843 转基因芒草除重金属项目

项目负责人：徐冬冬

公司/学校名称：厦门理工学院

项目简介：

我们团队利用植物吸收积累土壤中的元素的特点来移除土壤中的污染物，利用植物进行重金属元素的移除与土壤修复不仅成本低廉，且不容易造成二次污染，但是耐重金属植物通常生长缓慢植株矮小，所以将耐重金属的植物基因与植株高大且生长迅速的芒草进行基因组合，培育出适用于重金属移除所用的植物，且芒草作为生物质能源的研究已进行多年，在国际上有成熟研究及应用。

在项目成熟落地进行大规模种植之后，我们考虑利用互联网进行管理，首先增加一个以app的方式辅助资源回收，土地持有者在每半年的资源回收阶段，除了利用电话之外还可以使用app联系各区域负责点派车回收收割下来含有重金属的芒草植株，进行下一步的工作。App可以给使用者们提供一个农户学习社交平台，为农户们传播农作物种植知识，提供专家问答服务，丰富农户生活，我们还会不断收集用户使用过程中遇到的问题进行产品优化。

除此之外，利用互联网我们还可以完成大数据的信息采集，根据各个区域每半年回收的芒草内提取样本的重金属含量高低，可以为污染区划分等级。这样不仅能给当地的环保部门一个数据参考，还有助于土地持有者更加灵活的判断不同区域重金属完全清除所需的时间。

转基因芒草从落地种植开始解决污染问题，每半年为周期进行一次收割，收割下来的芒草可以作为生质能源进行燃烧发电，最后燃烧剩下的废渣作为建筑原材料实现资源化回收。

在出售芒草时我们会与客户签下合约，给他们提供后续服务支持。客户可选择自行将收割下来的芒草卖给与我们合作的火力发电厂，也可以将芒草运至我们的统一收集点进行处理，由此可避免转基因芒草中的重金属回田造成二次污染。

我们会选择有成熟技术的秸秆火力发电厂进行合作，避免因为燃烧发电处理不当而造成大气污染。

营业收入为每亩土地实际处理费用（每亩人民币4万）为计算基础，不包含作为生质能源发电使用之材料以及作为废弃物资源化之重金属回收与建材等其他营业收入。预计处理面积扩大至500亩以上，可达到损益平衡。

目前适合重金属污染土壤修复的技术措施，在规模化的农田土壤修复工程中适用的技术主要有两种，一是土壤重金属活性化学钝化/稳定化技术；二是植物修复技术。化学钝化/稳定化技术是指通过向土壤中添加改良材料使重金属向低溶解、固定态等低毒形态转化，达到降低污染土壤重金属生物有效性和环境风险的方法。常用的钝化材料分为有机(农业废弃物、有机肥、生物质炭等)和无机(如钙、磷类矿物、含硅类粘土矿物)两大类型。该技术的优点是原位固化(吸附或共沉淀)降低重金属的有效性，成本较低，缺点是重金属仍滞留在土壤中。植物修复技术是指利用植物及根际微生物来去除、转移、提取和固定土壤、沉积物、地表水、地下水甚至大气中的重金属，转基因五节芒满足对重金属有一定的耐性或超积累能力、生长迅速且具有较大的生物量等条件。该技术优点是实施简便，投资较少，对环境扰动性小。缺点是修复效率低，同时因改变种植结构，农民不易接受。

我们的核心技术便是将所需要改善性状的相关基因，利用脓杆菌(Agrobacteriumtumefciens)或基因枪(genegun)等生物技术，转殖进植物与其染色体嵌合，使植物相关特性获得大幅提升。

芒草为泛亚洲到太平洋分布的禾本科植物，以生长快速著称,在破坏地中会快速占领栖地发展成优势植物,由于其生长快速，注重环境保护的欧盟国家也因而注意到其丰富的生物产量(Biomass)，将之列入重点开发的能源作物。欧盟科学家把东亚的二倍体中国芒(Miscanthussinensis)和四倍体蔗芒(Miscanthussacchariflorus)人工杂交，形成三倍体的巨芒(M.xgiganteus)，为多年生长、具地下茎且快速生长特性的生质能作物，成为一种新兴农作物。英国研究生质能源已超过10年，巨芒种植面积将近一万公顷，相关技术已相当成熟，且已有电力公司保证收购。

每平方米种植一芒草植株，可兼顾根系获得最佳生长情形，每半年移除地上部(根系:垂直最深可达1.5m，水平可至1m)(可完全覆盖土壤重金属所在深度位置)。

1平方米内种植一株转基因芒草

内圈（半径70cm）吸收率可达98%以上；

中圈（半径71cm~110cm）吸收率可达95%以上；

外圈（半径110cm~140cm）吸收率可达90%以上。

图2.5芒草种植区域重金属吸收率示意图

6月22日，我国首部<<土壤污染防治法>>（草案）提请十二届全国人大常委会第二十八次会议审议，引发强烈关注。

环境保护部和国土资源部此前发布的全国土壤污染状况调查公报显示，我国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。我国土壤总的污染点位超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。

业内人士表示，此次草案将极大地推动我国土壤污染防治工作，同时也会催发巨大的土壤污染防治市场空间。土壤修复成为一大受益领域,据兴业证券预计，“十三五”期间，中国土壤修复市场的空间可达1.3万亿元。

在2015年初，我国政府宣布将在湖南省部分城市设立首批试点项目，整治土壤重金属污染问题，防止农地进一步遭到污染。目前全国约有333万公顷的耕地收到严重污染无法种植作物。去年广州南部城市发现大米内重金属镉超标，其来源便是湖南。

根据计划，农业部将着手开始监控重金属残留，避免有毒物质泄漏至土壤中。此外，污染地区作物也从稻米向棉花或其它非食用类作物。中国人民大学环境学院教授蓝虹在接受媒体采访时表示，政府对农业和土地保护所做的努力还略显不足，在目前的五年计划中，虽财政部在土壤污染防治上的预算达300亿元，但要彻底解决污染问题至少需要1400亿元；然而这只是初步估计，其它部分环境损害要等到许多年之后才会暴露出来。

目前适合重金属污染土壤修复的技术措施，在规模化的农田土壤修复工程中适用的技术主要有两种，一是土壤重金属活性化学钝化/稳定化技术；二是植物修复技术。化学钝化/稳定化技术是指通过向土壤中添加改良材料使重金属向低溶解、固定态等低毒形态转化，达到降低污染土壤重金属生物有效性和环境风险的方法。常用的钝化材料分为有机(农业废弃物、有机肥、生物质炭等)和无机(如钙、磷类矿物、含硅类粘土矿物)两大类型。