(編者按)
土壤是糧食安全、水安全和更廣泛的生態(tài)系統(tǒng)安全的基礎(chǔ)。2013年聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織大會(huì)將每年12月5日設(shè)立為世界土壤日。在第八個(gè)世界土壤日來(lái)臨之際,廣東省科學(xué)院將從污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)、鄉(xiāng)村振興、雙碳戰(zhàn)略三個(gè)方面介紹研究團(tuán)隊(duì)近年來(lái)取得的主要科技成果,讓我們一起對(duì)腳下這片土地多一份了解、多一份熱愛(ài)、多一份責(zé)任。
策劃及文案/省科學(xué)院綜合辦公室 省科學(xué)院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所
2018年,中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)《關(guān)于全面加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù) 堅(jiān)決打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的意見(jiàn)》。近日,《中共中央 國(guó)務(wù)院關(guān)于深入打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的意見(jiàn)》發(fā)布,持續(xù)在深入打好藍(lán)天、碧水、凈土保衛(wèi)戰(zhàn)等方面作出具體部署。
省科學(xué)院土壤環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域若干研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期圍繞國(guó)家和廣東關(guān)于污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的部署,以地球表層系統(tǒng)過(guò)程為總體思路,在紅壤區(qū)開(kāi)展研究土壤污染、水體污染治理等機(jī)理機(jī)制及技術(shù)應(yīng)用等研究,助力“碧水”“凈土”保衛(wèi)戰(zhàn)。
污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)
01 農(nóng)用地土壤污染治理
所有糧食作物中,稻米的鎘與砷超標(biāo)率最高,而水稻又是我國(guó)重要的主食之一。土壤化學(xué)與污染控制研究團(tuán)隊(duì)
針對(duì)這一問(wèn)題,為提高作物質(zhì)量,率先創(chuàng)建了土壤-水稻系統(tǒng)“多界面-多過(guò)程-多元素”的鎘砷污染阻控技術(shù)體系,保證了大眾餐桌的糧食安全。
該技術(shù)體系獲得2019年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng),在大田案例中實(shí)現(xiàn)稻田鎘砷污染阻控技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、精準(zhǔn)化。2013-2016年,在廣東、湖南、廣西三地開(kāi)展了為期4年的生理阻隔技術(shù)應(yīng)用效果的大田試驗(yàn)中,施用生理阻隔劑后,輕度、中度及重度污染的稻米鎘含量均值降幅分別為39%、38%及43%,且輕度污染的稻米鎘和無(wú)機(jī)砷施用生理阻隔劑后有80%的稻米達(dá)到國(guó)家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中稻米鎘/無(wú)機(jī)砷限值(0.2 mg·kg-1);2013-2015年,在廣東佛岡和仁化兩地開(kāi)展了為期3年的土壤鈍化技術(shù)應(yīng)用效果的大田試驗(yàn)中,施用鐵基生物炭土壤調(diào)理劑后輕度、中度及重度污染的稻米鎘含量均值降幅分別為41%、38%及54%;2013-2015年,在廣東省清遠(yuǎn)市佛岡縣開(kāi)展了為期3年的生理阻隔+土壤鈍化技術(shù)應(yīng)用效果的大田試驗(yàn)中,同時(shí)施用生理阻隔劑和鐵基生物炭土壤調(diào)理劑后稻米鎘及無(wú)機(jī)砷含量均值降幅分別為70%和45%。
