[中國科學(xué)報]毒地結(jié)出“干凈”糧
湖南,稻米之鄉(xiāng)。它是全國水稻第一大省,每年這里的水稻產(chǎn)值占全國總量的十分之一。
湖南,毒地之痛。2013年轟動全國的鎘米事件,將湖南的水稻種植業(yè)推到了懸崖邊上。
“稻花香里盼豐年,怎奈毒地一片。”對于湖南這樣一個水稻大省而言,土地與糧食之間似乎存在天然的矛盾。人們離不開水稻,它是維系生存的根本。然而,重金屬籠罩下的土地卻讓延續(xù)了千百年的農(nóng)事生產(chǎn)愈發(fā)難以為繼。
一場糧食爭奪戰(zhàn)正在這片土地上打響。2015年,由中國農(nóng)科院主持的“我國南方地區(qū)稻米重金屬污染綜合防控”項目正式啟動,向重金屬污染這一世界性難題發(fā)起了挑戰(zhàn)。
如今,一年已過,在科研人員的聯(lián)手努力下,這片毒地終于收獲了“干凈”的糧食。
成立聯(lián)合行動組
在湘潭市農(nóng)科所的水稻田試驗區(qū)中,立著一塊很惹眼的牌子。上面林林總總地羅列著一大串跟重金屬污染有關(guān)的各類信息,不熟悉情況的路人總會下意識收住腳,神色凝重地看上兩眼。
這樣的景觀并不奇怪。在湖南,重金屬污染牽動著每個人的心。除了土壤重金屬本底值較高的先天因素,近幾十年的工業(yè)化浪潮也加重了土地的負(fù)擔(dān)。盡管科學(xué)家們想過很多辦法,但這塊頑疾始終如夢魘般揮之不去。
“過去進(jìn)行重金屬治理,都是各家單位在單打獨斗,沒有形成合力。中國農(nóng)科院開展的科技創(chuàng)新工程協(xié)同創(chuàng)新項目,打破了過去那種單打獨斗的局面,各領(lǐng)域的科學(xué)家攜手攻克難題。”作為該項目首席科學(xué)家,中國農(nóng)科院環(huán)保所研究員劉仲齊已和重金屬打交道多年,但如此大陣仗的聯(lián)合行動,他還是第一次見到。
劉仲齊手里的任務(wù)書上,列出了11項不同方面的研究內(nèi)容,這些任務(wù)分別由農(nóng)科院下轄的7個科研單位共同承擔(dān),最終實現(xiàn)對重金屬污染的聯(lián)合治理。
不僅如此,聯(lián)合行動組還是一個十分開放的平臺,協(xié)同創(chuàng)新項目的參與成員并不限于農(nóng)科院系統(tǒng)內(nèi)部。“我們的最終目標(biāo)是保障南方地區(qū)稻米數(shù)量與質(zhì)量安全,因此只要有好的想法和技術(shù),無論是高校、科研院所還是企業(yè),都可以拿到我們的平臺上開展試驗。”劉仲齊介紹說,目前示范基地內(nèi)已進(jìn)駐南京農(nóng)大、湖南農(nóng)大等15個科研團隊,包括重金屬修復(fù)企業(yè)9家。
尋找鎘轉(zhuǎn)運路線圖
盡管重金屬污染治理以土壤為核心,但在協(xié)同創(chuàng)新項目組中,并非所有人的研究都是沖著土壤去的。
“稻米鎘超標(biāo)絕不僅僅是土壤本身的問題,我們需要知道這些重金屬是如何進(jìn)入植物體內(nèi)的。”劉仲齊及其團隊成員發(fā)現(xiàn),水稻體內(nèi)廣泛存在的非選擇性陽離子通道,是影響大多數(shù)水稻品種鎘吸收轉(zhuǎn)運的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
劉仲齊解釋說,負(fù)責(zé)被動運輸?shù)年栯x子通道就好比城市里的公共交通工具,誰都可以使用;負(fù)責(zé)主動運輸?shù)碾x子泵則像是私家車,只有特定的離子才能使用。這一發(fā)現(xiàn)為揭示鎘在水稻體內(nèi)的生態(tài)毒理過程提供了關(guān)鍵依據(jù)。
研究顯示,陽離子通道對水稻幼苗根系鎘積累量的貢獻(xiàn)率為38.8%~53.5%,對地上部鎘積累量的貢獻(xiàn)率可高達(dá)93.5%。
劉仲齊告訴《中國科學(xué)報》記者,重金屬污染治理應(yīng)以調(diào)動水稻本身的防控機制為基礎(chǔ),不能只是控制某個單一通道,要加強公共通道的安保措施。
發(fā)現(xiàn)這條路線后,科學(xué)家們又想出了遏制重金屬污染的三道關(guān)卡。
比如,在地上部分,使用以調(diào)控陽離子通道為核心的葉面調(diào)理劑,把植物營養(yǎng)體里面的鎘控制住,不讓它往籽粒里面繼續(xù)擴散。在地下部分,從根系微生物的層面使用一些產(chǎn)品,讓進(jìn)入根系的鎘不再向植物葉片里面轉(zhuǎn)運。最后,通過在土壤里面添加一些肥料和灌溉措施,降低鎘從土壤進(jìn)入植物根系的比重。
“排毒”只為還凈土
如果說劉仲齊團隊的研究是琢磨著如何防止鎘進(jìn)入植物體內(nèi),那么中國農(nóng)科院麻類所研究員王玉富的研究則恰好相反。用他的話說,自己的工作是給土地“排毒養(yǎng)顏”。
“麻類植物對鎘都具有很強的富集能力,是鎘污染土壤的良好修復(fù)植物。同時,亞麻可以冬季種植,在重金屬污染調(diào)控區(qū)和水稻輪作,不會影響水稻的生產(chǎn)。而在那些高污染區(qū)域,可以直接用麻類植物代替水稻。”王玉富說。
不僅如此,王玉富表示,這些地區(qū)種出的麻,符合國家對于紡織品的標(biāo)準(zhǔn),不會對人體造成任何傷害。
與王玉富一樣,中國農(nóng)科院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所研究員郭波莉也是一個擅長“排毒”的人。
在協(xié)同創(chuàng)新項目中,郭波莉開展了關(guān)于稻米安全加工的技術(shù)研究。該研究不僅確定了水稻籽粒中鎘元素的富集部位,而且明晰了不同碾米時間和碾米精度對精白米中鎘含量的影響,以及鎘元素在稻米籽粒不同營養(yǎng)組分中的分布,最終證明蛋白質(zhì)是稻米中鎘元素最重要的結(jié)合物質(zhì)。
“我們開發(fā)出了一種新型脫鎘米制品—脫鎘再造米工藝。通過這項技術(shù)處理過的稻米,其鎘含量完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)。”談及一年來的工作成果,郭波莉難掩心中的興奮。
“這是中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程啟動的第一個區(qū)域發(fā)展類協(xié)同創(chuàng)新行動,也是中國科學(xué)家向重金屬污染的鄭重宣戰(zhàn)。”在座談會上,中國農(nóng)科院黨組書記陳萌山又提起了立在試驗田邊的那塊牌子:“我們的牌子不是立在那里給別人看的,而是要把協(xié)同創(chuàng)新真正落到實處,還農(nóng)民一片‘凈土’。”
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