互动科普

俗称“土十条”的《土壤污染防治行动计划》颁布时，叶正芳刚刚完成了甘肃白银市重金属土壤修复中试工程项目。叶正芳是北京大学环境科学与工程学院教授，他在这里有一个人数不少的科研团队。在中国科学院、北京大学和清华大学这样的科研机构中，类似的研究团队已经建立起几十个。在“土十条”尚未颁布的日子里，他们就是中国了解土壤和治理土壤的星星之火。

这些科研尝试对“土十条”颁布后的中国非常重要。因为常州毒地事件而被公众广泛了解的土壤污染和修复，已经变成中国最受关注的社会和科学问题，而让相关土地能被重新利用的前提就是这些研究。之前，中国土壤领域的科学家每年发表在国际学术期刊上的文章已经达到500篇。现在，这些论文背后的经验、技术和团队终于有了用武之地。

叶正芳对未来充满信心，“从科学的角度来看，没有不能被修复的土壤，但要考虑修复的成本。对于被重金属污染的土壤，修复时首先要考虑污染控制，让污染物不再扩散，以免形成二次污染；其次是改变土壤的用途，比如原来种庄稼的改种树；最后才考虑修复”。

100万到200万块的污染土地

灾难往往是由诸多细小问题导致的：因为少了一颗钉子，而输掉了一场战争；因为20个各自独立又都不紧要的小错误，而使喷气式飞机坠毁。与这些相比，土壤污染的形成似乎更加复杂，多个环节的共同作用，导致了问题的形成。

农民一定是最不希望看到水系和土壤污染的群体。但同时，农民采用的不科学的种田方式又是土壤污染最重要的源头之一。面对无法遏制的产量诉求，农民几乎已经将不断增加化肥使用当成了常识。以氮肥为例，中国现在每年生产和消费的氮肥都超过了全球总数的60%。

中国农业大学资源与环境学院的张福锁教授一直在追踪氮肥过量使用的后果。他发现，氮肥的过量使用会促进植物叶子的生长，“庄稼在外行看来真是好看”，但对果实产量的促进非常有限。同时，长年过量施肥的后果着实惊人，当张福锁把自己采集到的土壤氮肥含量数据给国际同行看时，甚至有人怀疑这些数据点错了小数点，“过去20年，过量施用氮肥导致中国主要农田土壤pH值下降了0.5，存在富营养化现象的湖泊的面积则增长了15倍”。

土壤酸化会提高土壤中重金属的活性，使其更容易被植物吸收。作为另一种广泛使用的肥料，磷肥的生产原料磷矿石又天然伴生镉。在缺乏明确标准的粗放式增长时代，这简直就为一系列问题的出现埋下了伏笔。比如，湖南全省有2/3的耕地存在不同程度的酸化现象，很多并不依靠矿山的农田产出的稻米中，同样会有镉含量超标的现象。

当然，工业仍是土地污染最重要的制造者。从2001年到2009年，全国共有98 000家工业企业关停或搬迁，它们留下的空地状况如何大多无人知晓。只要有矿山，那些人迹罕至的地方也不能幸免：如果缺乏必要措施，一个矿工挖矿后带出来的重金属量，相当于上万普通人的重金属排放量。这些因素加在一起，使精确统计土壤污染状况不再容易，“现在，国内受污染土地大约有100万到200万块”，中国土壤环境修复产业技术创新战略联盟理事长姜林说。

需要政府负责的是监管力度和治理理念。在湖南的镉污染广为人知之前，监管不力导致的污染随处排放，已经让浏阳市多个农村的井水出现了奇怪的铁锈味，烧水器皿的颜色也很快发生了变化。那之前的2002年到2008年，国土资源部所做的地球生态化学调查显示，从湘江株洲朱亭段到洞庭湖出口城陵矶，竟然有2058平方千米——相当于两个五环内的北京市区——的土壤出现了重金属含量异常。