土壤生態(tài)修復(fù)團(tuán)隊(duì)在變價(jià)重金屬污染轉(zhuǎn)化減毒新原理、新技術(shù)和新工藝等三個(gè)層面形成完整的創(chuàng)新鏈,構(gòu)建我國(guó)污染土壤變價(jià)重金屬綜合治理技術(shù)體系。闡釋了土壤金屬元素耦聯(lián)關(guān)鍵生源要素循環(huán)的微生物學(xué)機(jī)制,為稻田砷/銻污染控制技術(shù)發(fā)提供理論依據(jù)。為保障農(nóng)用地土壤環(huán)境安全,土壤化學(xué)與污染控制研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》要求,對(duì)農(nóng)用地實(shí)施分類(lèi)管理,綜合施策。通過(guò)在典型污染區(qū)域開(kāi)展區(qū)域性受污染耕地安全利用技術(shù)體系,為全面推進(jìn)受污染耕地安全利用提供了可復(fù)制、可落地的技術(shù)方案,為解決土壤污染的實(shí)際問(wèn)題提供了重要的技術(shù)支撐。
區(qū)域景觀與土壤生態(tài)研究團(tuán)隊(duì)以“提質(zhì)增效”為目標(biāo),改良土壤肥力,提高氮磷利用效率和作物產(chǎn)量,以蚯蚓糞、農(nóng)村廢棄物和生物炭為基質(zhì),研發(fā)微藻紅壤提質(zhì)增效、土壤負(fù)壓灌溉等土壤改良技術(shù)產(chǎn)品。以“改土治水”為手段,改良土壤性狀,降低耕地面源污染風(fēng)險(xiǎn)。以“高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)”為標(biāo)準(zhǔn),強(qiáng)化農(nóng)田土地整治、水利工程建設(shè),提高耕作質(zhì)量。通過(guò)技術(shù)集成研發(fā)與創(chuàng)新,獲得成型的技術(shù)和產(chǎn)品,有效實(shí)現(xiàn)土壤氮磷減排和面源污染防控,同時(shí)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用解決農(nóng)田可持續(xù)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題。
02 農(nóng)用地土壤污染治理
土壤環(huán)境礦物研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)建設(shè)用地土壤污染治理問(wèn)題,研發(fā)了高溫?zé)岱€(wěn)定技術(shù)、原位電加熱-熱脫附高效修復(fù)技術(shù)、有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合污染技術(shù)等。通過(guò)進(jìn)一步進(jìn)行技術(shù)集成研發(fā)與創(chuàng)新,獲得成型的技術(shù)和產(chǎn)品,有效對(duì)多重金屬、有機(jī)物以及重金屬-有機(jī)物復(fù)合污染等類(lèi)型的場(chǎng)地污染土壤進(jìn)行處置,實(shí)現(xiàn)土壤資源化利用,解決污染工業(yè)場(chǎng)地的安全開(kāi)發(fā)等問(wèn)題。該技術(shù)在廣州及附近省市推廣應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了將場(chǎng)地固廢轉(zhuǎn)變?yōu)橘Y源材料。2011年利用場(chǎng)地重金屬污染土壤資源化處置技術(shù)實(shí)現(xiàn)廣州氮肥廠的場(chǎng)地修復(fù);2012年針對(duì)南鋼地塊的重金屬污染場(chǎng)地成功修復(fù)并將固廢轉(zhuǎn)變?yōu)榇u體材料;2015年針對(duì)復(fù)雜的廣鋼白鶴洞地塊成功實(shí)現(xiàn)場(chǎng)地修復(fù)約33萬(wàn)平方;2021年修復(fù)治理湖南株洲市華瑞場(chǎng)地2000余平方面積,采用資源化處置技術(shù)對(duì)污染土壤進(jìn)行預(yù)處理、穩(wěn)定化處理和土壤養(yǎng)護(hù)等工序,待污染土壤達(dá)到治理目標(biāo)后送往建材廠進(jìn)行資源化處置燒磚工藝
不僅減少二次污染隱患,還實(shí)現(xiàn)了資源利用,相關(guān)成果也多次獲得了廣東省科技成果一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)。
