对抗土壤重金属污染女战士：翁丽萍专访
都说土壤是有生命的，很多科研人员对土壤可能已经不单纯是一种工作和研究，还有对土壤所倾注的感情..............
翁莉萍，1996年---2016年3月在荷兰瓦格宁根(Wageningen)大学从事土壤科学科研及教学工作，担任研究员。
那么2016年对翁莉萍老师来说，应该是有意义的一年....
为了自己一直热爱的土壤事业，翁莉萍老师选择了回国.......
现在农业部环境保护科研监测所从事科研及教学工作，担任特聘研究员。
近日专访——翁莉萍
翁莉萍：农业部环境保护科研监测所特聘研究员
知识
土壤学：是以地球表面能够生长绿色植物的疏松层为对象，研究其中的物质运动规律及其与环境间关系的科学，是农业科学的基础学科之一。主要研究内容包括土壤组成;土壤的物理、化学和生物学特性;土壤的发生和演变;土壤的分类和分布;土壤的肥力特征以及土壤的开发利用改良和保护等。其目的在于为合理利用土壤资源、消除土壤低产因素、防止土壤退化和提高土壤肥力水平等提供理论依据和科学方法。
▼问：翁老师好，您怎么看待土壤?
翁莉萍：我觉得土壤是一个踏实的存在。她朴素，但不简单;她不贵重，但很珍贵。土壤不简单是因为她含有元素周期表里绝大部分元素，形成大的小的、生物的非生物的、无机的有机的、柔软的坚硬的、排列有序的杂乱无章的，各种各样的组分。这些组分按照自己的规律搭建成错综复杂的结构。如果把这些构造放大，那一定是世界上最奇异最庞大的建筑。土壤的这一异质性，是土壤的许多功能的基础，也使土壤学研究变得非常有意思，有挑战性。土壤，我们的生活离不开她。以前人们离乡，会带上一捧故乡的泥土。现在，土壤更是与我们息息相关，她关系到我们的健康，我们的食品安全。
▼问：我知道您是在荷兰读的博士，具体的专业名称是什么?
翁莉萍：我在荷兰瓦格宁根(Wageningen)大学读的博士。开始的时候学校还没有改名字，称为瓦格宁根农业大学，是荷兰唯一的一所以农业、生物、环境为主的大学。我读的专业是土壤化学与土壤化学质量，也就是研究土壤中的化学过程以及这些化学变化过程与土壤肥力和土壤环境的关系的学科。博士研究承担的是一个欧盟项目，与英国、法国、瑞士的科学家合作，目的是搞清楚重金属在土壤和水环境中的化学形态及分布迁移规律，其中，我专注于土壤中重金属污染物的化学形态模型的建立。
▼问：荷兰研究土壤经历过一个怎样的过程呢?
翁莉萍：荷兰虽然国土狭小，但在推动土壤学的发展上起了巨大的作用。系统的土壤学研究可以说是从十九世纪开始的。一些从事地质、化学研究的科学家逐渐将目光转移到土壤上。1924年，在荷兰土壤学家DavidJacohusHissink博士(1877-1956)的积极呼吁下，国际土壤学协会(IUSS)成立并在罗马召开了第一次国际土壤学大会。Hissink博士在国际土壤学协会创始、二战后重启和发展壮大的过程中起了关键的作用。他在1924到1950年间，一直担任国际土壤学协会秘书长。(值得一提的是，Hissink博士曾担任瓦格宁根荷兰国家农业实验站站长)。1924到1990年这66年中，除去1974-1978这四年外，国际土壤学协会秘书长的职位一直由荷兰土壤学家担任。当时组织这样一个协会，是为了商议如何将土壤测试方法标准化，将土壤分类系统统一起来。国际土壤学协会的成立，极大地促进了土壤学作为一门学科的迅速发展。土壤学研究是随着社会关注热点而发展成长起来的。最初的土壤学研究是从土壤的发生、分类和土壤肥力的角度出发的。后来，随着环境污染问题的突显，土壤学也扩展到关于污染问题的研究。当下，气候变化、食品安全、纳米颗粒这些热点都被纳入土壤科学的研究当中。
▼问：听过您一场很精彩的报告，您讲到欧洲在上世纪80、90年代对土壤的研究和之后进行的研究转移等问题，那么从这一点上说，我们国家相比对土壤的研究起步算晚，在土壤学研究方面还是有落后的?
翁莉萍：早期，工业发展和人口增长，给荷兰带来了严重的环境污染问题。比如，经荷兰入海的莱茵河，在六、七十年代，甚至被称为一条排污河。工业革命后累积的环境包括土壤污染问题，到70-80年代已经是无法容忍，人们觉得不得不采取行动。1971年，荷兰健康与环境部成立。1975年，全国范围的空气污染监测网建立。各种制度和措施的实施取得了明显的效果。七十年代中期以后，工业废水中重金属的排放，工业燃煤造成的空气污染物的排放等都得到了极大的消减和控制。从80年代起，欧洲包括荷兰，对土壤本身的污染问题(重金属、农药等)和土壤对大气、水环境的污染问题(氮和磷的释放)进行了广泛深入的研究，积累了很多宝贵的知识和经验。
我国因为当时相比经济发展的滞后，对污染的关注和研究也相对滞后。现在国内专家们关于比如土壤重金属标准的讨论，非常类似于90年代末荷兰科学家关于同样问题的讨论。从国外同行获取经验，可以缩短和减少我们在同一问题上研究所要花费的人力物力。结合我国的特点，尽快找出最佳的解决方法。
▼问：那么国外可借鉴的同行经验，具体有哪些呢?
