神奇的蜈蚣草给土壤解毒

  近年来,我国土壤重金属污染问题突出,严重威胁到农产品质量安全和人体健康。植物修复技术相对于物理修复、化学修复等土壤修复技术而言,具有环境友好、成本较低的优势,更适用于我国大面积的农田重金属污染土壤。

  陈同斌团队经过20多年的研究,在湖南石门发现砷超富集植物——蜈蚣草,它不但对砷具有很强的超富集能力,对镉、铜等其它重金属的吸收能力也很强,这是国际上首次发现砷超富集植物。该团队利用研究取得的成果,形成了农民易于操作的土壤修复新技术体系,包括种苗选育、栽培管理、间作种植、回收利用等,并具有自主知识产权。在南方开展的修复及利用示范面积近3000亩,为国家土壤重金属污染治理提供了关键的科技支撑。

植物修复成套技术

 

  “过去我们谈土壤修复,尤其是重金属污染严重的土壤,就像是患了癌症的病人一样,医治难度极大。”陈同斌说,自从他们在国际上成功发现和“驯化”砷超富集植物(蜈蚣草),并研发出了一整套利用植物修复污染土壤的方法后,一剂针对重金属污染土壤的“特效药、强心针”就诞生了,这具有标志性的意义。

  过去,在治理土壤污染方面,植物修复技术多停留在室内模拟阶段。上世纪90年代开始,陈同斌在全国各地广泛筛选和鉴定能大量吸附重金属的超富集植物。他希望找到某种对重金属具有特异富集功能的植物(超富集植物),高效吸收和去除污染土壤中的重金属,而且还要能够将此功能遗传给下一代,最好同时具有生物量大、适应性广等特点。

  幸运的是,他在湖南石门发现了蜈蚣草。这种植物对砷、镉等重金属具有极强的吸收能力,尤其对砷,是普通植物吸收力的20万倍。

  仅仅发现还不够,陈同斌和高能所合作,利用他们的大型科研设备去观察蜈蚣草解毒的机理。并进行相关快速育种和种苗培育,将其性能“调”到最优,最终“驯化”了这种植物,并成功使其产业化。

  “广西环江模式”是土壤修复领域的最突出代表。一期工程历时两年,修复了1280亩受到砷、铅、镉等重金属污染的农田。这种模式形成了“政府统筹协调、科研单位技术支撑、农民积极参与”的工作机制。

  这种模式采用的重金属超富集植物修复技术,实现了从实验室走向产业的突破,为土壤修复技术的工程化、产业化奠定了基础。

  植物修复土壤是一个复杂的系统工程,包含育苗、移植、管理、应用等多方面,吸收了大量重金属之后的蜈蚣草还要进行安全焚烧。这意味着整套工程涉及环境监测、环境工程、土壤学、农学、生物学、焚烧控制、大型机械设备制造等多个领域。在修复工程的推广中,需要把新技术进行熟化、标准化、规范化,把复杂的新技术转化成简单的、农民可以操作的工程方案。

  “要做好这样的工程,需要多种跨专业人才,现在从事这方面的专业人才还不多,人才培养还没跟上。”陈同斌说,就拿环江模式来说,团队成员涉及到10多个专业领域,而且在修复土壤同时,还要照顾到当地农民的收益。

  因此,当地鼓励农民种植蜈蚣草的同时种植桑树,采集桑叶养蚕,利用蚕丝增加收入。这就需要科研人员对蜈蚣草进行科学培育,它会与桑树抢光、抢水、抢养分,如何将其生长控制在一个合理的范围内,保证桑叶的产量和氨基酸含量、蛋白质含量、饲口性等品质指标达到正常标准,同时要求桑叶、蚕丝的重金属不能超标,满足作为生态纺织品的原料要求。

  “这些细节都环环相扣,任何一个环节出问题都将使产业化受阻,因地制宜是重点。”陈同斌说,科技成果转化也讲究“售后服务”,如果配套服务跟不上,那就是“白搭”。各个环节都必须处理好,产业链上下游才能衔接好,这样的项目才会有实际意义。

  (部分内容转自中国科学报)

 

相关链接:

中国科学院地理科学与资源研究所http://www.igsnrr.ac.cn/

陈同斌研究员http://sourcedb.igsnrr.cas.cn/zw/zjrck/200906/t20090626_1842192.html

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