同疾病一样，防患于未然是成本最低的污染治理方法。通常，污染预防、风险管控、治理修复的投入比例大约是1:10:100。不过，很多时候我们必须为了实现其他目标而作出妥协。即便中国实现了连续12年的产量增加，但全世界每年仍有4%的大豆被送到中国，所有主粮也都在进口，河北农业大学教授马文齐在2003年就曾提及，要降低土壤污染就应该减少化肥使用量，但没有化肥的中国耕地只能解决2.2亿人的吃饭问题；另外，在改革开放后的35年中，中国的钢产量增长了25倍，石油产量翻了一番，其他主要工业品的产量也都出现了量级上的提升。即便如此，对饥饿、贫困和停滞的恐惧仍让中国无法停步，环保只能为这种诉求让步。

环保部的部门设置也不利于问题解决。1982年，环境保护局成立，6年后的机构改革就埋下了很多不好的伏笔：由于污染管理司承担了太多职能，土壤污染中只有工业场地污染划给了该司，农村土壤污染则因为牵扯到生态保护交给了生态司。但其实，农村很难成为污染源头，更多扮演的是城市污染物的出口：被有机物污染的河流、被重金属污染的土壤，再加上不断开发的矿山、不断倾倒的垃圾和不断排放的废水，农村难以承担治理成本。

幸运的是，科学家总会从过往的历史中看到未来的挑战，有价值的工作因此从未停止。

16.1%的土壤污染超标

1969年，刚过而立之年的孙铁珩开始把工作重心转移到农田污灌区研究上。这样的考虑在今天看来司空见惯，但在当时颇有创新之意。那时，中国还没有专职的环保部门，全社会对科学研究的重视程度也处在历史上的低点，对土壤研究极为重要的野外工作更是糟糕得一塌糊涂，孙铁珩记得他们在帐篷中忍受蚊虫叮咬时，偶尔甚至还能听到野兽的叫声。

但孙铁珩已经意识到，在自己开展工作的沈阳——中国最早的重工业基地之一，环境正在悄无声息地发生变化，自己的研究对于人们了解这片土地意义重大。事实证实了他的猜测，几年之后，他发现沈阳铁西区的粮食、地下水和小孩头发中的镉含量都远远超过日本类似地区的指标。他还发现，这种情况的出现就是因为对附近一个冶炼厂的污水排放没有实施管制。

几乎同时，在距离沈阳上千千米的江苏省启东县，科学家也在进行类似的工作，只不过过程更加痛苦。从1972年到1974年，启东地区出现了1635例肝癌患者，三年平均恶性肿瘤发病率高达10万分之135。在寻找病因的过程中，科学家注意到，倒岸河两侧的西宁及通兴两公社, 虽仅一河之隔, 肝癌发病率竟有天壤之别。随后的调查发现，肝癌高发地区土壤中的硝酸盐、亚硝酸盐和锌、镍、汞等重金属的含量都比癌症低发地区高出数倍，癌症高发的罪魁祸首正是被污染的土壤。1978年，这项研究还获得了当年的全国科学大会奖。

从那时算起，近半个世纪的时光缓慢又不可遏制地流过。在这期间，6亿多人涌入563个城市，与这些城市原有的1亿人比邻而居，城市的边界不断扩大。不过，很少有人留意到，当城市的边界不断改变，那些建起又倒闭的工厂、填埋又出现的生活垃圾怎样改变了居住地附近的土壤，也没有人注意到被开采的矿山、被污染的水系让复杂的生态发生了哪些变化。

但土壤确实在发生变化。那些难以降解的物质在土壤中累积不多时，会被土壤中有吸附能力的颗粒牢牢吸附住，环境灾难不会发生。但土壤的吸附能力是有极限的。一旦超过极限，土壤的很多功能都会受损，有害物质随之被大量释放出来，环境灾难由此发生。土壤中的阳离子交换量、pH值、氧化还原电位、有机质含量和微生物活性，都会影响到这个极限的确定。这使土壤污染呈现出一个特征：危机爆发可以大致预测，但很难精准确定。

