大地“病”了
“重金属一旦入土壤和食物链，去除就十分困难”
土地，正变得越来越陌生，因为它“生病”了。
所谓土壤污染是指：“人为活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度，引起土壤质量恶化，进而造成农作物中某些指标超过国家标准的现象。”曹心德介绍，土壤污染包括无机物污染和有机物污染，像镉、铅、砷等重金属污染属于无机物污染，在整个土壤污染中，重金属污染比例占了65%。
据统计，目前全国受污染的土壤面积已占耕地面积的1/5左右，总面积超过2000万公顷，农田污染修复规模高达50万亿元。此外，随着城市产业结构调整、城市功能转型发展，大量工业用地转为商业居住和公共用地。遗留下来的污染场地，也就是常说的“棕色地块”给城市环境和居民健康造成了潜在危害。曹心德教授介绍，目前，像这样的城市污染地块，全国至少有30万块，修复成本高达300多亿。
“土壤生起病来比较隐蔽，会跟人们玩潜伏，镉一旦进入土壤和食物链后，去除就十分困难”，曹心德教授诙谐地说。以镉污染为例，土壤中的镉一方面来源于采矿、冶炼行业排放的废渣、废水以及各类工厂排放的废气；另一方面，大量使用的农业化肥，特别是磷肥也会促使土壤镉超标。镉进入土壤后，其污染具有长期性、隐蔽性、不均匀性等，很难将其去除。
三套“组合拳”
土壤与地下水一体化修复给果实上“天然保险”
曹心德教授带领团队研发土壤与地下水一体化修复技术，对治理土地污染打出三组重拳。
第一组重拳是通过重金属污染土壤的原位化学钝化技术，让土壤中不稳定的重金属变“老实”。曹心德介绍，向污染土壤中添加基于固体废物制备的碳、硅、磷材料，通过吸附、沉淀、络合、离子交换等一系列反应，使重金属向较为稳定化的形态转变，以降低重金属的可迁移性和生物可利用性，从而达到污染土壤修复的目的。
第二组重拳是超累积植物吸收技术，即种植 “吃”重金属的植物，它们被栽到土壤中，可有效“吃掉”农田里的镉、砷、铜、铅等重金属污染物。
第三组重拳是地下水修复技术。即将受重金属污染的地下水抽提到地表，再洒向已添加稳定化剂的土壤中，经土壤“滞留”、植物“过滤”，修复后的地下水又回到地下水层。曹心德教授举例说：在铅污染土壤中添加1-2%磷基材料，经过40天的修复，污染地下水中铅的去除率高达91%，同时土壤CaCl2提取态铅和TCLP提取态铅与对照组相比，分别下降了60.5%和62.8%。
曹心德教授团队研发的土壤与地下水一体化修复技术，就是把这三组重拳巧妙结合起来，形成一个良性的循环，既把受重金属污染的地下水净化为可供农田灌溉水，又让土壤中的重金属毒性大大降低。“通过土壤与地下水一体化修复技术，土地恢复‘健康’，农作物的生长、灌溉环境得到改善，这就给结出的果实上了一份天然的‘保险’。”
“以废治废”
运用固废基稳定化材料使土地修复费用降一半
在长期的实验中，曹心德教授独辟蹊径，提出“以废治废”的理念。他用矿物尾料、生物质废弃物制备含碳、硅、磷基材料，用于土壤中污染物的稳定化修复。以用某些生物质废弃物制备生物炭为例，这种生物炭是一种独特的吸附剂，可以像“吸盘”一样，对重金属和有机污染物具有双重吸附作用。
曹心德教授告诉记者，生物质废弃物是指农作物秸秆、蓝藻、木屑、稻壳、牛粪等材料。“我国是一个农业大国，拥有丰富的生物质废弃物资源，每年约有10亿吨农作物秸秆被焚烧，大气中的CO2高达30%都源于这些生物质废弃物的返田和焚烧处理。”
在曹心德教授眼里，这些生物质废物并不是废料，而是创造生物炭的“宝贝”。这些“宝贝”在限氧和低于700℃条件下，被制成生物炭。然后，通过农业机械设备将生物炭输入土壤中。这些生物炭就像“吸盘”一样，将土壤中的铅、镉等重金属钝化封锁，防止农作物对重金属的吸收。此外，生物炭还可以吸附莠去津等除草剂，防止农作物对除草剂的吸收。
除此之外，生物炭对土壤还有其他生态效应。曹心德教授举例说，生物炭最初是作为固碳材料提出的，当生物炭输入土壤后不仅发挥固碳增汇作用，还可以阻隔重金属、有机污染物的迁移，同时增加土壤持水量，提高土壤中的阳离子交换能力，丰富土壤中的氮磷等营养元素，提高作物的产量。
有人担心，在土壤中输入生物炭，会不会破坏土壤原有的结构？曹心德解释说，生物炭是一种绿色资源，它本身不会破坏土壤原有的结构，从修复土壤功能角度讲，它的作用就是在农作物和造成土壤污染的重金属之间筑起一堵墙，把重金属挡在农作物的墙外。
曹心德教授预测，综合运用固废基稳定化材料以及土壤与地下水一体化修复技术，可使目前修复土地的费用降低至少一半。随着人们环保理念和土壤保护意识的增强，土地修复技术将会大有作为
