国家重点研发计划“农业面源和重金属污染农田综合防治与修复技术研发”专项解析

为进一步提升我国农业面源和重金属污染防治与修复的研发水平,在国家科技计划管理改革的背景下,"十三五"期间启动了国家重点研发计划"农业面源和重金属污染农田综合防治与修复技术研发"重点专项。该专项按照全链条设计、一体化实施的思路,围绕基础研究、关键技术研发、集成示范应用3个层次,共设置35个研究方向项目。本文介绍了农业面源专项的背景意义、总体目标、任务设置情况,分析了2016年和2017年项目立项实施的进展及主要特点,讨论了下一步专项组织实施的重点,以期为加强国家重点研发计划专项项目的申报、立项和管理提供参考。     

稻田镉砷污染阻控原理与技术应用

我国农田土壤重金属污染治理已成为重大国家需求;水稻是重金属超标最为严重的粮食作物;镉/砷污染稻田是农田重金属污染治理的重点与难点。以农产品安全为目标,以定向调控重金属的活性、阻隔其转移的阻控技术,是农田重金属污染治理的新思路,对解决稻田重金属污染治理难题具有重大意义。铁是稻田中最为重要的活性元素,稻田铁循环是连接养分循环与镉/砷行为的枢纽;调控铁与碳/氮循环的耦合过程,可降低土壤中镉/砷向水稻根系迁移的活性,从而减少水稻植株吸收积累镉/砷。硅与硒等营养元素与水稻镉/砷吸收转运密切相关,外源施加硅/硒养分可降低水稻吸收、转运镉/砷的功能基因表达,提高其解毒功能基因表达,从而抑制镉/砷从水稻根系向籽粒的转运。基于以上原理研发了硅/硒营养调控的生理阻隔技术、铁循环调控的钝化技术,并研制了相应的产品。大田试验结果表明,生理阻隔和土壤钝化技术单独应用或组合应用,均可有效降低稻米中镉/砷含量,从而提高稻米的安全性,具有广阔的应用前景。     

植物修复重金属超标农田研究进展

针对中国南方重金属超标农田污染治理技术特点作了简要分析与探讨,并收集汇总中国现有镉、砷、铜和铅的超积累植物40种,同时进行了分类与归纳。依据中国现有的重金属超积累植物,讨论了中国南方重金属超标农田修复植物的筛选和培育方向,分别给出对重金属镉、砷、铜和铅的污染修复超积累植物应用建议及相关理论依据。     

广西稻田土壤重金属污染评价

[目的]了解广西稻田土壤重金属污染现状,为稻田重金属污染防治提供科学依据.[方法]采集广西水稻主产区农田50个0～20 cm耕层土壤样品,分析其重金属镉、铅、砷含量,分别采用单因子指数法和Hakanson的潜在生态风险指数法对土壤环境质量和土壤潜在生态风险进行评价.[结果]广西稻田土壤中总镉、总铅、总砷的含量分别为0.941、26.46和10.16 mg/kg.有54.0％土壤样品中的镉含量、2.0％土壤样品中的砷含量高于国家土壤环境质量的二级标准值.稻田土壤中的镉为高生态风险.[结论]广西稻田土壤主要受重金属镉的污染.     

科技部“十三五”农业面源和重金属污染农田综合防治与修复技术研发重点专项 《农田和农产品重金属源解析与污染特征研究》项目正式启动

正近年来,随着我国经济的高速发展,环境压力和民众对环境问题的认知在同步增长,其中与民计民生密切相关的农田污染与农产品安全问题的严重性和迫切性日渐凸显。研究污染发生原因、发展规律与潜在危害,创立与发展高成效低成本的污染防治技术与土地安全利用措施,对保障社会经济持续健康发展至关重要。针对这一社会需求,近日,科技部联合农业部审批通过了第一批"农业面源和重金属污染农田综合防治与修复技术研发"重点专项,包括《农田和农产品重金属源解析与污染特征研究》在内的共11个项目将于近期正式启动。     

