张尊国:台湾农地污染监测水平已独步全球

2016年1月06日 09:00:01 来源: 分析测试百科
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  --专访台湾大学教授张尊国

  分析测试百科网讯 1982年,台湾桃园县境内两家生产塑料添加剂硬脂酸镉的企业排放含镉的污水,当时,当地农民在不知情的情况下继续在被镉污染的土壤中种植水稻,生产出了镉严重超标的大米。

  “这是台湾较早发生的一起农地污染事件,该事件发生以后台湾非常警觉。”台湾大学张尊国教授说,“当时的台湾土壤污染还没有法规约束,只能把它当作公害事件处理,涉事工厂歇业停工,被污染的农地划出来,禁止耕种食用作物,改种花卉、林木或作其他用途,并给予农民补偿。”

  张尊国提到,到后来台湾农地污染事件发生得越来越多,但都不像镉污染毒性这么强。“台湾的农地污染大部分是由电镀业、金属表面处理业等行业的废水造成的,这些行业的废水中通常含有铜、锌、铬、镍四种金属元素。桃园市手机、计算机等电子产品的电路板制造企业集中,农地污染中铜污染严重。而在台中彰化一带,电镀业和金属表面处理业比较发达,脚踏车、雨伞、水龙头、金属配件等工厂密集,该区域同样发生过大规模的农地污染事件。但是该区域的工厂并没有因此被移除,因为该区域的污染是混合型的,铜、锌、铬、镍这四种金属几乎每家工厂都在用,很难辨认出污染物的来源。这种类型的污染事件在特定的区域内反复发生,直到现在。”张尊国说。

  

台湾大学生物环境系统工程学系 张尊国教授

“网格”法调查的历史资料

  20世纪中期,研究发现发生在日本富山县的“痛痛病”是由于含有重金属镉的废水污染耕地和水源引起的。“痛痛病”影响面广,受害者众多,被公认为是“公害病”。

  受此影响,台湾在1982年开始了农地污染的摸底普查。张尊国提到,最初的监测是以画“网格”的方法来进行的——将4km X 4km即1600公顷土地划为一个调查单元,然后再将调查单元用“#”划分成9个分区,在每个分区抓样后混合,以混合样来代表一个调查单元的情况。根据这种方法,整个台湾的平地大概可以划分出800多个调查单元。调查结果分为1~5五个等级,3等级相当于背景值,4、5等级被认为疑似污染或是确定污染。把4、5等级的网格再进行更细的划分,即以100公顷为划分单位再调查,如果调查结果仍然是4、5级就进行更细的划分,以25公顷甚至1公顷为单位,这就是当时调查的架构体系。画“网格”的调查方法总共监测采样的点数约有一万多笔数据,确认达到5级的数目约是1024笔,即1024公顷土地面积。这一架构体系的调查从1983年持续到1987年,后来进行的是中样区调查以及细密调查。直到1999年台湾成立“土壤及地下水污染整治基金会”(SGR)以后,画“网格”的调查方法才有所改变。

  “2000年台湾地区发布‘土壤及地下水污染整治法’,重金属检测由0.1M HCl萃取的方法改为王水全量消化方法,原来的农地污染5个等级改为监测标准和管制标准。监测标准约为管制标准的1/2,即假设背景值是10ppm,某个项目管制标准是200ppm,那么监测标准大约就是100ppm。”张尊国说。

  “2000年以后,台湾‘土壤及地下水污染整治基金会’接续了之前的农地摸底调查工作。”张尊国继续介绍到,“土地跟河川、大气不同,土地有所有权或是管理人。考虑到这一方面,农地摸底调查工作再画“网格”显然是不合适的,因为同一网格里的土地可能分属于几个人,因此后面的工作就以地政机关的地籍数据为准划定调查对象和管控单元。前面提到的1024公顷的5级农地又按照地籍数据以及新法规标准做了确认调查。调查结果是254公顷左右的农地超过了新标准。接下来每年各地方政府都会做一些采样监测,从2000年到2014年,陆续调查出来总数不到400公顷的农地超过新标准。根据前面三十多年的经验,确认台湾的农地污染总数为约400公顷。”

以灌溉区为突破口 精确确定超标农地

  张尊国认为台湾的农地污染数目远不止400公顷,严重被低估,但是台湾当局根据三十余年的系统调查经验否定了张尊国的说法。

  张尊国所在的系以前主要研究农业灌溉以及农田水利,对台湾农业灌溉非常了解。张尊国认为,只要灌溉水源被污染,采用污染水源灌溉(污灌)的整区农地都会出问题,即便个别有差异,相差也很小。“以前的资料有缺失是因为公务体系是依法行政,假如标准是200ppm,背景值是10ppm,同样两块地,一块测得205ppm,另一块测得192ppm,统计学上不论192还是205都是远远超过10的,但是行政标准是200ppm,205ppm的地块政府会发公告,192ppm的地块则不会公告污染。但是农地污染一般都是累积的结果,重金属是保守性物质,会一直留在土壤中累积。192ppm的地块可能过几年再重新调查就会超标。依法行政无法系统性看待问题,结果农地污染超标情况会一再发生。”张尊国说。

