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深耕治污修复二十载护航绿色发展扬新帆

浏览:65 发表时间:2020-06-29 14:26:45 来源:广东省地质局

2020年上半年,新冠肺炎疫情来势汹汹。以习近平同志为核心的党中央英明领导、科学决策,全国人民团结一致防疫,广大医护人员奋不顾身抗疫,在这场没有硝烟的战争中取得了来之不易的阶段性胜利,有力保障了人民群众的生命健康安全。在另一场没有硝烟的战争:水土污染修复治理攻坚战,在我国的南大门广东,同样有一支为守护人民健康安全,执着钻研,不断破解污染土壤修复治理难题的科研团队。他们就是广东省地质实验测试中心科研团队(下称“测试中心科研团队”)。

经过近二十年来在重金属污染土壤修复治理领域的深耕细作,测试中心科研团队已取得一系列研究成果。日前,又传来喜讯,测试中心四个科研课题荣获广东省地质科学技术奖,其中由测试中心科研团队完成的《“镉米”产地重金属污染土壤修复技术研究及应用示范》和《新型吸附材料的制备及流动水体重金属污染控制》等两个科研课题荣获二等奖。依托省地质实验测试中心建设的“广东省生态环境地质镉污染治理工程技术研究中心”,顺利通过了省科学技术厅的认定。这是继与暨南大学共建教育实践基地后,测试中心再添一个技术创新发展平台!

建设“广东省生态环境地质镉污染治理工程技术研究中心”的意义何在?科研团队目前研究成果如何?“工程技术中心”的建设目标及如何发挥作用?带着这些问题,笔者走访了测试中心科研团队的主要成员。

笔者:建设“广东省生态环境地质镉污染治理工程技术研究中心”的背景和意义是什么?

测试中心总工程师、“广东省生态环境地质镉污染治理工程技术研究中心”主任刘文华(教授级高工):我国是农业大国,农田土壤质量直接影响粮食安全。据《全国土壤污染状况调查公报》(2014年)公开资料显示,我国土壤环境状况总体不容乐观,土壤总的超标率为16.1%,耕地土壤环境质量堪忧,重金属污染土壤以中轻度污染为主,最常见的重金属污染物为镉元素。土壤一旦被重金属污染,很难彻底清除,且容易造成农产品超标,危害人体健康。党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央提出了绿色发展要求,2016年国务院发布《土壤污染防治行动计划》,2018年全国人大颁布《土壤污染防治法》。2019年,中共中央、国务院印发了《粤港澳大湾区发展规划纲要》,提出要开展粤港澳土壤治理修复技术交流与合作,积极推进受污染土壤的治理与修复示范,强化受污染耕地和污染地块安全利用,防控农业面源污染,保障农产品质量和人居环境安全。我中心拥有土壤沉积物重金属检测、土壤有效态检测和土壤重金属检测能力证书,是全国土壤污染状况详查检测实验室名录单位。同时,具有广东省环境污染治理能力评价证书和广东省危险废物鉴别能力评价证书。我中心在土壤和水体中重金属污染治理修复技术方面的研究及应用推广已走过二十年的历程。2011年以来,承担完成了6项省部级、5项市厅级科研项目,项目经费超过1000万元。近三年来,我中心在重金属修复治理方面开展12个课题研究,包括部级项目《重金属超标农用地安全利用技术集成与示范-珠江三角洲重金属超标农田安全利用技术集成与示范》,省环保财政项目《“镉米”产地重金属污染土壤修复技术研究及应用示范》等。围绕粤港澳大湾区重金属污染土地土壤治理修复及高品质富硒产业综合利用技术的研究与发展需求,开展了系列试验。此次依托我中心建设的“广东省生态环境地质镉污染治理工程技术研究中心”的研究发展方向是:不同程度镉污染农用地土壤联合修复技术,研发物理、化学、植物及农艺措施等土壤重金属污染修复技术。通过指导种植适宜的作物,采取适当的农艺措施,并辅以较为简单的“钝化固定修复”技术,或者“重金属拮抗”技术,让农作物“生于污泥而不染”,甚至产出高品质农作物。国内有快速解决中轻度重金属污染农田的安全利用问题方面的需求,原位修复技术(土壤重金属提取、固定、稳定和拮抗等)应用前景好,适合我国国情。

笔者:目前,测试中心科研团队在重金属污染土壤修复治理方面,取得了哪些研究成果?

