經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展讓環(huán)境壓力與日俱增。近期爆出的以“鎘大米”為代表的食品安全事件讓重金屬污染問題廣受關(guān)注。專家指出，我國有近3億畝耕地受到重金屬污染的威脅，每年因土壤污染造成1200萬噸糧食重金屬超標(biāo)，而重金屬超標(biāo)的食品會給民眾健康帶來嚴(yán)重威脅。

　　面對土壤重金屬污染治理這一全球性難題，王淀佐院士、石元春院士和清華大學(xué)李十中教授近日聯(lián)合提出，利用生態(tài)能源產(chǎn)業(yè)來治理土壤重金屬污染，在重金屬污染的土壤種植能源燃料，同時富集金屬。這讓人們看到了土壤污染治理的一簇亮光。目前，清華大學(xué)已經(jīng)研究開發(fā)了在重金屬污染土地種植甜高粱來吸收重金屬污染物，并用其秸稈生產(chǎn)清潔能源的技術(shù)，效果明顯。

　　利用生態(tài)能源一舉三得

　　中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會副會長李潤生告訴記者，我國經(jīng)濟(jì)在高速發(fā)展的同時，正遭遇環(huán)境和能源瓶頸?？焖俟I(yè)化過程中遍地開花的開礦等行為，污染了相當(dāng)大的土地。不久前的“鎘大米”事件以及日益嚴(yán)重的土壤重金屬污染受到社會廣泛關(guān)注。鎘主要與鋅礦、鉛鋅礦、銅鉛鋅礦等共生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年向環(huán)境中釋放的鎘達(dá)3萬噸左右，其中82%～94%進(jìn)入到土壤中。土壤污染已成我國很多地方的“公害”，治理重金屬污染土地已成為燃眉之急。

　　中國工程院院士羅錫文曾經(jīng)披露過這樣一組數(shù)據(jù)：全國3億畝耕地正在受到重金屬污染的威脅，而廣東省未受重金屬污染的耕地僅有11%左右。重金屬污染土壤不適宜種植糧食作物和發(fā)展畜牧業(yè)，不能生產(chǎn)進(jìn)入食物鏈的產(chǎn)品，一些污染嚴(yán)重的地方甚至寸草不生。那么，土壤被重金屬“弄臟”了，到底該怎么辦？我國18億畝耕地的紅線需要堅(jiān)守，在目前國情下，這些被污染的土地不可能棄置不用，最好的辦法是尋找合適的“去污劑”。

　　李潤生指出，土壤修復(fù)技術(shù)一般分為物理法、化學(xué)法、生物法三種。物理修復(fù)方法費(fèi)時費(fèi)工，化學(xué)修復(fù)方法容易造成二次污染，且這兩種方法成本高。因此，成本相對較低的生物法，即植物修復(fù)技術(shù)近年來在全球范圍內(nèi)備受關(guān)注，并為許多國家所采用。

　　一些在平日看來并不起眼的植物，可以在重金屬污染的土地上生長，并富集重金屬，利用其自身的適應(yīng)、凈化、吸收和轉(zhuǎn)化能力，使土壤中的污染物逐漸向植物體內(nèi)轉(zhuǎn)移，從而減少土壤中的重金屬污染。

　　清華大學(xué)教授李十中進(jìn)一步解釋說，英國是最早利用超富集植物清除土壤中重金屬污染的國家之一，并首次利用遏藍(lán)菜屬植物修復(fù)了長期施用污泥導(dǎo)致重金屬污染的土地，證實(shí)了這一技術(shù)的可行性。目前，英國已開發(fā)出多種耐重金屬污染的草本植物用于重金屬和其他污染物的治理，并推向商業(yè)化。但由于富集重金屬后的植物后續(xù)處理投入很大，經(jīng)濟(jì)效益相對較差。在我國，每畝近2萬元的投入，讓很多人望而卻步。

