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小身体大能量 蜈蚣草成土壤“吸金”利器


不久前举行的国家“十二五”科技创新成就展上,一种叫做“蜈蚣草”的植物给人们留下了深刻印象。它是中科院地理所环境修复中心陈同斌研究员经过大量野外筛查和试验验证后发现的“宝贝”,种植、收割这种超量富集重金属的特异植物,每年可带走土壤10%至18%的重金属,3年内即可使轻微污染的农田恢复到国家土壤环境质量标准允许的水平。

在土壤污染形势日益严峻的今天,这么有价值的发现如何实现从工程应用到产业化的发展?刚刚出台的《土壤污染防治行动计划》对像“蜈蚣草”这样的土壤修复技将会产生什么样的影响?

“吸毒神器”的前世今生

利用某些特异植物来大量富集和移除土壤中的重金属等污染物,是当今颇受关注的植物修复技术。

早年,陈同斌将研究目标锁定在砷,一方面,由于我国有色金属矿产资源丰富,砷的储量占世界范围的70%,矿山开采和冶炼容易造成砷污染;另一方面,国际上报道重金属超富集植物有300种,但并没有发现砷的超富集植物。

结合地理学、地球化学、植物学、土壤学、生态学等多学科交叉知识,陈同斌判断,在我国南方地区有可能存在能够大量富集砷的超富集植物。他们通过两年多的大量植物采集、室内分析和盆栽试验,对2000多个矿区植物样本的砷吸收、富集和转运能力等进行了筛选。    1999年,陈同斌课题组发现了世界上第一种砷的超富集植物——蜈蚣草,其砷富集能力是普通植物的20万倍。2002年2月,《砷超富集植物蜈蚣草及其对砷的富集特征》一文在国内某著名期刊以封面论文形式发表,被该刊评价为“推动植物修复领域迅速发展的里程碑”。    2001年,在国家“863”计划、“973”前期专项和国家自然科学基金重点项目的支持下,陈同斌带领课题组在湖南郴州建立了世界上首个砷污染土壤植物修复工程示范基地。在种植蜈蚣草1年之后,土壤的砷含量下降了10%,而收割的蜈蚣草叶片砷含量高达0.8%;3年后,土壤砷含量进一步下降了30%左右;修复5年后,土壤砷平均含量达到《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)的要求,修复后农田可以安全地种植普通农作物。

由此发端,经过近20年土壤修复领域的研发,陈同斌团队根据污染程度建立了一系列修复技术,包括植物萃取技术、活化剂强化植物萃取技术、植物阻隔技术、钝化技术以及超富集植物—经济作物间作技术。伴随砷污染土壤植物修复技术的研发,其应用逐渐推广到云南、广西、河南、河北和四川等10个省份的砷、镉污染耕地修复,开创了环境科学领域的一个新方向,为土壤污染修复产业的发展打下了基础。    “治污利器”锋芒乍现

蜈蚣草的研究与工程化应用是我国土壤修复技术及产业发展的一个缩影。我国从“十五”期间开始研发土壤污染治理与修复技术,特别是“十二五”以来,在重金属污染防治专项资金支持下,初步建立了针对不同土壤污染物、污染程度、土地利用类型等的土壤污染治理与修复技术,它们的发展路径与蜈蚣草的研发与应用相仿。

找到了“吸毒神器”并不意味着就能成“治污利器”

蜈蚣草在中国有广泛的自然分布。一开始,包括陈同斌在内的研究者都没有意识到它的大量繁殖会是一个难点。始终上不去的存活率引起了科研人员对这个问题的重视。陈同斌他们随即在蜈蚣草育苗参数上进行了大量的研究,保证了育苗的存活率,并进一步开展大量工作来缩短育苗时间,建立了蜈蚣草的快速育苗技术,并不断降低其育苗成本。

如何处置含有高浓度砷的蜈蚣草收获物是另外一个难题。为此,陈同斌团队建立了一套超富集植物安全焚烧设备,焚烧之后超富集植物收获物能够减容95%左右。此后他们又研发了在焚烧过程中添加固定剂的技术,尾气中重金属等各项指标完全达标,焚烧后的灰烬还可以提取有价金属或作为危险废物进行安全填埋。

近年来,一批像“蜈蚣草”这样的土壤修复技术进入工程示范阶段,一批自主研发和国外引进的技术设备和修复材料也开始进入试验阶段,一批耕地土壤污染治理与修复试点项目和污染地块修复工程项目开始启动。与此同时,从事土壤污染治理与修复的咨询机构、专业修复和配套服务企业的数量急剧增加,土壤修复产业和市场得到了迅速发展。

数据显示,土壤污染治理与修复企业从2010年的10多家增加到近1000家,从业人员从约2000人增加到近1万人;项目数量累计达300多项。总体来看,在技术储备、人员队伍等方面,基本具备产业发展的基础。

总体上看,土壤污染治理与修复技术研发和工程化应用落后于发达国家和地区。”环保部南京环科所林玉锁说,相对于国外土壤修复已有40年至50年的历史而言,我国土壤修复技术研发和工程化应用只有短短10多年时间,目前大多还处于起步阶段。

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