翁莉萍：在土壤质量与土壤健康的研究方面，国外同行所采取的手段、技术，提出的标准、理念都有很多值得我们借鉴的地方。但是在污染土壤的治理和利用上，我国有自己的特殊性。在荷兰南部有一个地方，流经的河流上游在过去是比利时的一家冶炼厂，虽然冶炼厂已经关闭多年了，但是河流沿岸造成的土壤重金属，包括镉和砷的污染还很严重。荷兰政府曾委托研究单位对这一地区进行过调查，但是并没有采取治理措施，任由这片土地闲置。那么我国人口众多、耕地紧张，在风险管控的条件下安全利用是优选的处理方式。在重金属源解析方面，其实国外的研究并不是特别多。由于我国地域广阔、土壤条件多样，经济活动处于一个特别活跃的时期，由此造成了污染来源多样，难以辨认的局面。我们需要在借鉴国外经验的基础上，发明创新理论与技术，以适应我国实际需要。
▼问：其实这个问题是您自己曾经提出的----土壤学是否有出路?
翁莉萍：一段时间以来，有些土壤学家对土壤学作为一门学科存在的前景感到忧虑。早在2006年，国际土壤学会就曾邀请世界近百位土壤学家共同探讨土壤学的未来。所谓的土壤学危机来自于土壤学科的专业名称逐步被其它文字所取代，来自于即使关于土壤研究的文章数量呈现急剧增长的状况，但是大多数作者的研究组院系名称里并没有土壤二字。有的专家担心，其它专业的学者，从自己专业的角度来看待研究土壤，会不会把土壤过于简单化，而忽略了土壤的复杂性。我个人觉得，土壤做为一种重要而复杂的自然存在，做为人类生存必需的自然资源，对它的研究不会停止。各个专业先进技术的介入，会促进这一学科的深入发展。即使因为城市化数字化等原因，许多人远离了土壤，甚至暂时忘却了土壤，但土壤学作为一门以研究对象来分类的学科，会像其它类似的学科如大气学、水科学一样，被社会所需要，发展生存下去。
▼问：当前在国际上土壤学发展的趋势在哪?在您的报告中，提到了关键带，能否详细介绍下?它会是趋势吗?
翁莉萍：关键带是本世纪初期美国国家研究委员会(NRC)提出来的概念，它是指从基岩到树冠这一地球近表层带，陆地上的大部分生命都存在于关键带中。在这一薄层中，复杂的生物地球化学过程将岩石和生物转化为关键带的核心组分--土壤。关键带概念强调土壤圈与岩石圈、大气圈、水圈和生物圈的交互作用，强调多学科的交叉融合。我有幸参加了欧洲关键带项目“SoilTrec”,在这个项目中，欧洲几个有代表性的地域被选为关键带观测点(CZO)，几十个参加单位针对这几个代表性地域从不同角度观测研究，促进了多学科交叉，促进了人们对这一地表体系的关注。我国的关键带研究刚刚起步，有很大的发展潜力。关键带作为一个名称概念是否能长期被活跃地应用还有待观察，但是关于地球近地表的多学科的交叉研究会持续下去。
▼问：您所说的土壤化学模型研究，它的重要性在哪?
翁莉萍：我们都清楚，土壤是一个复杂的体系。一种元素在土壤中的行为及环境影响取决于它在土壤中的存在形态。但是，由于各种反应过程同时存在，影响因子复杂，人们观察到的结果往往是矛盾的，难以解释的。这些年，我们一直致力于建立通用的基于机理过程的土壤化学模型，将模型建立于微观分子水平的物理化学机理的基础上，这样才能让模型有进一步扩展的潜力，能够囊括更多的元素、因子和过程，而不需要每次扩充的时候都要重新修改拟合原有的模型框架和参数。这种模型具有定量性、通用性和预测性，在土壤过程的研究中，可以起到重要作用。
▼问：那么您在荷兰进行科研、教学有20年了，这些年对自己最大的影响是什么?
翁莉萍：我1996年到荷兰留学，后来留在荷兰瓦格宁根(Wageningen)大学工作。工作上最大的收获是能够有机会系统地研究多种元素在土壤中的化学行为，研究了土壤无机、有机颗粒的界面过程，形成了一个比较全面的对土壤微观过程的认知。这些年对我最大的影响应该是在治学上，科学研究应该保持它的独立性，结论不为权威、出资方所左右，提倡公开的、不带个人感情的色彩的科学讨论，允许质疑和辩论。
▼问：回国后，对您的科研工作，您的这份职业，您有怎样的安排?