要深入了解这个过程并制定合理的修复方案，就必须精确了解这个过程的诸多方面。不过，已经进行的研究很难支撑起这样的诉求。直到本世纪初，严重信息不对称造成的担忧才让彻查土壤状况获得共识。2005年，环保部和国土部决定详尽了解国内土地污染状况。

接下来的8年，两部门投入10亿元对630万平方千米的土地进行了抽样调查。结果显示，16.1%的土壤污染超标，整体情况“不容乐观”，长三角、珠三角和东北的污染状况尤其严重。受污染土地中，轻微、轻度、中度和重度污染点位的比例分别为11.2%、2.3%、1.5% 和1.1%。而根据《全国土壤污染状况评价技术规定》和《土壤环境质量标准》（GB15618-1995），所谓轻微污染是指污染物超标1 倍至2 倍（含）之间，轻度污染是指污染物超标2倍至3 倍（含）之间，中度情况下的污染物超标已经达到3 倍至5 倍之间，重度污染情况下的污染物超标则已经达到了5 倍以上。后两种情况下，土地其实已经不再适用于农业生产。

不过，即便有中央组织并持续了8年之久，这仍是一次粗糙的土壤状况调查。当时，调查人员采用的耕地调查精度是8km×8km，林地、草地的调查精度为16km×16km，未利用地调查的精度是32km×32km。对于要了解一块土地的详细情况，这样的调查显然是不够的。

但这些粗糙的研究可以降低后续工作的成本。在白银环保局的支持下，叶正芳就制定了这样的方案：在440万平方米的受污染土地上，他们每隔100米设置一个采样点，在每个采样点又分别在地下20厘米、40厘米、60厘米、80厘米和100厘米采样，由此获得的30 000个数据可以告诉大家，这些污染土壤具有怎样的特征，这是接下来所有行动的科学基础。

“这些检测数据表明：白银地区地表以下一米的土壤基本没有重金属污染。”叶正芳说：“我们的研究又表明，随着深度的增加，重金属污染的程度迅速减小。再加上白银地区的地下水曾非常深，我们采用原位修复就可以解决这里的土壤污染问题。”

叶正芳最终确定的方案是深翻地表以下1~1.5m深度范围内的土壤，让地下1.5m处未受污染的土壤来到地表，原来处于地表浅层的土壤则被埋到1m以下。这样，新的地表将因为没有重金属污染而可以继续使用，而重金属含量很高的土层被埋入深处后，同时通过投加石灰、硫化物将重金属固化和稳定化，并形成一个硬度很高的中间层：它既不会影响到地表土壤的使用，也不会威胁到地下水——较深的地下水层这时反而成了优势。

岳塘模式

湖南就没有这样的优势。湘江水系极其发达，5000米以上的支流有2157条，流域面积大于1000平方千米的支流有16条，建在支流上且库存容量超过1亿立方米的水库竟然有11座。这是水稻的天堂：湖南80%的农作物是水稻，全国超过1/8的稻米都产自这里。湖南又是中国闻名的有色金属之乡，1003家有色金属企业贡献了全省工业总产值的80%以上。

在启东肝癌防治研究中声名鹊起的中国科学院南京土壤研究所，很早就注意到了这些独特环境对土壤的影响，也最早开始研究这一地区内的污染会对农作物产生怎样的影响。现在担任该所所长的周东美还记得，“湘江流域土壤重金属及农药污染的研究”曾经获得1984年中国科学院重大科技成果二等奖，“这些研究成果都推动了我们国家土壤保护的相关研究”。

约20年后，担忧终于变成了现实。进入新世纪，关于湖南大米镉含量超标的报道突然增多。2010年，潜在的风险得到揭示，由中国科学院生态环境研究中心等机构合作完成的《湖南市场和污染区稻米中砷、铅、镉污染及其健康风险评价》显示，“在湖南抽取了112份大米样品和稻谷样本，测定其中砷、铅和镉等重金属含量，样本覆盖了株洲、湘潭、衡阳、长沙、邵阳、岳阳、益阳等10个市，样品大米中镉含量符合国家标准的仅占64%”。

