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植物大戰重金屬：鎘大米危機牽出土壤污染現實
關鍵詞： 植物修復技術 土壤污染 植物吸收 重金屬含量 生物表面活性劑 污染物分布 降解作用 植物根系 植物葉片 植物提取
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組建超富集植物軍團
目前很多人都在從事利用植物修復技術來進行土壤污染修復的研究，尋找更經濟更適宜的超富集植物，并探索植物—化學和植物—微生物聯合修復技術
隨著研究的深入，人們發現，重金屬被植物吸收以后，絕大部分都聚集在植物的根部，地上部分收割完后，重金屬仍然隨著根部的腐爛又回到了土壤中。因此，研究者們提出，超富集植物需要滿足3個條件：植物地上部分富集的重金屬達到一定的量；植物地上部分的重金屬含量應高于其根部；高重金屬含量下植物生長沒有受到明顯抑制。
1989年生物學家Baker等人制定了篩選超富集植物的“臨界含量”，其中鋅和錳為10000mg/kg，鎘100mg/kg，金1mg/kg，銅、鉛、鎳、鈷均為1000mg/kg。
目前發現的對重金屬具有超積累能力的植物有45科約400多種，其中73%為鎳的超積累植物。十字花科遏藍菜屬是一種鋅和鎘的超積累植物，是超富集植物軍團中的“作戰高手”。
根據研究者的實驗，遏藍菜地上部分鋅和鎘含量可分別達36000mg/kg和1140mg/kg，且地上部分鋅含量高達26000mg/kg時植物尚未表現中毒癥狀。在鎘濃度為19mg/kg的工業污染土壤種植收割天然遏藍菜6次，即可將土壤中的鎘下降至3mg/kg。
不過，并不是善于吸收重金屬就能夠被實際應用在重金屬土壤的修復工程中。什么樣的植物能夠獲得認可加入“超富集植物軍團”呢？科學家們有一套嚴格的篩選標準。
能用于污染土壤植物修復的超積累植物應具備以下幾個特性：即使在污染物濃度較低時也有較高的積累效率；能在體內積累高濃度的污染物；能同時積累多種重金屬；生長快、生物量大；抗蟲抗病能力強等等。
黨志介紹，目前有很多人都在從事利用植物修復技術來進行土壤污染修復的研究，尋找篩選更經濟更適宜的超富集植物，并探索植物—化學和植物—微生物聯合修復技術。
黨志介紹，植物種下去以后，只有離子態的和絡合態的重金屬被植物吸收了，但其他態體不被植物吸收，檢測濃度仍然很高，研究者們采取了植物—化學強化聯合修復技術，通過添加一些化學物質，使得土壤里其他態體的重金屬轉化為活性狀態。有些微生物在生長過程中會分泌出一些生物表面活性劑，可以活化重金屬。通過篩選出這樣的微生物，或者從微生物中將產生的活性劑提取出來，投放到土壤里，就是植物—微生物聯合修復技術。
2011年，由黨志主持的一個名為“污染物在土壤中的環境化學行為與修復機理研究”的項目，獲得了廣東省科學技術獎自然科學類一等獎，其中一項研究就是通過種植玉米加上化學強化來修復鎘污染的土壤。
“西方國家人少地多，所以他們主要采用超累積的草本植物對污染土地進行集中治理，但是這條道路在我國行不通。”黨志說，我國人多地少，希望既能夠治理污染，也能給農民帶來收益。因此，他們把目光轉向玉米、向日葵、煙葉等經濟作物。
課題組經過2年多的反復試驗，從20多個玉米品種中篩選出來“超甜38”，該品種能夠將土壤中的重金屬元素吸收到莖和葉中。
黨志說，當時他們考慮了好幾種植物，其中一種是向日葵，它吸收重金屬能力也很強。還有一種是玉米，“我們找了幾十種玉米，種玉米做實驗，最后確定一種玉米，對重金屬吸收能力很強，加上化學強化機制，在白云區的蔬菜基地做了實驗，修復效果不錯。”