最大农科团队保卫“白米饭” 试图阻隔“镉入侵”
15.04.2015 17:02
本文来源: 山东华网
最大农科团队保卫“一碗白米饭”
一场不见血雨腥风的“战争”在田间地头打响了。 短兵相接的一方是号称“48号魔鬼”的重金属“镉”，它行踪隐秘且擅长潜伏，一旦通过土壤侵入稻米，对人的威胁很大。 另一方是超过史前规模的“大兵团”，这支队伍布下重重防线，试图在通往稻米的路上将“魔鬼”拦截。 这场战争被称为“南方地区稻米重金属污染综合防控协同创新行动”，对抗“魔鬼”的部队于3月29日在湖南长沙“排兵布阵”。这些保卫稻米的人，不是凶悍的士兵，而是160余名科研工作者。 这意味着，为了“守护一碗白米饭”，国内“最大农业科研团队”对镉发起“系统性”宣战。“系统性”表示战斗的形式变了：战场从实验室转移到田间，“兵团作战”将取代“单兵作战”，战期也拉长了。 科学家和镉的战斗不能停留于实验室模拟演练，“抱团作战”是最优策略 对一场战争而言，采取怎样的作战方式，取决于敌情的发展态势。 作为一员“猛将”，农业部环境保护科研监测所研究员刘仲齐，跟“镉”打交道已近5个年头。这两位“对手”的狭路相逢，正值“镉”在公众前暴露凶险面目的年份。 2011年，国内一家媒体预警了镉超标大米的“杀机”。两年后，湖南等省份频繁被曝出稻米镉含量超标，新词“镉大米”产生。 镉是一种重金属，长得一副银白色有光泽的好模样，却是高毒害物质。它在化学元素周期表中排序第48位，因而被称为“48号魔鬼”。 通过食物链条进入人体的“镉”，使出的绝招是损坏人体的肾功能，进而引发骨骼的各种病变。早在上世纪60年代，日本富山县的上千名农民因为长期吃镉超标稻米，中了镉的毒，骨头有针扎般剧痛。 水稻恰是对镉吸收较强的大宗谷类作物，对65%人口以稻米为主食的中国来说，这是个不好的消息。 上世纪70年代末期，国内已有各路“侦查员”，到镉潜伏的土壤里探查敌情。从现有的论文数量来看，身处不同科研机构、团队的研究者，近年来各自发起了不少对镉的挑战，尽管大部分是在实验室里模拟演练。 作为刘仲齐的同事，51岁的研究员徐应明早在1996年，就在实验室里和镉交上了手。 近20年过去，敌情仍在蔓延。在2014年环保部和国土资源部发布的全国土壤污染状况调查公报里，耕地土壤环境质量堪忧是令人皱眉的现实。作为污染物，镉的点位超标率为7.0%。这个数值在无机污染物名单中位列榜首。 对于稻田镉污染形势严峻这个判断，国内科研界几乎没有争议。尽管跟镉交手的方式不同，但无论是刘仲齐和徐应明，还是另一些“作战盟友”，都一致认为敌情“势头是向上走的”。 徐应明在五六年前已不满足于仅在实验室里跟镉搏斗，他将研究团队带到了田间。这位土壤修复领域的专家认为，“农民需要的是成本低、可操作的镉污染防治技术”。 更多的科研界人士意识到，科学家和镉的战斗如今已不能停留于实验室里的模拟演练，尽管那是迈向真正战场的必经阶段。在长沙启动“联合行动”时，中国农科院党组书记陈萌山说：“论文既要写在‘SCI’上，也要写在‘大地’上。” “作战”队员们在行动目的上也达成共识，用项目负责人刘仲齐的话说，“要解决实际问题”。 身处稻田这个实际战场，摆在科研工作者面前的，是一条很长的战线。或者说，是很多条战线。刘仲齐解释，不同的区域和作物不同生长季节，“镉污染的特征和迁移转运的机制是不同的，各种污染源贡献的比例也不同”。 镉令人感到麻烦的一个地方在于，它是个看不见也摸不着的对手。刘仲齐用科学术语来概括，是“复杂性、累积性、隐蔽性”。 面对广袤的战线和行踪诡秘的敌人，单兵作战显得势力单薄。农业部环境保护科研监测所副所长周其文，以一位农业生态保护专家的身份打量战斗形势。他分析说，“过去的一些研究仅就关键环节来突破，缺少针对稻田镉污染各个环节的全面布局”。 这也道出了刘仲齐和徐应明共同的心声。“抱团作战”对他们来说，是最优的作战策略。 联合“兵团”在镉入侵的路线上，设置多道关卡和防线，发挥各自的作战优势，试图阻隔“48号魔鬼” 跟一个身在暗处的敌人交手，防守反击或许是不错的打法。 这场战争更像是科研工作者对镉的联合“阻击战”。来自中国农科院多个研究所的数支研究团队，相当于不同的“兵团”。还有些人来自农科院之外的科研单位，组成专家咨询团，类似于外援部队。 那些作为入侵者的镉，主要是通过灌溉水“瞒天过海”，渗透进稻田土壤。还有一些尾随着化肥等投放品以及大气沉降“暗度陈仓”，悄然混入农田。 联合“兵团”在镉入侵的路线上，设置多道关卡和防线。不同的兵团，发挥各自的作战优势，试图阻隔“48号魔鬼”。 