国家重点研发计划“农业面源和重金属污染农田综合防治与修复技术研发”重点专项

<正>【基本情况】"农业面源和重金属污染农田综合防治与修复技术研发"专项是"十三五"国家重点研发计划重点专项之一,国拨经费6.23亿元,共设置35个项目。该专项以绿色发展理念为统领,汇聚农业部、环境保护部、国土资源部、中国科学院等多部门的研究和行政资源,为破解农业面源和重金属     

水稻和小麦累积镉和砷的机制与阻控对策

农作物可食用部位累积的镉和砷是人体摄入镉和砷的主要来源之一.研究农作物对镉和砷的累积机制,在此基础上研发阻控农作物对镉和砷累积的方法和技术,是保障被污染农田的安全利用和农产品质量安全的最有效途径,对解决农田镉、砷污染难题具有重大意义.鉴于水稻和小麦是中国最主要的粮食作物,本文就水稻和小麦对镉和砷的吸收、积累和转运机制进行了综述,比较和分析了镉、砷在土壤-作物系统中迁移、转化过程中的异同点及其相应的阻控对策,并探讨了该领域未来的研究方向.     

“农业面源和重金属污染农田综合防治与修复技术研发”专项组织实施进展分析

按照国家科技计划管理改革的整体部署,国家重点研发计划启动了"农业面源和重金属污染农田综合防治与修复技术研发"重点专项。按照"基础研究、共性关键技术研发、技术集成创新研究与示范"全链条设计、一体化实施,专项聚焦产业发展问题,为实现农业面源和重金属污染农田有效防治、农业生态环境健康和农产品质量安全有效提升的多重目标提供科技支撑。通过介绍农业面源专项的整体情况,分析目前专项组织实施的最新进展,总结专项管理机制方面的实践探索,以期为有关科研人员和行业部门提供参考。     

十三五”国家重点研发计划农业面源专项标志性成果概述

“十三五”期间,国家重点研发计划启动实施了“农业面源和重金属污染农田综合防治与修复技术研发”专项。5年来,各项目承担单位聚焦专项总体目标和项目考核指标,围绕农田氮磷流失、农田重金属污染、农业有机废弃物、农田有毒有害化学/生物污染 4个领域开展研究工作,取得了一系列面向农业绿色发展需求的成果,专项 35个项目均已通过综合绩效评价。本文结合专项组织管理工作,从基础研究、关键技术研发、集成示范应用3个方面总结梳理了“十三五”期间专项取得的标志性成果,供相关领域科研人员和管理部门参考。     

组配药剂对镉砷复合污染土壤的修复效果

为了研究自主研发药剂对镉砷复合污染土壤的修复效果,采集湖南长沙市浏阳蕉溪乡的污染农田土壤,通过盆栽试验的方式,研究了5种自主研发药剂对镉砷复合污染土壤有效态镉和有效态砷含量的影响。结果表明:5种药剂对土壤pH值的影响较小,但是可以显著增加土壤有机质含量;土壤有效态镉的含量与土壤pH值呈负相关,及随着土壤pH值的降低,土壤有效态镉呈增加趋势,试验选择的5种药剂对土壤有效态镉和砷均降低效果显著,与对照相比,分别降低了22.13%、16.33%、21.61%、24.89%、24.85%和29.44%、25.75%、20.45%、10.12%、13.27%;对于水稻中重金属的含量,5种药剂均显著降低了稻米中镉的含量,降镉率分别为35.77%、27.72%、33.22%、28.19%和32.38%;同时,除了药剂5,其他4种药剂均显著降低了稻米砷含量,降砷率分别为15.61%、29.99%、33.14%和27.59%。从试验结果可以看出,在该试验条件下,5种药剂对镉砷复合污染土壤均有修复效果,且对于砷污染土壤,药剂1效果最好。     