翁莉萍：我国处于高速发展期，相应产生的土壤环境问题也很突出。国家对土壤环境治理非常重视，支持力度很大，这为我们土壤科研人员提供了一个非常好的机遇。同时，我国土壤资源丰富多样，也为土壤学研究提供了很好的研究素材。我希望能够借助这样的机遇与条件，拓展自己研究的深度和广度，并将国外的先进经验和研究手段介绍到我国，同时培养年轻的土壤化学研究人员，让自己的职业生涯更有意义。
▼问：您有一份报告《土壤重金属赋存形态研究三十年进展》，这算是一个大题，我想这份汇总，里面肯定有您多年的辛苦，您能给我们说说它的意义和里面的大致内容吗?
翁莉萍：这份报告的目的，是和大家一起回顾一下土壤重金属赋存形态研究的发展历史，展望未来的发展前景。土壤重金属的赋存形态，在决定重金属的生物有效性、环境中的迁移性、治理措施的有效性等方面起着决定性的作用。关于土壤重金属赋存形态的研究经过了从化学提取方法、经验性公式到更明确的化学分析方法比如同步辐射光谱法和机理性化学模型的发展阶段。我自己在土壤重金属的化学形态分析手段的建立方面，进行了关于自由态离子测定方法-多南膜法技术的研究，在模型方面，建立和发展了多表面模型。关于土壤重金属赋存形态的研究，将服务于土壤重金属来源解析、污染特征研究和防治措施设计等方面的工作，为相关的研究提供支撑。
▼问：您对刚出台的土十条计划，有怎样的看法?对这份计划，您想做点什么吗?
翁莉萍：“土十条”的八字方针是“保护优先，风险管控”。基于污染土壤治理的高难度，加强源头控制，防止污染的发生、加重和扩散是“土十条”提出的土壤污染管控重点。对于农业用地和建设用地这两大重点板块来说，由于农业用地面积大、污染分散，源头控制更是最根本的土壤保护手段。要做到源头控制，需要先了解不同的污染来源对农田土壤和农产品污染的影响，分清土壤本底、肥料、灌溉水、大气沉降等对污染的贡献。我们最近刚刚获批了科技部十三五面源污染专项“农田与农产品重金属源解析与污染特征的研究”项目。这个项目就是针对农田土壤以及农产品重金属污染进行来源识别研究的。我们希望通过这个项目的实施，发现重点污染区域农田和农产品重金属的主要来源，为科学有效的实施源头控制提供支撑。
▼问：要祝贺翁老师获取了科技部的专项任务，应该说重点专项任务的到来，可以很好地发挥出您的专业特长，也符合您多年来的研究领域方向?
翁莉萍：谢谢你的祝贺!是的，我的研究领域是土壤化学，重点研究各种污染和养分元素在土壤中的化学行为及与生物、环境效应的关系，在元素化学形态的测定与模型建立上有着多年的工作基础。尤其感兴趣的是这些元素在土壤有机、无机纳米颗粒的界面反应，重点研究土壤天然纳米颗粒的性状对元素界面反应的影响。擅长建立与使用机理性的土壤化学模型及计算机软件，从而达到解释与预测复杂土壤环境因子对土壤化学过程与环境行为的目的。我希望将这些研究方法应用到马上就要启动的科技部“农田和农产品重金属源解析与污染特征研究”的项目中，阐明不同来源重金属在投入-土壤-农产品这一传递链中的分化与累积机理，辨认典型地区重金属污染的主要来源，与其他同仁一起，为我国农田重金属污染的研究与防治出一点力。
翁莉萍主要研究成果和创新点如下：
第一：在国际上首次提出和建立了用于计算土壤元素化学形态的“多表面模型”(Multi-SurfaceModel)，成功地用于多种阳离子的化学形态计算，跨出了将离子在颗粒表面反应的机理模型用于元素在环境样品中化学形态计算的重要一步，从而推动了化学机理模型在环境样品研究和环境风险评估中的应用。
第二：推导了带可变电荷纳米颗粒的自由能变化的数学表达式，纠正了最初的配体和电荷分配模型(LCDModel)中的重要错误，从而发展了LCD模型，使其成为迄今为止唯一的既可用于土壤有机质在矿物颗粒上的吸附反应，同时也可用于离子在有机质包被的矿物颗粒体系中吸附的机理模型，进一步推进了元素的化学形态机理模型向更接近环境体系中样品真实过程的发展。
第三：在元素化学形态分析方法发展方面，建立了自由离子分析方法-DMT(Donnan膜法)法中离子移动的动力学模型，提出了DMT应用的三种模式，撰写了指导DMT应用的指南，为这一独特方法的发展和推广做出了重要贡献。
第四：在土壤化学过程机理研究方面，揭示了重金属元素在土壤和水体不同种类颗粒表面的分布规律，论述了溶液化学因子、有机质粒径大小及氧化物矿物组成等与含氧阴离子固液分配的关系，预测了有机质分子的分子量与其在矿物颗粒上吸附强度影响。
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