保障国土生态安全、提升人口密集地区的水土污染监管防治成效，是生态文明建设赋予国土资源科技创新的重要使命，更是新时期耕地质量保护的现实需要。苏锡常地区作为著名的江南水乡，既存在地面沉降、又存在水土污染，如何破解类似地区的水土污染困局、研发实用的水土污染监测与防治技术备受世人关注。
《长江三角洲典型地面沉降区水土污染监测与防治技术研发与示范》是2011年新开的国土资源公益性行业科研专项经费项目，项目编号201111021、批准研究期限为2011年1月—2013年12月。遵循“大地体检、生态预警”理念，项目围绕地面沉降区水土污染防治技术研发这一主题，选择苏锡常地区进行了3年多的解剖研究，完成了水土污染同步监测与标准研制、耕地重金属污染修复试验研究及其工程示范等既定任务，新增分析测试土壤、农产品、降尘等环境地球化学样品3600多个，获取高精度水土污染监测数据20余万条，丰富了长三角地区生态地质环境调查研究及其成果开发应用的内涵。项目共研制行业技术规范1部，申报发明技术专利4项、获取专利授权2项，发表核心期刊论文20篇（含SCI论文5篇），形成政策建议2项、被国土资源报等媒体报道6次，培养研究生10名，培育水土污染监测治理技术骨干20余人。主要取得了以下最新研究进展或成果：
1.研发了实用的高生物量植物修复技术。通过实地栽种苏柳795及籽粒苋K112等修复植物，获取了齐全的确凿试验数据，验证了栽种柳树与籽粒苋能在5年左右使原来的严重Cd污染农田基本复原是可行性，掌握了栽种籽粒苋+施用有机菌肥联合清除土壤残留Cd的技术要领及其工艺。在切断污染源后，栽种苏柳795等高生物量植物平均每年可使土壤残留Cd消减约15%。
2.研发了施加天然加凹凸棒石粉调控污染耕地中稻米等Cd含量的实用钝化技术。通过大田试验，在Cd严重耕地中施加天然凹凸棒石粉修复耕地Cd污染取得理想调控效果，并获取了施加天然凹凸棒石粉+有机肥+磷肥+硅肥等调控稻米、小麦Cd含量的有效配方。
3.研制（改进）了水土污染同步监测技术。通过改进土壤水采样的野外工作方法、改进大气降尘接收与处理的流程、对比不同土壤采样密度的元素含量分布特征、以“5点十字”剖面规范土壤监测点采样的实践探索，新研制了一套在长三角类似水网平原地区进行水土地质环境监测（或水土污染同步监测）的方法技术，以新研制的监测技术为依托，构建了苏锡常地区水土污染监测网。
4.新编了《长江三角洲水土地质环境监测规范》，建立了苏锡常地区水土地质环境监测数据库。针对水土污染评价与水土地质环境数据开发应用等提出了系列技术标准，构建了苏锡常地区水土地质环境监测数据持续开发利用与标准化管理的信息平台，进而开发形成了集数据存储、标准化转换、成果发布、信息查询等于一体的数据管理系统。
5.获取了典型地区地面沉降作用与水土污染互动的关键新证据。实地解剖发现，地面沉降对控制局部水土污染有一定影响，但作用过程比较缓慢、机理相对复杂，两者之间建立直接定量关系有一定难度。含盐量、营养元素含量、Hg-Cd-Zn等重金属含量、一些变价元素（如Fe、Mn等）和常量元素（如Ca、Mg、K、Si）等是示踪地面沉降演变的主要环境指标，相对于非沉降区而言，地面沉降区及其附近土壤、潜水中的含盐量与部分营养离子含量有整张趋势、养分元素含量增加及重金属相对富集等也时有发生，这些均与地面沉降在一定程度上改变了原来的水土物质循环与迁移路径、或者改变了原来水土环境的重金属等微量元素化学反应条件等有关。
6.发现了田块尺度耕地Cd污染分布不均匀。通过对污染耕地土壤重金属空间分异特征的对比分析，确证田块尺度上土壤Cd分布不均匀具有普遍性，在此基础上查实了耕地镉污染分布的主控因素及其输送路径，提出了锁定田块尺度耕地Cd污染的可行方法，提高了监控耕地Cd污染的准确度。
7.剖析了典型重金属污染的生态效应，总结了稻谷等农产品吸收重金属的主要途径与控制因素，探索了基于土壤-农产品重金属含量相互关系的生态安全预计机制，并首次建立了长三角典型污染区水稻系统镉迁移分布经验模式及相关土壤镉污染安全预警的数学模型。
8.改进并完善了水土污染调查调查评价的方法技术，在运用现代环境地球化学新手段示踪重金属污染方面取得实质性进展。借助铅同位素、次生离子探针（SIMS）、原位XRF元素扫描分析、土壤DGT分析等新技术或新手段，通过实地运用取得了示踪重金属污染形成过程、探究其污染机理的立项效果，丰富了评价水土重金属污染的新方法新手段，拓宽了现代环境地球化学的应用领域。
9.建成典型耕地镉污染生态修复示范工程。运用新研制的钝化修复与植物修复技术，选择典型区域开展大田试验，新建长三角首例镉污染耕地生态修复示范工程，占地约7亩，验证了栽种柳树等高生物量植物清除耕地土壤残留Cd的可行性、并提供了工程示范经验。