测试中心科研团队带头人江海燕(博士):我中心科研团队针对华南地区重金属镉污染农用地土壤,结合土壤修复领域有关技术研究现状,在理论与实践研究的基础上,探索“不同程度镉污染农用地土壤联合修复技术”的推广应用模式。针对土壤重金属污染的复杂性,将物理、化学、植物及农艺措施等修复技术进行合理的结合,经过多年的土壤重金属镉污染修复研究及示范试验实践,形成了适合华南地区不同程度重金属镉污染农用地安全利用与修复的集成技术,分别在广州、东莞、韶关建立了三个大田试验示范区。主要有四方面的研究成果。

一是研发了巯基-蒙脱复合体材料、改性蒙脱复合调理剂等重金属钝化修复材料,其中巯基-蒙脱复合体材料申请获批国家发明专利(发明专利号:ZL 201210139593.0)。我中心已建立钝化修复材料的生产线,实现规模化生产, 巯基化膨润土材料制备的月产量可达到3吨;改性蒙脱复合调理剂材料制备的月产量可达10吨。东莞示范区试验结果显示,污染场地土壤上施加巯基化膨润土可使种植的敏感作物小白菜地上部镉含量降低48.54%,达到显著的减毒控制效果。韶关示范区试验结果显示,巯基改性膨润土在水田中可持续作用于4季水稻的生长,且钝化效果显著。

二是形成了巯基-蒙脱石复合体材料、蒙脱复合调理剂材料钝化+种植镉低累积水稻品种组合技术。该组合技术表明在重金属镉污染农田,种植低累积水稻品种,可减少钝化材料的使用量。而且,钝化修复效果及后效作用效果均非常显著。针对华南地区重金属污染土壤粘、酸、瘦、毒等特点,我中心分别对重金属镉不同污染程度的水田、旱地提出了相应的修复技术方案,并进行了推广应用,做到修复与生产并举,实现近期的粮食安全和长期完全修复土壤生态环境,达到社会、经济和生态环境协同发展的目的。

三是形成了重金属超累积植物“东南景天”+镉高累积“水稻长香谷”联合植物提取技术。因东南景天在6-9月份会由于受不住高温而死亡,水稻长香谷对镉的提取在上半年会受雨水的影响而减小。因此,实际土壤重金属植物提取修复技术时,每年上半年种植“东南景天”,6-9月以旱作方式种植“水稻长香谷”,下半年继续种植“东南景天”。由于“东南景天”因不耐受高温而在华南地区无法过夏,当华南地区夏季温度超过35℃时,“东南景天”便会腐烂死亡,种苗都难以保存。我中心对“东南景天”进行了夏季高温环境炼苗技术研究及“东南景天”组织培养技术研究,并成功实现规模化超累积植物“东南景天”的组织培养育苗技术及“东南景天”耐高温驯化技术,使得“东南景天”在华南地区能成功度过夏季高温,保障土壤重金属植物提取技术的“东南景天”种苗资源,为超累积植物修复土壤重金属技术的发展提供了保障。

 

(东南景天组培苗)

四是与暨南大学共同开拓了纳米硒在水稻拮抗重金属修复技术,该修复技术效果相当显著,实现在中轻度重金属镉污染土壤中不间断粮食的生产,并产出合格的富硒稻米。广州示范区试验结果显示,茯苓多糖复合纳米硒进行叶片喷施后,种植的水稻中镉含量与空白对照相比降低了70.30%,糙米中镉的含量为0.142mg/kg,低于了食品安全国家标准(GB2762-2012)值0.2mg/kg。同时在外源硒的作用下,产

出的水稻糙米硒含量均在0.04~0.30 mg/kg之间,为富硒稻米。该技术是通过纳米硒叶面阻隔机理,提高作物自身对重金属镉毒害的抗性,减少重金属镉污染土壤对水稻的毒害作用,是一种简单且高效的土壤重金属污染治理方法。

 

(测试中心科研人员在大田试验示范基地)

笔者:建设“广东省生态环境地质镉污染治理工程技术研究中心”的目标及其如何发挥应有的作用?

测试中心党委书记、主任何平:建设“广东省生态环境地质镉污染治理工程技术研究中心”,是测试中心认真贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想,贯彻落实绿色发展理念,积极响应党中央关于生态文明建设提出的新要求的具体体现。“广东省生态环境地质镉污染治理工程技术研究中心”将对外开放,接受高等院校、科研机构、企业的合作或委托,进行工程技术的研究、试验、咨询、设计、应用等工作,加速产学研结合、科技成果转化、人才技术培养。将以开放课题为纽带,吸引和聚集省内外高水平知名科学家和学者开展合作研究,为华南地区,尤其是粤港澳大湾区,重金属污染土壤治理修复及高品质富硒产业综合利用技术的研究与发展增添新动能。通过“广东省生态环境地质镉污染治理工程技术研究中心”,我中心将加强对已有材料和技术的深入研究,加快对土壤重金属钝化材料巯基改性膨润土的生产工艺优化工作,保障在扩大生产线后,获得稳定性好、对重金属的钝化性能优越的巯基改性膨润土材料。同时,完成多糖复合纳米硒材料对重金属镉在不同农作物体内的拮抗作用效果,实现产出富硒农产品。建立基于已有的土壤重金属镉修复技术的研发与综合应用试验平台,形成适用于华南地区重金属镉不同程度污染的土壤修复技术体系,并将进行工程化推广应用。通过污染土壤的治理、修复,实现华南地区土地安全的农业生产,发展富硒农业,保障广大人民群众“菜篮子”、“米袋子”安全,为护航绿色发展再扬新帆!

(测试中心与湖北省地质实验测试中心联合开展技术研究的大田试验示范基地)

(来源:广东省地质局)

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