也是在当年，刘正军决定继续加强在土壤修复领域的投资。刘正军原本在一家化纤厂工作。后来，他从脱硫业务中看到了未来社会对环保的需求，于是开始全力进入这一陌生领域。湖南艰巨的土壤修复任务，让他相信自己和自己领导的永清环保正在从事一项意义巨大且经济上可持续的事业。刘正军的成长轨迹也符合中国环保产业的成熟曲线和中国环保人才的培育历程：今天在中国环保产业中扮演关键作用的人才，大多来自给排水和化工这两个专业。

刘正军的想法，是通过PPP（Public-Private Partnership，公私合作）模式高效利用公共资金，在修复土壤的同时实现企业发展。所谓PPP模式，是指让私人资源参与公共产品提供。这尤其适合土壤修复，这类项目的商业可持续性差——一亩污染严重的耕地的修复成本几乎相当于这块耕地200年的收益，但社会效益很高——公众会因为被修复的环境而感到幸福，政府和企业又能互通有无——政府拥有资金但没有技术，企业拥有技术但缺少足够资金。

从2007年到2015年，中国一共进行了85个土壤修复项目，其中绝大多数都以PPP模式完成。从2014年到2015年，永清环保在湖南省成功修复了6000亩受到镉污染的农田，这让他们对这一思路更有信心，“试验区稻米降镉率63.9%，管控区稻米降镉率最高达68.5%”。

现在，永清环保计划修复沿湘江东岸狭长分布的湘潭竹埠港工业区内的1.74平方千米土地。通过粉碎、筛分、添加独特的药剂、搅拌、养护等多个步骤之后，1.5米深的总计38 685吨受污染土壤将得到修复。之后，永清环保和湘潭政府将在这里建成生态新城并通过土地出让获得经济回报。现在，工业区内的28家化工企业已经全部迁出，修复全面展开。

刘正军希望，这个项目能为全国的土壤修复找到一个可供借鉴的样本，他将其称为“岳塘模式”——污染地块位于湘潭市岳塘区。而且，尽管面临着一些科学上的争议——有科学家认为添加药剂不会消除污染，只会暂缓污染的爆发，但这个项目也确实引起了全国的关注，人们希望看到PPP模式可以为土壤修复带来希望。但人们也知道，任何复制其实都不容易。

屡战屡败的PPP模式

理论上，那些造成污染的企业应该为污染治理埋单。这是政策制定者最初的设想，也符合科斯定理的思想。按照科斯定理，如果可以将污染权定价，那么企业可以通过为污染付费帮助社会筹集到治理污染的资金，而其他企业提供的技术将有助于污染问题的解决。但土壤污染的滞后性影响了这个设想的实现。极端的情况例如甘肃白银，早在清末就是中国最重要的重金属产地，但今天的人们显然不可能向清朝的企业和小矿主索要相应的补偿。

越来越多的人将土壤修复视为一场战役——非黑即白，叶正芳却倾向于将这视为一个博弈——不能排斥灰色的存在，因为单纯依靠科学和技术都无法在短期内彻底解决土壤污染问题，而要调动更多的社会力量参与这项事业就必须在商业、环境、政策和监管之间寻找到新的平衡。“这是博弈，”叶正芳说，“在这场博弈的前半段，平衡倾向于发展；接下来的后半段，环保将占据上风。即便如此，彻底消灭污染也不现实，首要任务是避免事态恶化”。

确实，对于这个世界上所有不美好的事物，人们都从没有将其消灭。通常，大家的做法都是将这种不美好限制在一定范围内。当我们只是希望从科学角度还原一块受污染的土壤时，科学家总会想到对应方法。但如果要还原我们所处的这个世界，一切都会显得无比遥远。

