科普:神奇的蜈蚣草能给土壤解毒

2015年07月29日 17:02  来源:中国科普博览网  类型:转载  编辑:喻鲜

蜈蚣草

  近年来,由于矿山采冶,一片片宝贵的土地被污染,对于中国这个农业大国和许多以土地为生的农民来说,堪称灾难。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。、中国科学院地理科学与资源研究所研究员陈同斌和他的团队发现了蜈蚣草这种砷的超富集植物,并进行培育,巧妙利用这不起眼的植物对被污染的土壤进行修复,让土地重回往日富饶。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。

  被重金属污染的土壤,仅凭大自然的风吹日晒,修复速度十分缓慢。但有一种植物,却能在污染最严重的区域生长。它就是神奇的蜈蚣草——国际上首次发现的砷超富集植物。

  “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。

 

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