给水稻补硒：解开“毒地”之困

“中国汞之都”贵州是一片深受汞污染毒害的土地。在这片土地的中心，有一个城市至今没有逃过汞污染的苦海:清镇。

早在2004年，贵州环境科学研究设计院就为清镇“把脉”。他们的研究发现，有117.4公顷的土壤受到汞污染，土壤中的汞含量为4.71毫克/千克至723毫克/千克，大米中的汞含量为0.03毫克/千克至0.13毫克/千克，超过了国家食品标准。

十几年过去了，清镇地区水稻的汞污染并没有得到很大改善。

"在这个地区，一些大米中的汞含量仍然是国家标准的两倍。"中国科学院高能物理研究所副研究员李玉峰在接受《中国科学日报》采访时说。

在过去的一年里，正是在这片“受伤”的土地上，李玉峰、研究所助理研究员赵家庭、高玉溪等人进行了水稻补硒的现场试验，成功地使试验水稻中的汞含量接近国家标准。最近，相关研究成果发表在《国际农林植物土壤杂志》上，并获得国家专利。

"用硒来减少汞对水稻的污染是很有趣的."一位匿名评论专家推测，这可能是因为硒固化了汞，形成了无毒的化合物。

耕作时的治理

耕地是贵州的稀缺资源。因此，处理汞污染土壤的常规方法，如客土法、热解吸法和化学沥滤法，有些过分。

因此，尽管一些农田土壤中的汞含量超标，水稻产量不高，但许多农民仍然选择继续种植，种植的水稻不可避免地会超标。

考虑到当地农田的稀缺，研究人员希望找到在不改变农田用途的情况下有效降低汞含量的方法。

很快，研究人员将注意力转向硒，一种动植物生长所必需的微量元素。起初，实验停留在实验室阶段。2014年，赵家庭、高玉溪等人基于贵州清镇汞污染现状，通过汞暴露剂量和条件的实验室模拟，研究了水稻植株中硒与汞的相互作用。现在，实验已经转移到实地。他们利用当地农田进行了为期一年的水稻补硒试验。

“给水稻补充硒，一是通过硒和汞的作用固定土壤中的汞，防止汞进入植物；二是通过补充硒来改变汞的现有形态，使植物中的高毒汞变为低毒汞，降低毒性对人体的危害。”高玉玺告诉记者，最终，他们发现大米中汞的积累可以减少20%左右。

精心的实验，精心的推广

尽管实验结果现在已经获得了国家专利，研究人员并不急于推广它们。

"硒本身是有毒的。"高说，正因为如此，控制剂量是非常重要的，研究人员在推广和实验中一直持谨慎态度。

高玉玺认为，在推广之前，应选择合适的土壤进行中型试验，以准确评估硒和汞含量对食品安全的影响。

从实验一开始，研究人员就加倍小心。李玉峰告诉记者，在实验前，他们买了12个储藏盒来种植水稻，平均分成6组，埋在稻田里，比稻田水面略高。在创造一个类似稻田的环境时，他们与稻田隔离开来。每个培养箱中添加的硒的剂量是不同的，因此应该防止添加的样品溢出到农田中

除了基础研究成果的逐步应用，研究人员仍在试图通过补充硫来降低大米中汞的毒性，以避免硒的安全问题。与此同时，他们还试图通过田间水和肥料管理来调节田间的氧化还原效应，以改变植物中汞的积累。

“我们的总体目标是通过调整硒和硫含量并配合现场管理措施来实现生态恢复的目标。”高对说道。

依靠科学仪器进行交叉研究

在过去的15年里，高玉溪和他的同事们一直对水银“着迷”。事实上，他们长期以来一直关注硒和汞之间的相互作用。

“自20世纪90年代以来，我们主要研究动物体内硒和汞的相互作用。从2005年开始，我们开始研究植物中硒和汞的影响。”高对说道。

中国科学院高能研究所多学科研究中心副主任兼研究员张志勇表示，尽管中国其他机构也在研究汞污染土壤的生物修复，但相比之下，高能有一个明显的优势:它可以依靠大规模的科学工程来实现一些好的想法。他告诉记者，这项研究工作得到了基金委员会和中国科学院大型装置联合基金的支持。

今天，这些研究人员有了科学研究的“利器”——同步辐射技术。近年来，这种研究方法在重金属污染的生物农学领域得到越来越多的应用。

越来越多的研究是在大型科学项目的基础上进行的，现在已经发展了一个新的科学研究领域，即分子环境科学，它利用同步辐射在分子水平上研究环境中污染物的迁移、转化和毒性张志勇说。

借助同步辐射技术等手段，研究人员探讨了硒降低大米中汞含量的机理。据信，硒的添加降低了土壤中汞的生物利用率，促进了根表面铁膜和其他生物屏障的形成，并在稻米中形成毒性较低的汞-硒复合物。“也就是说，我们已经证实硒的补充确实对大米中汞的含量和形式有一定的影响。”高对说道。