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说，即便在轻度污染的地方，要除掉土壤中的重金属也要3到5年。如果要用植物修复的方法修复1.5亿亩受污染耕地，只是资金就需要3万亿，这相当于中国两个月的财政收入。这个问题非常值得思考，因为这涉及到社会要用多大规模的资源支持土壤修复，也牵扯到从哪里筹集到足够的资金。

2010年，世界银行在一篇名为《中国污染场地的修复和再开发的现状分析》的报告中指出，随着中国城市化进程加快，原本被工业设施占用甚至污染的土地都需要进行再开发。在这个过程中，对土地污染问题认识不足，以及污染清除工作不到位都会造成严重影响。鉴于修复土地所需要的资金量非常庞大，世界银行认为最可能的资金来源将是房地产开发商。

永清环保在湘潭所做的尝试，证实了这种设计切实可行。不过，除去相对靠近市中心的位置，更多的污染地块其实都无法借助房地产行业的资金完成修复——中国房地产的黄金时代正在远去，大型地产公司的投资越来越谨慎，这在小城市尤其明显。最终的修复资金来源因此可能还是公共资金和PPP模式，可PPP模式用于环境治理的历史绝对不能令人放心。

本世纪初，香港汇津公司和长春市排水公司以PPP模式签订合作协议，建立了一个污水处理厂。结果，合作在污水处理厂运行不久后就因为一连串的法律纠纷而面临崩溃。调解无效后，数百万吨污水甚至一度被直接排入松花江，政府最后不得不注资收购了污水处理厂。

几年后，天津市政府与泰达公司合作建立了双港垃圾焚烧发电厂，这个垃圾处理量占天津垃圾产生量25%的焚烧电厂，同样是当年PPP处理的标杆，但最终再次事与愿违：首先，周边居民对电厂可能排放二噁英的恐惧变成了对项目的抵制；随后，合同对财政补贴规定的不清晰导致政府无法对企业进行必要支持，该项目2012年获得的财政补贴只有公司主营业务收入的1.25%；最后，企业完全承担了风险，缺乏商业回报明显影响了项目的发展。

这两个项目中间，著名的杭州湾跨海大桥、山东中华发电项目等同样接连遭遇失败。这些项目中，你同样可以看到所有导致项目失败的因素：过分乐观的预期或者过分粗糙的细节。建设杭州湾跨海大桥时，项目可行性研究报告预测大桥在2010年的车流量有望达到1867万辆，但其实当年实际车流量只有1112万辆；投资168亿的中华发电项目曾被誉为当年最佳PPP项目，但随着山东省物价局将项目电价从每度电0.41元下调到0.32元，山东省发改委又将计划内购电时长从5500小时大幅减少到5100小时，项目一下子就失去了现实基础。

与这些项目相比，土壤污染治理面临的挑战更大。上述项目都有明确的科学基础和技术储备，只是因为对未来前景的错误估计和粗糙的财务分析就导致了项目失败。而在治理受污染地块时，任何前期科学研究和市场调研的疏忽都可能让项目失败——要么财务负担压垮相关各方，要么环保要求让项目无功而返。

修复不是终点

2015年年初，曾经担任清华大学校长的陈吉宁被任命为环保部部长。这是中国极少数跳出传统升迁渠道，任命科学家担任政府主要部门负责人的尝试之一，显示出科学将在中国治理污染的过程中扮演更重要的角色。同时，扩大环保监管权力的新 《环保法》也获得通过，再加上陈吉宁为环保部争取到的一系列权力，环保部似乎一夜之间就成了中国最受关注的部门之一。

新一届环保部的压力不言而喻：必须在尽可能短的时间内让大片土地从危机中脱离出来，又必须有效应对几乎必然出现的治理“跃进”现象——中国目前的1000家土壤修复公司中有超过95%都是在最近几年出现的，因此展开的恶性竞争很可能导致投入无法换来预期的效果；同时，环保部也必须领导科学家和商业机构不断建设起新的科学团队，又必须将目标限制在经济可持续的框架下，并通过各种措施和长效机制的建立避免危机再次发生。

