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团队的苦心,却得不到当地村民的认可。仇荣亮解释道:“最大的问题在于,污染相对不太严重,没有引起足够的重视。”严重的污染会导致一般植物无法存活,污染因此被相对控制在土壤中,不易再扩散。可是,在镉等重金属污染相对轻的土壤里,水稻反而能长得更好,农民依然可以取得经济收益。但同时会导致重金属污染被扩散到食物链,恶劣的生存环境使村民的健康问题亮起了红灯。
“2000年到2005年算是‘第一个五年计划’,后来我的想法有了很大的转变。”农民对植物提取治理方法的抵触,让仇荣亮开始思考:是否有另一种方式,在解决土壤污染问题的同时,又能保证经济效益?
植物阻隔:实现“舌尖上的安全”
仇荣亮团队一方面延续第一个“863”项目的探索,继续从事超富集植物提取重金属的研究工作。另一方面,他们又创新性提出“植物阻隔”概念,关注如何从污染土壤中产出合格的稻米。
“植物阻隔”的理念,走在了世界前列。“我们查遍了国内外的文献,没有看到这种方法。起了第一个名字叫‘植物屏蔽’,后来确定叫‘植物阻隔’。”
◎筛选植物品种
团队调查了广东省内所有的水稻品种。发现在同一种土壤里,不同水稻品种吸收金属量的高低相差数倍。团队进行大量基础性的研究工作,筛选出在污染土壤中可实现安全种植的水稻品种。
但新出现的问题,让仇荣亮十分苦恼——吸收金属量高的水稻品种,正是种植面积广,极受农民与消费者欢迎的杂交稻。面对这种情况,他们该如何是好?
◎化学固定
团队采取添加化学改良剂的措施,努力将重金属固定在地下土壤。对于已经向植物扩散的金属,团队通过微生物技术,将污染元素吸附在植物的体膜外,或是沉淀在茎秆当中,从而形成一道隔绝金属污染的屏障。
此外,团队更着力于促进水稻产量提升。“杂交稻的产量高,要让农民改种吸收金属少的品种,在治理土壤污染的同时,我们还得促进光合作用提高产量。”
从2005年到2012年,团队用了七年时间,构建了重金属中低污染农田的“低累积农作物+改良剂”植物阻隔联合修复模式,既能满足我国人多地少粮食压力大的国情需要,也可为国内外重金属污染农田的治理、修复及利用提供有价值的参考。仇荣亮长舒一气:“十年磨一剑,总算可以基本实现舌尖上的安全了。”
植物稳定:生态恢复治理污染源
寸草不生、满目疮痍的重金属矿业废弃地,是土壤污染的源头。对仇荣亮团队来说,不从源头入手解决土壤污染问题,就意味着土壤污染修复的征程永远没有尽头。
在研究与实践开展的过程中,仇荣亮团队始终怀有三个诉求:第一,将污染金属固定在源头,即便在南方暴雨环境中也不会扩散;第二,实现矿业废弃地的植物地表覆盖;第三,希望能同时产生一定的经济效益,对其他地区具有推广性。除此之外,还要考虑成本问题。仇荣亮说:“我们这是给自己提出了高难度要求。”
◎生物碳
经过综合考虑,仇荣亮团队将寻觅污染土壤改良剂的目光投向了污泥生物碳。
如何处置污水处理厂排出的废弃污泥,是世界性的难题。但团队巧妙运用了废弃污泥生物碳的三项特点:酸中和能力特别强;具有吸附能力,可以固定重金属;可以为植被的长期稳定提供养分。这篇论文被Water Research刊物的审稿人评论为:“论文深入阐明了污泥生物碳的吸附机理,将污泥生物碳转化为重金属吸附固定剂,为水土污染修复提供了好的思路。”并受到国际同行的广泛关注,2012年发表的这篇论文已经成为世界土壤重金属污染修复领域的ESI高引论文。
◎麻疯树
团队发掘出麻疯树作为土壤重金属污染修复植物的应用潜力,源于偶然。有位印度学生对仇荣亮团队的研究很感兴趣,带了麻疯树的种子来到中大,跟从仇荣亮进行博士后阶段研究。
经过理论分析与实践检验,团队发现麻疯树具有抗旱、耐贫瘠、耐酸、耐受多金属等多项优势。当论文刊发于Int. J. Phytoremedia刊物后,曾引起国际上不少质疑声。连仇荣亮自己也说:“说句实在话,谁会相信麻疯树这么能干?”
而今,以植物稳定土壤重金属的思路,拓展了土壤污染治理的研究方法,在理论和应用上都具有开拓性意义。
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