地区：上海市 宝山区
关键词：中国科学院城市环境研究所;中国科学院生态环境研究中心
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000006021
成果描述：
| 该项目紧密结合环境污染研究的国际前沿和中国农产品安全与环境保护的战略需求，重点探讨土壤和水体中砷污染的特征、过程和控制原理。为了发展砷污染控制与环境修复相关技术,以及为环境管理提供决策依据,人们需要在一个合理学科框架下认识砷污染的风险、砷的迁移转化机制及控制修复原理，并且能够发展出支撑该框架的方法论和对基本规律的认知。该项目围绕这样一个基本思路，围绕砷污染开展了基础性和前瞻性研究，取得了一系列得到国际同行广泛好评的研究成果。现按污染风险-污染过程-控制原理的顺序来论述课题组的代表性重要科学发现。主要内容及科学价值包括：过去国际上有关砷污染与人群的研究主要集中在饮用水砷污染，忽视了食物消费在人群砷暴露中的作用。课题组系统比较了饮水和食物链两条砷暴露途径，明确提出对于东南亚以大米为主食的人群，食用大米是砷暴露的重要途径。课题组首次在国家尺度研究了大米中砷的含量、形态及其区域分布特征。在该基础上，课题组明确了大米是中国人群通过食物链摄入砷的主要途径，并且定量了健康风险。这些研究成果为制定全球大米砷安全标准提供了重要依据；相关成果得到Science和著名Cell Press之2015年《Spotlight on China》的专文评述。由于食物链（特别是大米）是人群砷暴露的主要途径，课题组进一步研究砷在土壤-水稻系统中迁移转化的机制。通过采用同步辐射技术课题组原位观测到砷进入水稻籽粒的途径。由于有机砷的毒性远小于无机砷，课题组进一步研究土壤微生物将无机砷转化为甲基砷的分子机制。相关研究成果发表后，课题组应邀在著名期刊Trends in Plant Science撰写专文论述了环境中砷生物转化的分子机制，为深入开展土壤-植物系统砷代谢机理与控制奠定了基础。在明确了环境砷污染的健康风险和转化机制之后，课题组重点研究了砷污染环境修复的技术原理。课题组的研究揭示了湿地水生植物中砷的富集特征和体内运输机制，发展了基于砷生物吸附/吸收累积规律的植物修复与调控技术；针对农作物砷积累在人群砷暴露中的作用，课题组形成了通过植物修复控制砷污染的技术路线图和研究框架；在国际上首次利用转基因技术实现水稻通过形成甲基砷来挥发砷，从而降低籽粒砷含量。这些研究思路和成果为发展砷污染控制和环境修复技术提供了理论支撑。项目发表论文81篇，其中60篇SCI论文被引用2382次(他引2044次),平均引用率39。8篇代表性论文平均引用达55次。在若干关键科学问题上取得突破，例如明确了大米是中国人群砷暴露的主要途径之一；在国际上率先通过转基因技术实现植物对砷的甲基化和挥发，该成果打开了植物砷代谢研究的一个新领域；有关水稻砷污染的研究成果于2013年获得发展中国家科学院科学奖，得到了国际同行广泛认可。尽管在该项目中课题组的研究集中在砷，这样的研究思路和框架体系对其他类型污染物的研究及其污染控制也具有借鉴意义。 |
