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研究镉在土壤—水稻根际微界面的迁转规律与机

2020-01-06 00:18

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感谢关注土壤污染!据科技日报报道:

导读

农产品重金属污染防控的难度既为业界公认,又为学界熟知。

既是世界难题,也是世纪难题

作为“南方地区稻米重金属污染综合防控协同创新行动”项目参与单位之一,湖南省农委主任刘宗林坦言,这是世界性难题,也是世纪性难题,“不可能一蹴而就”。他介绍,2013年镉米事件发生后,农业部、财政部启动了长株潭地区重金属污染耕地修复及农业种植结构调整试点。一年多来,经专家评估,土壤镉有效态呈下降趋势,稻米镉含量达标率提高明显。但他表示,总体来说“镉在土壤和作物之间的转换机理还没有完全弄明白”。

一两个人、一两个团队、一两个课题解决不了问题

机理不清,正是最大的症结所在。项目负责人、农业部环境保护科研监测所研究员刘仲齐解释,以稻米镉污染为例,同样的本底条件,同一品种水稻,不同植株间镉含量会有差别;同一植株中,茎、干、叶的镉含量可能很高,籽粒的含量可能很低,等等,问题复杂超乎想象。这就有赖于土壤重金属镉污染特征与源解析,以及重金属镉在土壤—水稻体系中迁转规律的研究。前者,研究不同区域、不同类型土壤理化参数对土壤镉植物有效态的影响,确定影响土壤镉活性的关键因子;研究农田土壤、农作物镉污染源及其影响,量化分析各污染源对农田土壤及农作物中重金属的污染贡献;研究稻田镉污染分级标准与风险管控策略。后者,在水稻生长发育过程中,研究镉在土壤—水稻根际微界面的迁转规律与机制;研究镉在水稻根—茎叶—籽粒等不同部位的分配规律与机制;研究各器官累积镉的动态变化特征,找到镉富集至籽粒的关键时间段;研究根际微生物对镉迁转的作用机制。

“小而全”“短平快”式不符合农业科研规律

“源头搞清了,接下来是过程防控”。刘仲齐介绍,从水稻品种,灌溉水净化,耕作栽培模式优化,高效重金属钝化材料等入手,研发稻米重金属污染过程单项防控技术。在此基础上,提出稻米重金属镉污染综合防控技术,开展示范应用。

延伸阅读

最后的末端治理,包括稻米安全加工技术和南方污染稻田富镉稻秆资源化利用技术。刘仲齐表示,这也就是说,稻米本身防控好了不算完,还要对剩下来的那些富含镉的稻秆负责任。它们量大、面广,无害化处理、资源化利用难度也很大。

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感谢关注土壤污染!据科技日报报道:


3月29日,中国农科院在湖南长沙宣布启动“南方地区稻米重金属污染综合防控协同创新行动”,由160余名相关学科专家组成的号称“全国最大科研团队”,向农产品重金属超标问题发出系统性“宣战”。

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启动地点选在湖南,颇意味深长——2013年5月惊动全国的“镉大米”风波,作为重金属污染重灾区的湖南,即为问题大米主源头;事件也成为国内对这一问题社会认知度的分水岭:此前几乎不为人知,此后公众深切关注。

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既是世界难题,也是世纪难题

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中国水稻研究所研究员胡培松谈到2013年“镉大米”事件后公众一度“谈镉色变”的紧张气氛,“人人都说,却又似是而非”,一语道出问题的复杂性。

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项目负责人、农业部环境保护科研监测所研究员刘仲齐用“复杂性、累积性、隐蔽性”来形容重金属污染:与大气和水污染相比,其隐蔽性强、不易发现,滞留时间长、具有累积性,所以治理难度大,“是世界性难题”。


刘仲齐表示,难点不仅表现在污染来源和机理的多样性、复杂性,还表现在治理方法和手段的特殊复杂性:目前重金属污染治理和修复技术主要包括物理手段、生物方法和农艺方法,它们有的经济成本高,如用新土换旧土的客土方法、施用重金属调理剂等;有的时间长,如超积累植物吸收重金属方法需要几十年乃至上百年,所以又“堪称世纪难题”。

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胡培松从2006年开始就“有意识地做这件事”。工作之一是大规模跟踪检测南方稻米重金属超标状况,“种植面积10万亩以上的品种都检测”,形成系列科学数据。“糟糕的是,这几年重金属超标的势头是向上走的”。


一两个人、一两个团队、一两个课题解决不了问题

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来自农业部科教司副司长王衍亮的一个好消息是,重金属污染问题的系统性解决,已列入议事日程:上从中央高层的亲自过问,下至环保部、农业部等职能部门的工作部署,都把它作为亟待解决的重大命题。

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面对国家重大需求、民生重大关切,出席启动会的中国农科院党组书记陈萌山提出,农业科技界“能不能跟上”?

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他介绍,目前重金属污染防治技术研究主要停留在单项技术上,大部分尚处于研究试验阶段,缺乏技术的集成配套,经济性不高、操作性不强、适用范围受限;尤其是在重金属污染修复方面,尚未找到适合我国国情的,可复制、易推广,适合大规模农田治理的成熟综合技术措施;而且,“这些技术还没有和政策配套”。所以,“一两个人、一两个团队、一两个课题解决不了问题”,需要组织跨学科、跨领域的协同攻关,从单项技术研究向多技术耦合联用的综合防治技术研究转变。

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王衍亮从另一个角度佐证了协同攻关的必要性:国内现有重金属污染治理有两种思路,一是把重金属从土壤中拿出去,才算治理和修复了;一是在保证农产品符合质量安全要求的前提下边生产、边修复、边治理。这两种思路还在争论,但他认为,在当前污染面积较大的情况下,采用第一种思路,“这么多农田都要休耕”,很难做成;应该“沿着边生产、边治理的路子,树立长期作战的思想”。

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与“镉大米”引爆农产品重金属污染议题相一致,项目也把稻米镉污染作为首当其冲的目标。刘仲齐解释,土壤、灌溉水和农业投入品中的重金属污染已经严重影响到稻米质量安全,其中尤以镉污染最为严重,直接导致稻米镉超标事件频发。他介绍,项目研究内容包括镉污染特征与迁转规律、污染过程防控和末端治理三个方面。镉污染特征与迁转规律主要研究镉污染的特征、来源及在土壤与水稻中迁转的规律,如镉在水稻根、茎叶、籽粒等不同部位的聚集规律与机制等;污染过程防控从溯源开始,筛选出水稻镉低积累品种,再研究灌溉水镉消减、重金属高效钝化、镉污染稻田耕作等技术;末端治理主要研究镉在稻米中的富集部位和赋存形态,探索镉超标稻米的安全加工技术和富镉稻秆资源化利用技术。“以此为切入点,为农田砷、汞、铅等其他重金属污染防治提供参考”。

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“小而全”“短平快”式不符合农业科研规律

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