土壤镉和砷污染钝化修复材料及科学计量研究

使用Web of Science(WOS)核心合集数据库统计了5年内(2014—2018年)关于土壤镉(Cd)和砷(As)单一污染的情况,发现土壤Cd和As污染依然受到人们的广泛关注,且我国在该领域发文最多。利用CiteSpace软件分析发现施用钝化修复材料是土壤Cd和As污染治理的热点修复技术之一。基于此,本文综述了常见的钝化修复材料及其钝化机理,并分别对钝化修复材料的室内研究和修复实践进行总结,发现无机类钝化修复材料中石灰类主要通过调节土壤pH值改变重金属有效性;磷酸盐类分别通过共沉淀和点位竞争机制钝化重金属;金属及其氧化物类通过表面络合和还原作用对重金属的钝化效果更好;黏土矿物中海泡石和坡缕石廉价绿色且具有较大的比表面积,对重金属的钝化效果较好。有机类钝化剂中生物炭类为研究热点材料之一,因表面拥有丰富的官能团和较大的比表面积,其对重金属表现出良好的钝化修复效果;有机废弃物含高度腐殖化的有机质和微生物,对重金属钝化效果较好。此外,对国内外典型的Cd和As污染实践修复工程进行介绍,发现金属及其氧化物、堆肥、生物炭以及廉价易获得的石灰和黏土矿物施用较广。最后,讨论了钝化修复材料施用中亟需解决的问题。     

水产品中砷的质量控制研究进展

水产生物资源的开发利用一直是生物资源可持续发展研究的重要部分,但某些水产食品由于养殖捕捞水域环境质量劣化、自身易富集重金属的原因,含砷量较高,不仅具有潜在的食用危险性,也限制了其作为加工原料的使用,因此对水产食品中无机砷进行检测并减低其砷含量尤为重要。就水产品中无机砷的分析检测技术、含量控制方法以及砷脱除技术研究现状和发展前景进行了总结和展望,并提出具有较好应用前景的水产品脱砷方法。     

安徽省池州市拟建蔬菜生产基地土壤重金属含量的监测分析与评价

[目的]了解安徽省池州市拟建蔬菜基地的土壤重金属含量情况。[方法]选取30个拟建蔬菜基地,对其土壤进行重金属镉、铅、汞、砷含量的抽样监测与分析,将被测区域内土壤各项重金属的含量与GB/T 18407.1—2001《农产品质量安全无公害蔬菜产地环境要求》规定的限量值进行比较,对池州市拟建蔬菜基地土壤重金属的环境质量状况进行监测分析与评价。[结果]监测区域内土壤重金属铅、砷、汞的平均含量均低于GB/T 18407.1—2001《农产品质量安全无公害蔬菜产地环境要求》规定的限量值,但是部分监测点区域内的重金属镉处于超标状况,特别是贵池区沿江地区重金属镉超标比较普遍,不适合建无公害蔬菜生产基地。[结论]该研究可为池州市蔬菜基地的发展与定位提供技术依据。     

耕地土壤重金属环境质量适宜性评价

将耕地土壤重金属环境质量适宜性评价分为现状评价和预测性评价,前者通过耕地所种植作物的产量、质量状况来反映,后者则以类比法进行。以重金属污染耕地作物产量减产不超过10％,产品质量符合国家食品卫生标准为依据,确定该区域土壤重金属环境质量现状对该种植作物的适宜性;在现状评价基础上,除土壤重金属污染之外的同等条件区域,类比耕地土壤重金属含量,预测该区域耕地土壤重金属环境质量对该作物的适宜性。与其它方法相比,本文提出的耕地土壤重金属环境质量适宜性评价,综合考虑到我国土壤、气候、作物类型及栽培技术等因素,评价结果更为直观。     