    本项研究始终遵循“大地体检、生态预警”这一最新理念，针对地面沉降区及其附近所存在的水土污染、土地资源质量下降等地质环境问题，选择苏锡常地区进行试点研究，通过实地调查、观测试验、采样分析测试及数据处理，查明地面沉降所引发的水土污染分布特点及相关生态环境安全隐患，收集关键监测点的水、土环境质量同步监测资料，分析当地10年尺度上的水土环境演变及其元素含量变化规律，优化研究区内水土污染持久监测方案并建成其监测网，拟订水土污染监测方法技术标准，总结水土地质环境数据开发应用新途径，探索研究区内水土污染形成机理与实用防治技术，开展典型重金属污染土地矿物调控试验研究及典型水土污染区植物修复试验等，分别在研究方法手段运用、数据集成分析、农田土壤镉污染实用修复技术研发、水土污染同步监测等方面实现了新的突破或科技创新。其主要创新点是：
1.研发了耕地镉污染实用修复技术并建成典型镉污染耕地生态修复示范工程。通过开展典型区大田修复试验，研制了施用凹凸棒石环境修复材料治理耕地镉污染的实用钝化技术及栽种苏柳795等高生物量植物快速清除农田土壤残留Cd的植物修复技术。运用上述修复技术，建成江苏首例镉污染土地生态修复示范工程、占地7亩，积累了治理耕地镉污染的成功经验。
2.建立了重金属污染早期生态预警及风险监控技术。运用现代仪器分析、同位素示踪等手段，结合重金属生物有效态原位量化及生态毒理诊断方法，建立了耕地重金属污染生态风险评估及其早期预警技术，构建了苏锡常地区水土污染监测网，率先用立体监测数据刻画了当地水土环境变化。
3.提出了长三角地区水稻-土壤系统Cd迁移分布定量模型。基于水稻-根系土元素分布特征调查分析，结合相关土壤地球化学背景资料及不同品种水稻吸收土壤Cd的基本特点，总结了长三角地区水稻器官-土壤之间Cd分布分配基本规律，并创建了典型区水稻-土壤系统Cd迁移分布模型。
4.构建了苏锡常地区水土地质环境监测数据持续开发利用及其标准化管理信息平台。以苏锡常地区水土地质环境监测数据库为基础，针对水土污染即时性评价和水土地质环境数据持续开发应用等，参照Google Earth等有关功能，运用新研制的行业技术标准，开发出一套集地质环境监测集数据存储、标准化转换、风险评价、成果发布、资料查询等于一体的新型数据管理系统暨信息平台，新建的数据信息发布平台属具有首创性。

    项目总体目标就是针对地面沉降区水土污染监测与修复治理等研发实用的可供推广的技术，提供运用成熟技术的示范经验。属于地质环境监测与应用领域的前沿研究与相关技术探索，其原理和基本方法不具有唯一性或难复制性。但具体研究成果中有以下内容是本项目独创，具有不可复制性：
1.系统获取了苏锡常地区农田土壤-土壤水（饱气带水+潜水的混合物）Cd、Hg、Cu、Pb、Zn等重金属固定时段的高清度监测数据，监测时段为2010-2014年，包括这一时段的大气降尘监测数据。这一成果因为是在特定时间段、特点监测区域完成的，具有唯一性或不可复制性。
2.运用凹凸棒石这一环境修复材料新研发的针对耕地镉污染防治（或调控）的钝化技术，已经获批发明专利授权（专利号：ZL201610017793.7）。 该成果是项目研发中选用特定修复材料在特定污染地块中完成的，其技术路线、基本方法等可以复制，但具体研究结论难以复制。
3.针对苏锡常地区水土地质环境监测数据持续开发利用及其标准化管理所构建的信息平台，该信息平台的核心是最新监测成果集成管理与数据标准化应用，其原理、构思及操作流程、评价标准等完全可以复制，但支撑该信息平台的实验数据是长期地质环境调查积累而来，是对历史上苏锡常地区水土地质环境及其变化的真实记载，这一部分原始数据具有唯一性或不可复制性。
4.在无锡市锡山区鹅湖镇甘露社区新建的耕地镉污染植物修复试验示范工程、占地7亩，其植物修复技术、工艺流程、管护措施、评价验收办法等完全可以复制，但该示范工程本身具有不可复制性或独特性，因为不可能在相同的时间与地点再建成与此完全一样的示范工程。

