生活的土壤学︱“阴影难散”的镉大米

北极星环保网讯:近日，“镉大米”再度引发众多议论。一方面，媒体报道重新让大米的镉等重金属超标可能带来的人体健康问题引发关注。另一方面，人们更关心的是，国家那么大的资金投入，其产出真的像一些报道所说的那般“不堪”吗?土壤重金属污染的治理到底难在哪里?粮食安全能做到吗?大米镉超标风险如何?本文对这些疑问做一些分析和解答，期待全社会对土壤重金属污染治理工作给予更多理解和支持。

一、日本的案例

大米镉污染问题之所以得到那么多关注，是因为上世纪六十年代，稻田的镉污染曾在日本造成官方认定的“痛痛病”。该病的病患以50岁以上、生育过2至3胎、家境较差的女性为主，因为患者骨头中的钙为镉替代，奇痛无比，稍不小心，甚至咳嗽，都可能导致骨折。

事实上，该病早在1911年便有报道。一战、二战、朝鲜战争的爆发致钢铁需求猛增，推动一些河流上游的铅锌矿山的开采和冶炼规模不断扩大。该病从一开始被误认为是因家庭生活环境不洁而遭诅咒所致。到上世纪三十年代方被认为是“风土病”(地域病)，直到六十年代，在科学家和当地医生的共同努力下，相关方面才发现，这种病主要是因为大米中的镉长期在体内积累所致。“痛痛病”自1968年被认定后，日本官方虽然采取了各种防治措施，但到2004年依然有发生，可见土壤污染严重带来的健康后果之惨重。

虽然日本在1968年便已认定痛痛病是因人食用了在受污染土地上收获的重金属超标大米所致，但真正治理土壤污染是从1980年开始的。

(一)相关法律的制定

痛痛病发生两年后的1970年，日本制定了农田土壤污染治理相关法律，确定镉、砷和铜为治理的目标污染物。镉影响到人体健康，后两个元素对植物生长有影响，基于这样的考量，土壤污染的认定标准得以提出，即所产糙米镉含量超过1毫克/千克。且认定遭到镉污染的农地仅限于水田。1971年，经详细调查和监测，5800公顷土地被认定为“Cd(镉)污染对策地”。

(二)污染源控制

开始几年，日本主要开展镉污染源的控制，如对神通川流域的矿山废水治理，其排出值在1972年为35公斤镉，到1992年下降到5公斤，为1972年的七分之一， 废水中的镉浓度从1972年的8微克/千克(ppb)，下降到到1992年1.4微克/千克(ppb)的自然水体含镉量。在水质方面开展了镉污染机理和污染负荷的研究，水质和底泥浓度中的镉浓度下降为原来的十分之一，上游河水中的镉浓度只有0.1ppb。废气排放方面，从1972年的每天5公斤镉排放下降到1992年的每天1公斤，为1972年的五分之一。 1960年代，日本有600多座矿山，由于日元升值、石油危机，矿山不断倒闭，到1970年代下降到236座，1989年仅仅29座。到2001年，日本关闭了最后一座煤矿山。

(三)修复技术选择

在土壤重金属去除方面，官方开展了客土和植物修复的试验。在植物修复方面，相关方面评估了各种植物带出重金属的数量，来降低土壤镉含量的可能性。例如利用大豆、腺柳、加拿大一枝黄花等植物在福岛县、群马县、福冈县的镉污染地进行植物修复试验，结果表明，要将土壤镉含量从5-19毫克/千克下降到3毫克/千克，需要的时间是9至15年。(客土是指非当地原生、由别处移来用于置换原生土的外来土壤。——编注)

修复植物的效果的地域性差别很大。如在福岛县，加拿大一枝黄花生物量可达19万公斤/公顷，植物镉浓度为16毫克/千克，年可以除镉3000克/公顷，除去率为年11.7%。但在群马县，生物量可达4.3万公斤/公顷，植物镉浓度为5毫克/千克，年可以除镉200克/公顷，除去率为年2.6%;在福冈县，生物量可达5.7万公斤/公顷，植物镉浓度为4毫克/千克，年可以除镉220克/公顷，除去率为年2.2%。也就是说，在群马县和福冈县的试验难以达到像能够超量积累重金属的积累植物一样的团修复效果。因此日本开始时否定了植物修复，理由之一就是需要的时间太长。直到2000年后，日本发现了能够大量吸收镉的水稻品种长香谷和密阳23号，利用高吸收能力的水稻品种进行土壤修复方得到较多的研究和应用。