9种河流沿岸植物对砷·汞的累积作用比较

[目的]比较研究9种河流沿岸植物对砷、汞的积累作用。[方法]采集水口山浯水段9种常见植物,测定植物及植物根际土壤中砷、汞的质量分数。[结果]植物对砷、汞的吸收因植物种类、部位、金属类型以及距离污染源的远近而不同,重金属在植物体内分布的多少顺序为：根〉叶〉茎;植物根部砷、汞平均质量分数分别为2.816、0.742mg/kg,植物茎部砷、汞平均质量分数为0.891、0.056mg/kg,植物叶部砷、汞平均质量分数为2.314、0.196mg/kg;不同植物根部砷质量分数的大小顺序为：水蓼（Polygonum hydropiper）〉三棱草（Scirpus yagara）〉稗草（Echinchloa crusgalli）〉苍耳（Xanthium sibiricumPatr.）〉滨藜（Atriplex patens）〉辽东蒿〉芦苇（Phragmites australis）〉曼陀罗（Datura stramonium）〉鬼针草（Bidens bipinnata）,茎部砷质量分数的大小顺序为：滨藜〉水蓼〉曼陀罗〉芦苇〉三棱草〉稗草〉辽东蒿〉苍耳〉鬼针草,叶部砷质量分数的大小顺序为：水蓼〉滨藜〉鬼针草〉苍耳〉芦苇〉三棱草〉曼陀罗〉稗草〉辽东蒿;不同植物根部汞质量分数的大小顺序为：三棱草〉曼陀罗〉滨藜〉稗草〉辽东蒿〉芦苇〉鬼针草〉苍耳〉水蓼,茎部汞质量分数的大小顺序为：芦苇〉水蓼〉稗草〉曼陀罗〉鬼针草〉滨藜〉三棱草〉苍耳〉辽东蒿,叶部汞质量分数的大小顺序为：水蓼〉芦苇〉鬼针草〉曼陀罗〉三棱草〉苍耳〉稗草〉滨藜〉辽东蒿。[结论]芦苇、滨藜、鬼针草、曼陀罗、苍叶对砷的吸收能力强,水蓼对汞的转运能力强。     

铅.镉.砷.汞污染的治理研究进展

重金属污染问题是工业化和城市化活动导致的最有危害性环境问题之一,环境中重金属能通过食物链污染食品、危害人体健康。治理重金属污染已成为热点研究话题。分别对重金属铅、镉、砷、汞污染的治理现状进行了综述。     

土壤砷植物暴露途径的土壤因子模拟

确定土壤中重金属生物有效性是评价土壤重金属污染生态风险的关键,然而在生态风险评价实际应用中,测定土壤重金属生物有效性耗时且高成本,限制了生物有效性评价法的应用.通过对模式植物的文献搜集,总结了影响植物富集土壤砷的7个土壤因子,揭示了土壤砷植物暴露的影响机制.运用SPSS 18.0对文献数据集各个土壤因子进行了回归分析、相关性分析和共线性分析.单因子回归分析表明营养盐类对植物富集砷影响很小,可以忽略不计;相关性分析和共线性分析结果表明土壤因子之间存在多元共线性;主成分分析结果表明,植物富集砷浓度主要受土壤质地的物理综合指标以及土壤总砷含量和土壤酸碱度等化学综合指标影响.其中植物富集浓度受土壤中总砷浓度影响最大,受土壤质地中砂粒含量影响其次;土壤粉粒、粘粒、有机质含量和阳离子交换量对富集也有一定影响;而土壤酸碱度对植物富集浓度的影响相对较小.最终通过数学模型解释植物富集砷浓度随土壤性质变化的规律,建立了土壤性质与土壤砷植物暴露的相关关系,为土壤重金属生物有效性风险评价法提供理论依据.     

稻田重金属污染修复治理技术及效果文献计量分析

为了解国内、外稻田重金属污染修复治理研究进展、研究趋势以及稻田镉污染修复治理效果,通过检索2006—2017年CNKI中国期刊全文数据库和Web of Science~(TM)核心合集数据库有关稻田重金属污染修复治理领域相关文献,利用软件对相关文献进行计量分析,并再次筛选出大田条件下稻田镉污染修复治理技术和效果。结果表明:国内、外本领域近12年中英文发文数量基本持平;近6年年发文数量迅速增长,但中文论文本地篇均被引次数较低;该领域发文主要期刊有《农业环境科学学报》《环境科学》《生态环境学报》《Environmental Pollution》《Journal of Hazardous Materials》和《Chemosphere》;主要研究的重金属是镉、铅、砷等;稻田重金属污染修复治理技术主要包括基施钝化类修复剂的固定/稳定化修复技术、重金属低积累水稻品种、叶面阻控剂以及农艺调控措施等;大田条件下对稻田镉污染修复治理的主要技术以及该技术稻米平均降镉率分别为低镉积累水稻品种74.50%,黏土矿物钝化剂46.85%,叶面阻控剂+基施改良剂44.52%,无机组配改良剂42.19%,水分管理+基施改良剂41.19%。