一種新的植物修復(fù)土壤鎘污染技術(shù)于近日發(fā)布，該技術(shù)通過(guò)添加乙酸、草酸、檸檬酸等低分子量有機(jī)酸的方式，促進(jìn)地上植物對(duì)重金屬鎘的吸收，并可同時(shí)提升富集植物油葵的生物量。該研究由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所農(nóng)業(yè)水資源戰(zhàn)略團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《工業(yè)作物與產(chǎn)品（Industrial Crop & Products）》。
鎘污染，南北治理的差異
在土壤重金屬污染中，鎘污染備受關(guān)注，這和它本身對(duì)人的危害性更強(qiáng)有關(guān)，因此，鎘污染治理，也一直是農(nóng)業(yè)科研領(lǐng)域中的熱點(diǎn)和難題。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所農(nóng)業(yè)水資源戰(zhàn)略團(tuán)隊(duì)首席喬冬梅介紹，土壤鎘污染來(lái)源渠道較多，主要包括礦產(chǎn)開發(fā)、污水灌溉、大氣沉降等，其中，污水灌溉是農(nóng)田鎘污染的主要來(lái)源之一。
油葵治理鎘污染土壤的試驗(yàn)田。中國(guó)農(nóng)科院供圖
在污染治理中，種植富集植物，讓植物吸收土壤中的重金屬，是綠色且效果較好的方式之一。而提升植物的富集效果，無(wú)疑會(huì)加快治理的速度，讓土壤更早回歸正常。
在研究中，團(tuán)隊(duì)科研人員曾經(jīng)考察和試驗(yàn)了多種富集植物，喬冬梅介紹，比如油菜、黑麥草等，都有富集鎘離子的能力，有些富集效果還很不錯(cuò)，但這些植物，大多在南方種植，移栽北方后，存在適應(yīng)性問(wèn)題。更重要的是，即便它們具有很好的富集能力，但本身植株生物量較小，這制約了它們的治理效果，“在植物富集鎘的過(guò)程中，整個(gè)植株都在參與，植株的大小，直接影響其生物量的多少，也影響著富集鎘的總量。”喬冬梅說(shuō)。
2020年7月7日，喬冬梅（左一）在修復(fù)重金屬污染土壤試驗(yàn)地，指導(dǎo)學(xué)生觀測(cè)作物指標(biāo)。中國(guó)農(nóng)科院供圖
有機(jī)酸，增強(qiáng)油葵富集能力
改善植物治理污染能力的途徑，第一是增強(qiáng)植物的富集能力，使同一株植物，能夠容納更多的鎘。第二是選擇更高大、生物量更多的植物。
有沒(méi)有兼具兩者的辦法？喬冬梅告訴記者，團(tuán)隊(duì)選擇了更高大、更適宜北方環(huán)境的油用葵花，并通過(guò)添加有機(jī)酸的方式，增強(qiáng)油葵的鎘富集能力。
2020年7月7日，團(tuán)隊(duì)成員在油葵修復(fù)重金屬污染土壤試驗(yàn)地里，調(diào)研油葵長(zhǎng)勢(shì)。中國(guó)農(nóng)科院供圖
在研究中，科研人員選擇了多個(gè)品種的油葵，制定了多套方案，選擇了乙酸、草酸、蘋果酸、檸檬酸等多種有機(jī)酸，并制定了不同濃度、不同投放時(shí)間的試驗(yàn)方案，這些有機(jī)酸通過(guò)水肥一體的通道，添加到農(nóng)田中。
“鎘等重金屬是難以分解的物質(zhì)，而偏酸性的有機(jī)酸，會(huì)改變重金屬的形態(tài)，使它更容易被植物吸收，從而減少土壤中的鎘含量。這是一種外源性的治理方式，而且，低分子量有機(jī)酸對(duì)植物及土壤微環(huán)境的負(fù)面效應(yīng)相對(duì)較小?！眴潭氛f(shuō)。
2019年11月20日，在實(shí)驗(yàn)室中研究重金屬存在形態(tài)測(cè)試方法。中國(guó)農(nóng)科院供圖
研究發(fā)現(xiàn)，土壤中添加有機(jī)酸，確實(shí)可以促進(jìn)油葵根系對(duì)鎘的吸收，提升油葵的鎘富集量，其提升效果，和油葵的品種有關(guān)。同時(shí)，研究人員還發(fā)現(xiàn)，添加有機(jī)酸，還可以提升油葵的生物量?！耙簿褪钦f(shuō)，會(huì)讓油葵長(zhǎng)得更好，更高大粗壯，這也增加了它容納鎘的總量?！眴潭氛f(shuō)。
長(zhǎng)成后，要怎樣無(wú)害化處理？
吸收了土壤中的鎘之后，會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生怎樣的影響，葵花籽還能吃嗎？葵花秸稈又該如何處理？喬冬梅說(shuō)，這也是團(tuán)隊(duì)乃至領(lǐng)域內(nèi)的科研人員正在努力攻克的目標(biāo)。
在此次試驗(yàn)中，研究人員發(fā)現(xiàn)，添加了有機(jī)酸之后，并沒(méi)有增加油葵種子也就是葵花籽中的鎘含量，但這并不意味著，葵花籽適合直接食用，或者進(jìn)入食品環(huán)節(jié)。
“事實(shí)上，對(duì)油葵種子的處理，已經(jīng)有比較好的辦法，可以用它來(lái)提煉工業(yè)燃油，”喬冬梅說(shuō)，“但葵花秸稈中，同樣含有鎘，目前主要的方法，包括焚燒、提煉鎘元素等，只是這些方法還不成熟?！?/p>
將含有鎘的油葵秸稈進(jìn)行焚燒，只是減少了生物質(zhì)的總量，鎘仍然存在于焚燒后的灰燼中，而提煉鎘元素的方法，則因?yàn)槌杀据^高、效益較低，而難以規(guī)?；瘧?yīng)用。
除了富集植物的后續(xù)處理外，喬冬梅介紹，團(tuán)隊(duì)還在進(jìn)行糧食作物的種植試驗(yàn)，“我們選擇了多個(gè)可以富集鎘離子的糧食作物，一直在進(jìn)行選育，目的是選擇那些種子中不會(huì)富集鎘的植株，如果成功，那么未來(lái)有可能實(shí)現(xiàn)治理鎘污染的同時(shí)，又能保證糧食生產(chǎn)的效果和目的?！?/p>