    本项研究成果主要属于技术服务领域，重在基础性前缘性公益性探索，不是完全以盈利为目的。项目成果中，能体现盈利性的主要是新研发的污染修复技术与水土污染同步监测技术为国土资源管护等提供了重要行业技术支撑，高生物量植物修复技术及施加非金属矿物的调控技术一旦被成功推广应用，将产生显著的社会经济效益。污染耕地被成功修复后，也能提升耕地的生态效益及其利用价值。目前项目研究成果的盈利性具体为：
1.新研发的钝化修复技术，其应用成本比国内目前所常用的镉污染耕地修复治理技术的应用成本低。目前国内成功钝化修复1亩中-重度镉污染耕地的成本都在5000元以上，主要是修复材料采用国外进口、外商在其中赚取了相当利润。采用本次研发的施用合适的凹凸棒石环境修复材料，治理同样1亩中-重度镉污染耕地的成本可控制在2000元左右，随着修复规模增加、成本还可以进一步降低。此外，本修复技术采用与时下通用的种田大户农用机械组培，在推广应用该技术的过程中可为种田大户等现代农民增加部分收益。
2.项目成果被推广应用的社会效益显著。基于对苏锡常农用地土壤Cd、Hg等均量不降反升的监测结果之认同及新研制的水土污染监测行业技术标准，启动了全省耕地污染监测，监测年报深受省委、省政府肯定与赞赏，并藉此推进了江苏国土资源领域的矿地融合创新工作；基于对典型耕地污染源解析及其风险评价结果的认可，依托项目提供的相关资料及从其它途径获取的信息，由省环境保护厅组织制定了《江苏省土壤污染防治工作方案》，并顺势启动了全省农用地土壤污染详查工作；基于对所研发的耕地镉污染修复技术及其有关成果的认可，参照前人经验并结合江苏耕地保护实际需求，由省财政厅、国土资源厅组织实施了全省耕地污染防治重点专项，从耕地开发整理资金渠道安排专项经费1.3亿元，初步实现了土地整治与重金属污染防治暨耕地质量提升的有效融合。

    项目在3年多的实施过程中，除了研发实用的农田土壤镉污染防治新技术、获取了大量高质量的水土污染第一手监测数据外，还新研制了《长江三角洲水土地质环境监测规范》、建立的了苏锡常水土污染监测网及苏锡常地区水土地质环境监测数据库、装备了快速检测农田土壤重金属的新仪器和长期收集大气降尘监测数据的接收装置，申请了发明专利、出版了专著、发表了多篇有影响学术论文，培育或壮大了江苏专门从事地质环境调查成果转化应用暨污染修复治理的专业团队，这些都可为我国水网平原区的水土地质环境持续监测、现代环境地球化学发展等提供了重要基础和坚实的技术支撑，是项目研究成果持续发挥作用、后续研究能持续创新的保障。具体表现在：
1.项目已经于2013年在无锡市锡山区鹅湖镇建立了江苏首例典型污染土地生态修复试验示范工程，为进一步开展污染耕地修复治理与研究提供了实验基地、为相关科研教学等提供实践场所。
2.储备了钝化修复农田土壤镉污染的实用技术及材料生产方法，储备了前景可观的植物修技术及其后期处置方案，为进一步治理类似长三角平原地区的耕地污染提供了扎实的研究基础。
3.新装备了现场检测农田土壤重金属污染的快速分析仪器（XRF土壤快速分析仪），为提升土壤污染调查的成效、降低相关工作成本积累了技术支撑与重要经验。
4.已经完成的镉污染耕地钝化修复试验场地还在进一步发挥作用，近期重新取样分析结果显示5年前施加的钝化材料还继续有效，为持续开展钝化修复时效性验证提供了适宜的验证基地。
5.在原先的试验研究基础上，通过后续的改进、发现了新的成果突破亮点，有些成果正在准备申报新的重技术发明专利，可以为项目延伸创新研究提供新线索或新方向。
6.构建了专门从事耕地污染监测与生态管护核心技术研发的专业技术团队，该团队核心成员有10余人，全部由中青年硕士、博士等可科技骨干组成。该团队与长期合作的单位（南京大学、南京农业大学、中国科学院南京土壤研究所、中国地质环境监测院、江苏省农委下属土肥站、江苏省环境监测中心、江苏省疾病预防控制中心）建立了良好的信息资源共享信用机制，为进一步开展持续创新研究、深化本项目研究成果的开发应用等集聚了优质人脉资源。