  “那时候我提出一个构想、概念——只要是灌溉同一区域的水源出问题,这个区域就都会出问题。我把全台湾农地用灌溉系统的水利小组进行划分,每个水利小组大概有100公顷的农地。农政单位农业生产的肥力调查相对比较密集,250m X 250m一个调查点,总共有13万笔数据,比环保单位多很多,而且很全面。所以,后来我就改用农政单位的数据。农政单位检测重金属用的是0.1MHCl萃取的方法,每30~40年滚动调查一次。虽然检测方法不一样,但是我认为重金属含量有了相对性的比较,根据这个我发展了一个筛选模式,用成本较低的便携式XRF去筛查,可以用来做半定量分析。筛查完后把补充数据与农政单位原始数据相结合把等浓度线画出来,再选取采样点进行检测。筛选结果是全台湾灌溉农地面积为40~50万公顷,水利小组一共3400多个,其中有问题的大概是88个,占2%~2.5%,污染农地总面积约15000公顷,与前面提到的400公顷相差甚大。所以当局不相信我的筛查结果,但是后来经过验证,我划出的认为有问题的区域大概40%会超过管制标准,20%会超过监测标准,所以后来他们就相信了我的筛查结果。总的来说,台湾高风险农地就是刚才提到的15000公顷,扣掉农舍、道路等大概一半左右是实际在耕种的农田,这就是台湾现在大概的农地污染情况。”张尊国说。

  张尊国介绍,台湾将在一两年之内调查确认清楚农地污染情况。关于农地污染的治理,张尊国指出被镉、汞污染的农地整治成本很高,即便整治完成种出来的水稻可能还是有问题。所以,被污染的农地基本就不会再种食用作物。而铜、锌、镍、铬污染农地的整治是用翻土的方法,把表层大概20-30公分的土壤翻到下层去。而严重污染区,要把表层土壤移除,再补进客土。

内地冶炼污染严重 区域协调是监测关键

  “统计数据显示,内地农地污染点位超标16.2%,比例非常高,被污染的农地面积之大无法想象。调查时一般倾向选比较可疑或是污染严重的区域,实际的污染面积有人说是300万公顷,这个数字不统一,确切情况不清楚,但是农地污染非常严重,不管是珠三角、长三角还是很多其他地方都在面临同样的问题。镉元素很容易被水稻吸收,即便是像台湾并没有严重污染,只是背景值下种出来的稻米镉含量就已经是非常敏感的。在内地的农地污染情况中,镉污染占的比例是最高的。”张尊国还提到,与台湾不同的是,内地除了污水灌溉的区域以外,比较突出的是矿产开采和初级冶炼产业造成的污染。

  “土壤污染会直接威胁到后续的食品安全。内地现在在大力推行‘互联网+’,其实很多污染治理的先决条件就是要信息透明,只有将信息全盘掌握了,污染治理才可以事半功倍。比如有专家提到在各省的边界地区,省级之间的管辖权要协调,这个虽然困难,但是如果能够整合,就能达到事半功倍的效果。污染区域虽然有时只是少数地方,但是污染事件一旦爆出,其他地方也会受害。所以将来可以把污染产区与优良产区划分作为一个重要工作,一旦有污染事件发生我们可以马上清楚地知道,食品污染区域在哪、量是多少,这样的话没有污染的区域就不会受牵连。”张尊国说。

“互联网+”助力农地污染调查

  “台湾在农地污染监测技术方面起步较早,现在可以说是非常先进,甚至是独步全球。我们配备了很多手持装置以及云端技术,因为研究人员到田间去方向、边界线等完全搞不清楚,我们利用地理信息系统与云端技术可以把采样点的规划、布设以及路径导航移到现场去,还可以立刻把研究人员采样的动作、图片传回中央监控,这样中央监控就可以知道现在田间有几组人,分别在哪里,已经完成多少工作。另外一方面,污染情况调查出来以后,所有地上作物都要收购销毁,然后对农民进行补偿。现在台湾在这些方面有周详的行政作业程序,有非常好的经验。现在农地污染情况调查能够顺利进行就是过去全台湾农地调查时候累积下来的经验。”张尊国说。

  “原来是发现问题然后解决问题,为末端管控。我们将来的工作要向前端推进,将大数据整合从源头管理。这项工作已经有了一些进展,现在可以根据研究结果在作物种植之前预测哪一区域种植的哪种作物会出问题:我们总共评估了三十几种蔬菜以及十几种稻作品种,可以辅导农民在种植作物时选择不同品种来避开污染风险。食品安全关系着食品相关企业的存亡问题,现在很多连锁商店、大型企业也很重视食品安全问题,也希望有安全的原料供给端,我们的评估数据对他们也有很大的帮助。我现在还在继续做这方面的信息整合,目标是希望将来消费者到超市用手机扫一下农产品的条形码,马上就能对应出该农产品产地的哪些作物会有问题。反过来,透过市场机制,农民也可以了解生产什么农产品才不在食品安全黑名单里。我希望能用这种方式来说服消费者、农民,也替当局解决一些头痛的问题。这就是我接下来三年要完成的事情。”张尊国说。

附:

  张尊国,台湾大学生物环境系统工程学系教授。台湾大学土木工程学士,美国普渡Purdue大学环境工程博士。历任台湾大学农工系教授、台湾大学农工系主任、台湾大学生物资源暨农学院副院长、农业工程学报(EI期刊)主编、同济会全国十大杰出农业专家,现任国立台湾大学生物环境系统工程学系教授。专长,土壤污染调查与整治、生态工程、水土资源经营管理、环境保护与永续发展。