03 水污染治理
流域水循環(huán)與污染控制團(tuán)隊(duì)研發(fā)了分散式能耗自給型納米生態(tài)基生活污水處理技術(shù)、微生物增效納米材料面源污染靶向消減技術(shù)、納米零價(jià)鐵負(fù)載生物質(zhì)炭水系梯級(jí)生態(tài)凈化技術(shù)等,集成并構(gòu)建小流域全域多維水污染阻-控-除治理關(guān)鍵技術(shù)體系,該技術(shù)體系應(yīng)用于生態(tài)農(nóng)田示范基地,基地內(nèi)各個(gè)采樣點(diǎn)的農(nóng)業(yè)面源污染全部呈現(xiàn)減少趨勢(shì)消減比例為22% ~ 85%。該團(tuán)隊(duì)還以綠色技術(shù)和裝備研發(fā)為導(dǎo)向,開(kāi)發(fā)鄉(xiāng)村分散式一體化污水處理設(shè)備、面源污染微生物增效納米處理劑、納米鐵基生物質(zhì)炭水生態(tài)凈化技術(shù)等水污染治理綠色技術(shù)產(chǎn)品。土壤電微生物學(xué)修復(fù)研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)富集馴化、分離篩選和純培養(yǎng)技術(shù)優(yōu)化,培養(yǎng)獲得多種功能菌,為珠江河口污染物治理儲(chǔ)備了微生物菌種資源。
04 城市固廢處理
環(huán)境微生物工程團(tuán)隊(duì)建成國(guó)內(nèi)首個(gè)堆肥嗜熱菌種資源庫(kù),發(fā)明了超高溫好氧發(fā)酵菌劑,率先提出了“超高溫堆肥”的定義;發(fā)明了有機(jī)固廢超高溫堆肥新工藝,實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用;創(chuàng)建了堆肥腐熟度快速檢測(cè)生物電化學(xué)新方法,建立了“超高溫堆肥+二次固態(tài)發(fā)酵”兩段式工藝,開(kāi)發(fā)出有機(jī)鐵肥、土壤調(diào)理劑等系列高值化新產(chǎn)品,得到大面積推廣應(yīng)用;創(chuàng)建了國(guó)內(nèi)首個(gè)省級(jí)污泥產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì),顯著提升我國(guó)有機(jī)固體廢物資源利用產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新能力。
省科學(xué)院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所是我國(guó)華南地區(qū)唯一的土壤學(xué)專(zhuān)業(yè)研究機(jī)構(gòu),多年來(lái)面向國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)和國(guó)際水土科學(xué)前沿,圍繞以土壤圈層為核心的地表物質(zhì)循環(huán)過(guò)程和環(huán)境安全,系統(tǒng)開(kāi)展元素生物地球化學(xué)循環(huán)及效應(yīng)、土壤污染可持續(xù)修復(fù)及糧食與環(huán)境安全、流域水環(huán)境綜合整治與水安全、固廢處理處置及資源化利用等研究工作。
研究所將繼續(xù)面向“土十條”、“水十條”的重大國(guó)家需求,立足環(huán)境地球科學(xué)基礎(chǔ),進(jìn)行多學(xué)科交叉,力爭(zhēng)在水土污染協(xié)調(diào)治理方向形成戰(zhàn)略性先導(dǎo)優(yōu)勢(shì),并將研究對(duì)象覆蓋全球紅壤,依托“一帶一路”國(guó)家戰(zhàn)略,建設(shè)國(guó)際紅壤研究中心。
團(tuán)隊(duì)/負(fù)責(zé)人(按文內(nèi)出現(xiàn)順序):
土壤化學(xué)與污染控制研究團(tuán)隊(duì)/李芳柏
土壤生態(tài)修復(fù)團(tuán)隊(duì)/孫蔚旻
區(qū)域景觀與土壤生態(tài)研究團(tuán)隊(duì)/程炯
土壤環(huán)境礦物研究團(tuán)隊(duì)/劉承帥
流域水循環(huán)與污染控制團(tuán)隊(duì)/賀斌
土壤電微生物學(xué)修復(fù)研究團(tuán)隊(duì)/劉芳華
環(huán)境微生物工程團(tuán)隊(duì)/余震