经过多年的研究,中科院地理科学与资源研究所研究员、环境修复研究中心主任陈同斌带领团队,摸索出了一条适合我国国情的农田土壤污染修复技术途径,并在田间地头发挥了实际作用,为我国土壤重金属污染治理提供了科学支撑。
一种神奇的“吸毒”植物
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领域,通过收获植物的地上部分,便可大量去除土壤中的污染物。到底有没有这种能够大量富集重金属的植物?怎么能够寻找到它?
陈同斌将研究目标锁定在砷,“砷是砒霜的主要成分,是所有重金属中毒性最强的物质。”
结合地球化学、气象学、生态学等多学科交叉知识,陈同斌认为,在中国南方地区极有可能存在能够大量富集砷的超富集植物。实验发现,随着蜈蚣草逐渐长大、长高,羽叶中的砷浓度也越来越高,繁殖的第二代和刈割后的第二茬蜈蚣草依然保持着很强的砷富集特性,证实其砷富集功能具有明显的遗传特性。
土壤修复还只是一个开始
蜈蚣草的发现是植物修复技术在中国开始蓬勃发展的开端,极大地推动了土壤修复产业的产生和发展。但这对于当时的陈同斌来说,“还只是一个开始。”
由于蜈蚣草是一种古老的蕨类植物,需要依靠孢子进行繁殖。相比于种子,微米级的孢子能够储存的营养极少,因此,在很幼小的阶段,蜈蚣草就需要进行光合作用来获取营养。不同于受精过程形成的种子,孢子是无性产生的单倍体,要通过播种、萌发后形成原叶体,原叶体受精才能产生真正的两倍体蜈蚣草植株,受精过程对于水分有较为苛刻的要求。
为此,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96%。由于砷在高温条件下很容易挥发,团队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。
技术多样效果显著
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”。
在国家高技术研究发展计划重点项目、环保部重金属专项等支持下,技术示范效果显著,修复重金属污染农田1280亩,培育蜈蚣草苗40万株。每年利用蜈蚣草和东南景天修复土壤中砷、镉的效率均达到10%以上,修复4年后即可达到农田环境质量标准。利用间作修复、钝化修复和植物阻隔等修复技术使得农产品重金属含量的合格率达到95%以上。同时,间作修复使作物增产8.8%~12.9%。(张晴丹)