重兵把守的防线潜伏在土壤这个“高地”上。一种“原位钝化修复技术”，可以通过调节土壤理化性质，以及利用吸附、沉淀、离子交换等化学反应，“擒住”土壤里的镉，或者破坏它的活性。这样一来，这个魔鬼就不能任性地从土壤攻入稻米根部。 擅长“钝化”的是徐应明带领的一支“兵团”。他们曾经在实验室里用盆栽研制“武器”——钝化剂。近年来，这个团队将这种武器带进湖南、广西的一些试验田。徐应明介绍，“取得了比较好的效果，有效性最高可达90%”。 不过，钝化技术面临的考验是“稳定性”，目前没有人能给出确切答案。“到底能稳定3年、5年还是8年呢？还要进一步跟踪监测。”徐应明说。 他的“兵团”不是孤军作战。在另一道防线上，他的盟军也在排兵布阵。刘仲齐试图在镉从水稻根系向籽粒进军的通道上安置奇兵。 他的设想是，通过喷施叶面调理剂或利用特殊的调控基因、离子通道基因等，调控叶片、茎杆等部位的离子通道活性，从而阻隔部分镉从营养体中向籽粒转运。 面对一个狡猾的敌人，战术的灵活和多元显得尤为重要。孙子兵法里有一计是“借刀杀人”，在对付镉时，也能适用。 镉再顽劣，也会在自然界遇到对手。比如，镉和钙是对冤家。农民普遍使用的一种做法是，在土壤里撒白石灰，因为石灰里含有钙元素。刘仲齐形象地解释，从土壤向植物根系里渗透时，钙会和镉抢夺通道，从而挡住一部分镉的去路。 同样的战术思想可以体现在植物修复技术上。这种技术是在稻田里栽种镉超富集植物，比如龙葵和天蓝芥蓝菜等。它们吸走土壤里的部分镉，给水稻作一道防护线。不过，在徐应明看来，植物修复技术的劣势也显而易见，比如“成效周期长、栽种成本高”。 为了“守护一碗白米饭”，还有一支“兵团”正在征战另一个“高地”——水稻本身。这支水稻所水稻品质遗传改良创新团队，正在筛选和选育镉低积累水稻品种。因为不同品种的水稻对镉的吸收能力也有差异。 虽然在水稻身上构筑防线很有前景，但这项工程很难一蹴而就。水稻品质遗传改良创新团队的领衔者邵国胜介绍，这项研究还有些基础性难题亟待解决，比如“确立镉低积累水稻品种的标准品种”和“找到快速鉴定镉低积累水稻品种的方法”。 160余名农业研究者在反“镉”统一战线上布下了“天罗地网”，但对保卫稻米来说，这仍然不够 当稻田上的反“镉”统一战线建立起来，这条战线可以拉得很长。 流向稻田的灌溉水也需要安全防线。来自农科院灌溉所的非常规水资源利用团队想贡献的“作战武器”，是消减灌溉水镉含量的灌溉技术，比如生态沟渠技术和池塘沉降技术。 在加入反“镉”统一战线之前，虽同处中国农科院系统，但刘仲齐跟灌溉所“几乎没有打过交道”。他表示，“兵团作战”的优势还包括“信息共享”。 俗话说，知己知彼才能百战不殆。面对共同敌人——镉，对于那些联合起来的科研工作者来说，他们交流的途径将不局限于学术会议或者研读论文，这有利于“盟友们”加深对彼此的了解。 战线必须覆盖到污染稻田产生的富镉稻秆。那些稻秆继续留守在田里，会带着镉重新回到土壤。如果猪吃掉了富镉稻秆，它们排出的含镉粪便，可能被农户当作有机肥施给稻田。 年轻的研究员漆新华研究的是“富镉稻秆的资源化利用”，他来自环保所农业废弃物资源化利用团队。这是另一支正在研制“秘密武器”的“兵团”。漆新华介绍，他正在探索如何“将富镉稻秆转化为高附加值化学品和碳材料”。 让人们忌惮的镉“变害为用”，目前还是理论意义上的一道延伸防线。漆新华说，“这是个比较前沿的领域，还处在研究阶段”。 160余名农业科研工作者在反“镉”统一战线上布下了“天罗地网”。但对保卫稻米来说，这仍然不够。 “农田只是引起稻米镉污染的一个环节。”刘仲齐说。换而言之，在镉入侵稻米的漫漫征途上，稻田只是它们攻城拔寨的一个城池。 镉以化合物形式存在，与人类日常生活并没有交集。它和锌矿、铅锌矿、铜铅锌矿等共生。当人们开采矿藏时，取走了锌、铅、铜等资源，也释放了镉。前者会给人带来财富，后者则有机会随着不当处置的废水废渣，流入土壤和农田，成为潜伏的杀手。 显然，农业研究者建立的反“镉”统一战线，无法延伸到农田以外的地带。至于其它环节，比如含镉工业废水废渣排放，或者超镉稻米在市场上流通，刘仲齐这些农业专家，“说不清楚”。 即使在他们熟悉的领域，这场反镉战争的胜负也一时难决，研究者们做好了“持久战”的准备。刘仲齐在介绍项目时说，“实施期限10年以上”。 身肩“守护一碗白米饭”的使命，镉也不是他们唯一的斗争对象。因为可能侵入稻米的有害重金属，不仅是48号化学元素——镉。本文来源: 山东华网
15.04.2015 17:02