    项目针对苏锡常等地水土污染治理暨土地生态管护等所面临的来源不清、成因不明、风险不详、管控无据等主要问题，通过3年多的持续探索研究，在关键技术创新及污染治理工程示范等方面取得了有极高实用价值的系列研究成果。该项目成果具有极高实用价值，其总体研究水平达到国内领先、国际先进水平。主要表现在：
1、新研制的钝化修复技术。针对耕层土壤Cd含量0.6-3.0mg/kg、土壤pH小于7.0、污染土壤厚度小于30cm、大米-小麦Cd超标率90%以上的田块，施用一定剂量的凹凸棒石环境修复材料后，其稻米-小麦Cd达标率超过90%（超标率不足10%），稻米Cd从0.25-1.24 mg/kg下降到0.2mg/kg以下，土壤Cd生物有效量普遍下降30%以上、一般可从0.3mg/kg以上降低到0.2mg/kg以下，土壤pH一般可提高0.3以上、CEC可增加20%以上，土壤细颗粒组分可增加30%、保水保肥能力显著增加、稻米等产量不减产，施加一次材料后、钝化修复时效性一般可延续3年以上。运用这一技术的成本明显低于国内同类技术，而其修复成效明显优于国内同类技术。
2、新研制的柳树植物修复技术。针对Cd严重污染耕地，栽种苏柳795等乔木型柳树，一年可清除原农田土壤残留Cd的15%左右（平均使得原来土壤的Cd平均浓度下降15%，如一年前平均是10mg/kg、在切断污染源的前提下栽种柳树满一年时其土壤Cd平均浓度下降到8.5 mg/kg）。这一技术在国内同类植物修技术中处于领先地位。
3、新研制的水土污染同步监测技术。运用改进后的土壤溶液收集方法后，可使得土壤与土壤溶液之间的Cd、Cr、Ni等正相关性大幅度提升，这在之前的国内类似研究中是很难出现的。
4、新研制的水土地质环境监测行业技术技术标准，属于国内首部行业技术准则，之前没有先例。

    07、环境级：例行试验抽样、整架连通、试验结束

    随着国家出台了“土十条”、“水十条”等，生态文明建设在国家治理体系中所占比重日益加大，绿色发展在各地经济社会发展中的地位越来越高。可以对本项研究中所取得相关技术应用的市场前景做如下分析：
1.施用凹凸棒石的钝化技术。该项技术最大优势是成本低于一般常用的同类技术、且操作简单、见效快，按照我国南方酸性土壤环境下需要治理的镉污染耕地潜力预测，施用该钝化技术至少可以覆盖耕地污染治理市场的30%以上，每年可以形成的直接销售收入预计可以达到2亿元，解决数百人的就业问题。该市场的原料供应比较固定，不容易被恶性竞争所快速淘汰，但生产材料、使用该修复技术的过程不复杂、技术难度也不大，必须做好相应的监管和市场培育、引导。
2.栽种柳树和籽粒苋等高生物量植物修复技术。植物修复是从根本上解除土壤重金属危害的治本方法，市场潜力十分巨大，但比较不利的是周期长、对耕地利用形式有要求（必须适度改变耕地用途）。推广应用植物修复技术的市场前景非常可观，对于促进各地绿色GDP增长有直接效益。本次研发的植物修复技术一旦得到推广应用，每年仅仅在一个乡村就可以创造数亿元的利润及上百人的就业，但前提是一定要有配套的市场消化掉新生产的大量植物。
3.新研制的农田土壤污染修复技术进行打包组合，与土地整治市场、花草苗木等市场有机结合，辅以必要的政策引导和新型市场培育，完全有可能培育新型的污染土地治理-保护-产品研发-绿色经济增长市场，其市场份额可以占据目前的土地整治市场及污染修复质量市场的50%左右。