　　為此，王淀佐院士、石元春院士和李十中教授提出了利用生態(tài)能源產(chǎn)業(yè)來治理土壤重金屬污染的建議，其重要特點(diǎn)是產(chǎn)品不進(jìn)入食物鏈，而進(jìn)入能源產(chǎn)業(yè)鏈，在治理污染土壤的同時，所得產(chǎn)品還可用于轉(zhuǎn)化為生物能源和發(fā)電，富集的重金屬也可以回收待用，還能提供就業(yè)崗位。因此，生態(tài)能源產(chǎn)業(yè)既可治理污染土地，回收重金屬，又可生產(chǎn)清潔燃料和電，同時為農(nóng)民增收帶來效益，可謂一舉三得，其經(jīng)濟(jì)性將大大提高。

近日，中國環(huán)科院在北京一座大型污染修復(fù)場地取樣檢測，進(jìn)行環(huán)境風(fēng)險評估工作。?。ㄎ痔靥m德 供圖）

　　種植甜高粱試驗(yàn)效果佳

　　清華大學(xué)經(jīng)過不懈努力，已經(jīng)研發(fā)出了在重金屬污染土地種植甜高粱富集重金屬污染物，并用其生產(chǎn)清潔能源的技術(shù)。

　　據(jù)李十中介紹，甜高粱是優(yōu)秀的能源作物，畝產(chǎn)含糖12%～14%的莖稈5～6噸，對鋅、砷、銅、鎘等重金屬及放射性金屬銫有很強(qiáng)的吸收能力。

　　根據(jù)清華大學(xué)在海南做的甜高粱吸收重金屬實(shí)驗(yàn)研究成果，按畝產(chǎn)5噸甜高粱稈、1.2噸葉、180千克高粱米保守估算，對于高濃度污染土地（鎘超過土壤環(huán)境質(zhì)量Ⅲ級標(biāo)準(zhǔn)15倍），每畝甜高粱每季至少可吸收1349.5克鋅、441.6克銫、251.8克砷、111.6克銅、59.7克鎘；對于低濃度污染土地（鎘超過土壤環(huán)境質(zhì)量Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)6倍），每畝甜高粱稈和葉每季可吸收10.81克鎘。

　　“由于甜高粱高3～4米，進(jìn)入高粱米中的鎘含量在安全范圍之內(nèi)，甜高粱米可以食用或飼用。而采用清華大學(xué)的先進(jìn)固體發(fā)酵（ASSF）技術(shù)，則可以最經(jīng)濟(jì)地把吸收重金屬后的甜高粱稈轉(zhuǎn)化為乙醇，且乙醇收率和糖轉(zhuǎn)化率比未污染甜高粱稈高2%～3%。進(jìn)而將剩下的酒糟用于發(fā)電，同時將重金屬濃縮到灰中。”李十中說。

　　李十中給記者算了這樣一筆賬：在鎘超過土壤環(huán)境質(zhì)量Ⅲ級標(biāo)準(zhǔn)15倍的耕地上種植的甜高粱，16噸鮮稈發(fā)酵后可生產(chǎn)1噸燃料乙醇；利用酒糟可發(fā)電4000千瓦時，酒糟燃燒后的灰中鎘含量為1067毫克/千克，與發(fā)電前比較濃縮了95倍，生產(chǎn)1噸乙醇可回收191克鎘；在鎘超過土壤環(huán)境質(zhì)量Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)6倍的耕地上種植甜高粱，每生產(chǎn)1噸乙醇，可發(fā)電4000千瓦時，同時回收34.58克鎘、生產(chǎn)576千克高粱米，高粱米中鎘含量在安全范圍之內(nèi)。

　　根據(jù)先進(jìn)固體發(fā)酵技術(shù)示范工廠運(yùn)行結(jié)果和目前秸稈電廠的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建設(shè)年產(chǎn)2萬噸燃料乙醇廠，配套1萬千瓦發(fā)電機(jī)組是比較經(jīng)濟(jì)的商業(yè)模式。因甜高粱是C4作物，光合作用強(qiáng)，生長周期短（一般為110～120天，美國已開發(fā)出90天生長期的品種），重金屬污染土地也大部分在江南，所以一年至少可種植2季。初步測算，利用約4萬畝鎘嚴(yán)重污染土地種植甜高粱（按兩季計(jì)算），需配套投資2億元，建設(shè)一個年產(chǎn)2萬噸乙醇、回收3.8噸鎘，配套1萬千瓦生物質(zhì)發(fā)電機(jī)組的新型工廠。