与前任相比，陈吉宁与公众的交流仍然不多，但其几项举措显示出不同的思路。自其上任起，环保部就取消了污染防治司、污染物排放总量控制司，改为设置水、大气、土壤三个环境管理司。这是时隔42年后的一次回归：1973年，国务院环境保护领导小组办公室刚成立，就参考国际规范设置了水、气、固废与化学品处等部门，只不过这一设置没能坚持下来。

环保部的很多做法都显示出治理思路的转变。陈吉宁要求环保部在官方网站上公布环境监测数据和环境执法信息，这就增强了环保工作的透明度。陈吉宁也明确告诉社会，治理土壤污染不是投入几万亿元，而是要通过改变土地使用方式管控污染风险，不让污染继续发展。

确实，只要方法得当，即便是重污染的土地也一样能被修复。因为在湖南石门发现了蜈蚣草，陈同斌团队在两年内就修复了1280亩受到砷、铅、镉等重金属污染的农田。蜈蚣草对砷、镉等重金属具有极强吸收能力，其对砷的吸附能力甚至是普通植物的20万倍。而且，蜈蚣草吸附的砷都集中在植物的上半部分，每年三次收割可以让其效力得到更大发挥。但问题是，类似的发现相对于社会的需求仍然太少，而且经济上的可持续性也不能令人满意。

中国目前大约10 000人的土壤修复团队还需要回答很多科学问题。例如，湘江的重金属污染很严重——2001年，株洲市清水塘霞湾港排污口不远处的底泥含镉量最高有359.8毫克/千克，含铅量最高值达1827.6毫克/千克，超标都有几十倍，治理当然是需要的，“但湘江底泥中的重金属已经通过形成碳酸盐等不溶解的物质而稳定化和固定化，贸然处理底泥是理性的选择吗？”叶正芳说，“我们都不确定”。

还有很多问题需要环保领域之外的科学家回答。例如，如果不用化肥就不能丰收，那么在现在的基础上减少化肥使用是否必然导致产量的下降？张福锁的回答是否定的，尽管这有悖常理。他和另外十几所大学的教授正在进行这样的尝试：他们让几十名研究生在完成专业课学习以后就深入农村，和农民一起尝试更科学的种植方法，从而找到更合适的化肥用量。结果显示，在现在的基础上减少氮肥的使用，同样可以保证粮食的产量。

另外一个方面也很重要——污染可以战胜，但要保持良好环境就必须长期系统的努力。孙铁珩参与治理的沈阳铁西区在告别污染之后已经成为这座城市的重要部分，而同样由他领导的内蒙古霍林河矿区修复工程则没能永久性地改变那里的生态：这个当时中国科学院最大规模的综合性项目在1983年获得成功，但30年后，霍林河矿区的污染正让越来越多的人搬离。

最后，如果我们把土壤修复所展现出的内容视为一个寓言，它所传递出的含义对我们的未来就具有更明确的意义。一个社会，尤其是像我们这样地域广阔、构成复杂、发展迅速、崇尚权威但科学精神尚未形成的社会，究竟应该怎样面对那些很可能危害幸福又很难为人所察觉的危机？我们的社会进展太快，存在的变量太多，我们造成的破坏反馈到我们自身的速度并不比我们创造财富的速度慢多少，这迫使我们必须去思考和回答这样尖锐的问题。

以前的我们，通常无暇思考这样的问题。我们的人生太短暂，我们面对的挑战又太复杂——我们希望摆脱贫困，我们希望出人头地，我们希望在人生的每个阶段都超前完成使命，我们唯独很少思考怎样扮演这个社会希望我们更多扮演的角色。在我们的潜意识里，这样的问题太遥远，遥远到我们认为穷尽一生也没机会回答。不只土壤污染，如果你问这个社会上的绝大多数人，他们是否曾经有理性长远的人生规划，回答可能都是那令人失望的——没有。