方法都很不成熟。1999年开始,陈同斌花了3年多时间、行程5万公里,跑遍了京郊每个角落进行土壤和蔬菜取样,大规模调查其重金属含量,研究建立了区域土壤污染及其健康风险评价的方法,绘制了北京市土壤重金属含量图和污染风险预警分区图。后来,他先后又在广西、云南、贵州、湖南、甘肃等地进行大规模的土壤、农产品和人体健康调查。他的大量第一手资料证实,我国土壤和农产品的重金属污染的确很不乐观。目前,国家已经高度关注这一问题,并且投入10亿元专项资金用于土壤污染调查。

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