　　按甜高粱稈每噸300元計(jì)，農(nóng)民每畝收入2400元，比種植水稻或玉米提高1倍，4萬畝甜高粱總收入9600萬元，凈收益5600萬元；燃料乙醇成本為4961元/噸、發(fā)電成本0.4元/千瓦時，按發(fā)改委和財(cái)政部的激勵政策規(guī)定，燃料乙醇出廠價約8300元/噸、上網(wǎng)電價0.75元/千瓦時，工廠產(chǎn)值2.193億元，利潤9128萬元（享受免稅政策），提供120個工作崗位。

　　設(shè)立示范區(qū)再謀大產(chǎn)業(yè)

　　甜高粱，一個能把土壤污染治理、重金屬回收、清潔能源生產(chǎn)以及老百姓就業(yè)很好地串聯(lián)在一起的清道夫角色，如何在我國受重金屬污染威脅的近3億畝耕地上發(fā)揮更大作用呢？專家建議，我國發(fā)展生態(tài)能源產(chǎn)業(yè)來治理土壤重金屬污染，應(yīng)該先設(shè)立示范區(qū)，再謀生物能源治理土壤污染大產(chǎn)業(yè)。

　　李十中提出，一方面可以利用國家財(cái)政支持清華大學(xué)聯(lián)合其他院校與企業(yè)合作，采用ASSF技術(shù)建設(shè)甜高粱治理重金屬污染示范基地和工廠。利用1萬畝鎘污染土地年產(chǎn)3000噸乙醇，酒糟作為鍋爐燃料并回收570千克鎘（示范試驗(yàn)按種1季甜高梁保守計(jì)算）。通過克服可能出現(xiàn)的工程技術(shù)問題，建立從甜高粱種植、收割、貯存，到產(chǎn)品供應(yīng)和鎘回收的生態(tài)能源產(chǎn)業(yè)模式。在重度、中度和輕度污染農(nóng)田進(jìn)行甜高粱乙醇/發(fā)電法治理試驗(yàn)。

　　另一方面，可依托清華大學(xué)和企業(yè)建立國家生態(tài)能源實(shí)驗(yàn)室，開展從分子水平改造甜高粱（亦包括其他植物）提高吸收重金屬能力和產(chǎn)量及含糖量、建立超富集植物材料庫，到完善甜高粱稈發(fā)酵、燃燒發(fā)電、重金屬回收技術(shù)等研究工作，為新興產(chǎn)業(yè)提供技術(shù)支持。

　　此外，還可設(shè)立重金屬污染治理附加基金，對產(chǎn)生重金屬的源頭重點(diǎn)行業(yè)，收取污染治理附加費(fèi)，可參考再生電力附加費(fèi)0.004元/千瓦時為計(jì)算基準(zhǔn)，建立基金，用于支持生態(tài)能源產(chǎn)業(yè)建設(shè)和技術(shù)研發(fā)。

　　李十中強(qiáng)調(diào)：“建立甜高粱能源產(chǎn)業(yè)，治理重金屬污染，不是短期行為，要納入作物種植系統(tǒng)。”應(yīng)組織全國重金屬污染土地普查，并根據(jù)普查結(jié)果制定治理規(guī)劃。重金屬重度污染的土地需停種水稻或其他作物數(shù)年而改種甜高粱，為集中治理期；輕度的可將甜高粱納入水稻輪作制，或一年里稻粱輪作，或一年稻一年粱，或其他輪作形式，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和地區(qū)而定。

　　可以預(yù)見，一個以恢復(fù)生態(tài)和保護(hù)環(huán)境為目的，在重金屬污染土地上生產(chǎn)可再生清潔燃料和電力的新興產(chǎn)業(yè)——生態(tài)能源產(chǎn)業(yè)呼之欲出。

近日，中國環(huán)科院在北京一座大型污染修復(fù)場地取樣檢測，進(jìn)行環(huán)境風(fēng)險評估工作。 （沃特蘭德 供圖）