我國農田土壤重金屬污染防控刻不容緩。安全利用在污染(尤其是輕微污染)土壤中產出安全的農產品,是我國當前階段農田污染的重要治理策略。《土壤污染防治行動計劃》對我國的安全利用提出了明確的要求與時間截點,但目前大規模技術推廣尚有困難,最主要的是技術模式尚不成熟。
近期,針對北方地區鎘污染農田適用何種策略和技術模式,哪些候選技術具有可推廣性,可推廣的技術標準是什么等問題,中科院農業資源研究中心研究員李小方團隊在過去幾年的理論和實驗室技術研究的基礎上,在北方平原某典型污灌區開展了大規模田間試驗和技術推廣,11月20日,相關研究成果在線發表于國際環境期刊《整體環境科學》上。
據介紹,由于重金屬具有不可降解性,在污染治理策略上只能走鈍化或轉移兩個選擇。對農田重金屬污染這一特殊情境,重金屬污染防控具有更大的復雜性。
“首先,農田污染多以輕微污染為主,重度污染的往往也劃入了場地污染治理范疇。低濃度污染一般意味著常規鈍化和移除手段效率低下。”李小方說,其次,農田污染面積之廣已經超出了傳統場地污染治理的技術模式,比如異位處理、鈍化、植物吸收等。所以,無論從技術可行性還是成本考慮,農田重金屬污染防控對技術模式和具體技術都有著特殊要求。再者,污染農田安全利用是以農民、農業和農村問題為背景的,其技術可行性必須考慮農民接受度、農業生產可持續性、利益方資金來源等等問題。
“總之,農田重金屬污染防控需要嚴格依賴頂層設計,而不是一個靠單一技術研發就能解決的問題。”李小方表示,其研究組此前曾多次針對該問題進行了理論闡述。本次田間試驗是對之前理論設計的一次綜合檢驗,意在形成北方地區鎘污染農田可推廣技術方案。
該試驗在我國北方某歷史污灌區開展。試驗針對不同污染風險水平的農田采取了兩種技術策略,從效果與經濟成本等方面綜合評價了當前主流安全利用技術(低吸收品種與土壤調理劑)的可行性,并據此提出了適合研究區域的安全利用實施方案。
通過試驗,研究人員發現,重金屬鎘(Cd)的富集能力在小麥品種之間存在顯著差異,低吸收品種在降低籽粒Cd含量的同時并沒有造成經濟效益上的負面影響,是一種切實可行的安全利用技術。通過多點位擬合分析,該研究預測了低吸收小麥品種JM22推廣種植的土壤鎘臨界值。該定量結果表明,推廣單一小麥品種,可以零成本實現試驗區80%的鎘污染農田安全利用。
該研究得到了國家重點研發計劃項目與河北杰出青年基金的資助。
相關論文信息:https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.151791
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