客土的研究包括需要换土的土层厚度、肥力变化和去除效果及效果稳定性等。

在降低稻米重金属含量方面，日本开展了石灰施用和淹水降镉试验。1970至1972年间，日本全国有20个都县、28个区域展开了施用石灰等降镉的大田示范试验，每1000平方米施用石灰15至200公斤不等，其效果是：糙米镉浓度降低达到60%以上只有2处，降低40%到60%的有6处，降低20%到40%的有8处，降低不足20%的有8处，反而增加的有4处。因效果不稳定且降低幅度有限，因此石灰降镉效果被认为不稳定，不能作为主要治理措施，而只能作为辅助手段。

淹水降镉试验得出了有关水稻后期的水分管理对控镉重要性的结论。

最终日本农田污染的治理选定客土法和淹水降镉法，规定糙米镉含量高于1.0毫克/千克的污染土壤必须进行客土修复，但糙米镉含量在0.4-1.0毫克/千克的稻田，主要通过水分管理加以控镉。

(四)大规模修复实验

从1980年开始，日本才决定对曾经带来震惊世界的环境公害痛痛病的神通川流域土壤开展客土修复，进行污染土地治理，分三期进行。截至2007年，已完成90%。修复工作将地块分为三个等级，一是所产大米镉含量在1毫克/千克的地块(1号地)，二是所产大米镉含量在0.4-1.0毫克/千克的地块(2号地)，三是所产大米镉含量低于0.4毫克/千克的地块。这项工作历时33年，耗资407亿日元，对863公顷的受污染稻田进行了换土，效果很好。1号地、2号地的稻米镉含量都在0.08到0.09毫克/千克，接近稻米中镉含量的自然背景值。

对所产大米镉含量在0.4-1.0毫克/千克的地块土壤，主要采用水分管理措施，到2007年通过水分管理来控制植物镉含量的水田面积近4万公顷(日本水田总面积在2014年是133.7万公顷)。

在1997至1998年，日本进行了一次样品量达到37250个的大型稻米调查，稻米镉含量超过日本大米镉标准(0.4毫克/千克大米)的超标率为0.3%，总体上控制了镉大米。

(五)治理责任的明确

早期日本大米在收割后进行抽样检测，镉含量0.4-1.0毫克/千克的稻米被当成工业浆糊的原料，对镉含量大于1.0毫克/千克的大米进行焚烧销毁，只有达标(镉含量小于0.4毫克/千克)的大米才能入市流通。

从1970年到2003年，对镉含量超过1.0毫克/千克的大米，由县等进行焚烧销毁，造成污染的企业要付一部分费用;对镉含量在0.4-1.0毫克/千克的大米，由农林水产省买入进行非食用处理，达标(小于0.4毫克/千克)后进入市场。从2004年开始，大米镉含量超过1.0毫克/千克的，按老办法处理;镉含量0.4-1.0毫克/千克的大米政府不再购买，由全国米麦改良协会购买进行废弃处理，国家给予补助。需要销毁的镉含量1.0毫克/千克的大米在2004为2130吨，2005年为1311吨，2006年为1201吨。进行非食用处理的大米2005年为1803吨，2006年为1634吨，2006年为1196吨。

到2011年，日本修改了相关法律，将大米镉标准更换为0.4毫克/千克，所有镉含量超过0.4 毫克/千克的大米一律销毁。所有实施水分管理的农户必须在抽穗前后三周确保稻田有水分，否则后果自负。

在费用方面，土壤污染修复费由国家、地方(县、市镇)和企业负担，国家负担40.41%，县负责18.18%，市镇负责2.02%， 企业承担39.39%。对关联事业费，国家负责45%，县负责27.5%，市村负责11.0%，土地权人负责16.5%。

上述日本的相关实践，是值得中国借鉴的。