    1.耕地或农田土壤污染修复治理。可采用技术入股和产品推介形式，围绕政府治理耕地污染的近期目标，通过政-产-学-研-用有效结合，通过企业牵头，建立新型耕地污染修复治理商业运作体系。科研部门出技术，材料厂家提供合适环境修复商品，修复公司组织修复施工，土地使用方提供土地，政府组织验收治理成效，学校参与研发并未修复公司输入相关技术人才。共同打造新型绿色经济产业链，通过污染修复治理这一新型市场解决耕地污染修复治理现实问题，同时拉动地方经济发展，国家也增加新的税收与就业渠道。
2.配套市场培育。针对可持续发展，在有大量污染土地修复治理的地区，提前新建生物能源发电厂等，解决植物修复的后续问题，新城一个完整的植物修复产业链，解决失地人口的就业等问题。
3.打包土地整治市场与污染防治一体化。从财政投入渠道解决好土壤污染修复治理的必要经费，从产业链的角度引导有关民营企业的升级与转型，用绿色经济、污染修复等驱动土地整治市场重新焕发新的活力。由政府出面，先解决污染土地修复治理的前期规划，再利用休耕、退耕还草、轮种、湿地建设、生态民生工程建设等，有序推进整个水土污染监管、治理的长期化和可持续化，最终用市场的运作解决目前的诸多困局。

    所研发的技术还没有进行大规模推广应用，暂时还没有产品或技术的稳定销售渠道。对使用本项研究成果及其相关技术的客户及其新的市场培育有以下要求：
1.推广运用新研发的钝化修复技术时，必须对凹凸棒石环境修复材料进行剂量与剂型限制。材料本身不得携带重金属等污染物（材料产品的Cd低于0.15mg/kg)，销售成本要控制在1500元/吨内，使用的对凹凸棒石环境修复材料以细颗粒状为宜、严禁使用粉末（以防止污染大气）。该类产品的原料及生产技术目前国内有稳定市场，所欠缺的是需要对相关材料市场的规范化监管，此类产品的应用前景很大，替代国外高附加值产品的潜力巨大，但必须限制其暴力企图，从一开始将相关产品的售价控制在一个可持续的合理利润区间。
2.推广应用新研发的植物修复技术。不论是栽种柳树、还是栽种籽粒苋，都没有解决植物长大后的处置问题。这恰恰是推广应用相关植物修复技术的关键，可以考虑增加生物能源发电等配套市场开发，将土壤污染植物修复及相关绿色产业一道发展，解决部分人口离开土地后的就业及可持续发展等问题。
3.推广应用水土污染同步监测技术。这些技术不存在技术转让及市场化问题，主要是科研人员使用，要说明的是使用方需结合具体的实际情况，对相关方法技术做更进一步的完善与改进。
4.推广应用新研制的行业技术标准及水土污染监测数据信息集成技术。该项技术属于软科学研究的一部分，主要供相关政府决策部门使用，暂时不考虑市场营销。

    

    

    

2016年4月26日，国土资源部科技与国际司组织有关专家在北京举行了国土资源公益性行业科研专项“长江三角洲典型地面沉降区水土污染监测与防治技术研发与示范”项目综合评审会。专家组在2015年9月15日召开的项目验收会基础上，结合项目财务验收意见，对项目进行综合评审。查阅了相关验收资料，形成意见如下：
项目全面完成了目标任务，达到了考核指标要求。
专家组一致同意通过验收。

2015年9月16日，国土资源部科技与国际合作司组织有关专家在北京举行了国土资源公益性行业科研专项“长江三角洲典型地面沉降区水土污染监测与防治技术研发与示范”项目验收会。专家组认真听取了项目组汇报，查阅了相关验收资料，经质疑和讨论，形成意见如下：
1、项目全面完成了任务书要求的工作任务，达到了考核指标要求。项目提供的文档资料齐全，符合验收要求。
2、项目利用元素微区分析、同位素示踪等手段研究了Cd、Pb等重金属污染来源及迁移途径；在植物修复、微生物修复及矿物调控技术研发上取得显著成效，建成了苏南污染农田生态修复示范工程；研制了水土污染同步取样监测技术、创建了苏锡常区域性水土污染监测网，编制了《水土地质环境监测规程（送审稿）》，构建了水土地质环境监测管理信息平台。
3、项目研发的技术和研究成果为我国其他类似地区水土污染防治、地质环境保护、土地利用优化提供了行业技术示范，为“江苏省国土（耕地）生态地质环境监测”重大项目的实施提供了技术支撑，研究成果推广应用前景良好。
4、利用地球日、地质博物馆、国土资源报等平台，组织开展了科普活动。
5、项目获得国家发明专利2项、申请实用新型专利2项；发表论文15篇，其中SCI收录6篇；编制了1项规程（送审稿）；培养博士研究生2人，硕士研究生6人。
专家组一致同意项目通过验收。