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“生态文明建设是关系中华民族永续发展的根本大计。生态兴则文明兴，生态衰则文明衰。”为了保持长久的绿水青山，为了将被污染的土地从溃败的边缘拯救，数以万计的环保事业和污染治理工作者发挥他们的聪明才智，像保护眼睛一样保护生态环境，对已被污染的土地、水源进行针对性治理，以高科技的创新成果让大地焕发新颜。
土地是人类赖以生存的基础，土壤是各种植物健康成长的载体，随着迅猛发展的工业和现代化农业技术的兴起，土壤污染已成为不可忽视的焦点。其中，重金属污染因具有隐蔽性、不可逆性和长期性，已成为农业环境中重要的污染物。重金属逐渐积累在植物的根、茎、叶及果实中，不但影响了植物的生长和发育，还可能危害人和动物的机体健康。而通过自然净化则需要漫长的过程。因此，采用人工科技干预，对土壤中的重金属污染进行有目的的防治，已成为我国生态环保领域的重大战略需求。
桂林理工大学环境科学与工程学院教授刘杰长期奋战在教学科研一线，以“受损环境的生态修复”为主攻方向，实践了一系列创新性科研成果，其主持完成的“土壤重金属污染的生态效应及植物修复”课题获得了2019年广西自然科学奖。
三大创新，土壤不受重金属困扰
广西地区的土壤污染有其明显的特点——镉/锰等重金属较为集中。刘杰及其同事立足现实，采取了针对性的植物培育措施。经过多年的科研实验，刘杰对重金属污染的风险进行有效识别，他认为，发展低成本、环境友好的植物修复技术是土壤重金属污染防治的关键。为了将实验室的成果应用到实际环境中，刘杰开展了广泛的实践活动，并将近十年的成果汇集整理，先后发表在J.Hazard.Mater.、Bioresour.Technol.等环境科学与工程领域的国际主流刊物上。8篇代表作被包括Crit.Rev.Environ.Sci.Technol.、Environ.Sci.Technol.和Environ.Int.等在内的期刊论文他引491次，影响因子累计达37.071，已形成广泛的学术影响力。
刘杰及其同事首次发现和报道了镉/锰超富集植物青葙、镉超富集植物少花龙葵和镉富集植物杂交狼尾草等一批有应用价值的修复植物资源，为土壤重金属污染的植物修复和植物重金属富集机制研究，提供了理想的新材料；发现了植物修复效率的关键调控因子，提出了多倍体诱导、再生调控等强化植物修复的新方法，使植物修复效率提高了80%～180%，弥补了植物修复效率低、耗时长的缺陷；他们从土壤微生物、酶活特征及目标风险等多角度揭示了土壤重金属污染的生态效应，实现了THQ模型参数的完整化和本土适用性，解决了修复工程生态效益综合评价难题。
针对广西地区土壤重金属污染的特点，刘杰及其同事解决了3个比较关键的应用技术难题，分别是植物修复的目标识别、效率提升和效益评价。通过实际应用，将植物修复效率提高了80%左右，大大缩短了修复周期，其技术处于同领域国际前列。目前，该成果已经在黔江等适应性较强的地区推广，刘杰计划在四川和湖南等地进行有目的性的推广和应用。
十年磨剑，多项成果获得应用
刘杰2003年毕业于武汉大学环境科学专业，获得硕士学位后，进入桂林理工大学从事教学与科研工作。在工作中，刘杰感觉到了知识的匮乏，排除多种困难继续攻读了云南大学生态学专业，并于2009年顺利获得博士学位。
从2011年开始，刘杰专注于污染土地的治理工作，开始了对治理土壤中的重金属进行研究，最早的研究对象是李氏禾。刘杰先后获得了广西自然科学基金项目、教育部留学回国人员启动基金项目的支持，对“李氏禾人工湿地群落结构及其对Cr（VI）的还原净化”“李氏禾在铬污染土壤中的修复作用及生物学机制研究”“李氏禾修复环境污染的潜力与关键技术研究”和“李氏禾湿地系统净化水体Cr（VI）的关键过程和微生物生态机制研究”等系列项目开展了系统性的研究，并且将研究成果汇集为《重金属污染土壤的植物修复技术研究——李氏禾对铬的超富集特征、机制及修复潜力研究》一书。
刘杰及其同事首次在中国境内发现并解密了重金属铬超富集植物——李氏禾，在国内首先开展了重金属铬污染土壤修复技术研究，阐明了李氏禾对铬的富集特征及相关机制；在获得李氏禾铬富集特征及相关机制的基础上开展人工湿地的开发与应用研究，为今后李氏禾人工湿地处理重金属废水的工程应用提供了坚实的理论和技术依据，并促进了人工湿地处理电镀废水技术在我国的推广应用。
为了验证和推广项目，刘杰及其同事在阳朔、灌阳和河池建立了3个修复示范工程，历时多年，最终修复受污染的土壤1400亩，实现农产品100%的安全达标率。通过对李氏禾、青葙等一批土壤重金属污染的植物修复新材料的研究，刘杰及其同事提出了多倍体诱导、再生调控等强化植物修复的新方法，以系列性的研究成果发表论文50余篇，被32个国家和地区的同行引用800多次，项目还获得了广西自然科学奖二等奖2项。
三尺讲台，传道授业解惑之根本
参加工作十余年，刘杰收获颇丰，凭借自己的努力和取得的成果，刘杰曾经获得过广西十百千人才工程第二层次人选，广西自然科学基金杰出青年基金获得者、广西青年科技奖获得者，入选广西高校卓越学者计划和广西高校优秀人才资助计划。尽管刘杰已经在科研道路上取得了不俗的成绩，但其更忘不掉的是对三尺讲台的依恋。刘杰讲课有自己的程序，他会通过案例分析和工程实践提高学生的专业素养，激发学生对专业知识的兴趣。在其研究的环保领域，其实涉及到跨学科的专业，刘杰要求学生要具备严谨的思维和求真务实的工作作风，并且要主动积极去探索未知的世界，从工作、学习中汲取创新因子，以便不断创新。刘杰还教导自己的学生要尊重他人的付出，提醒学生培养良好的团队合作精神是做成事情的关键，单打独斗不符合现代科研理念。在教学过程中，刘杰不断向学生灌输可持续发展和生态文明的观念，影响学生树立正确的消费观和价值观，坚持教书和育人相统一。在疫情期间，作为班主任的刘杰，还远程给予学生更多的关爱，做好学生的心理疏导，多次讲授防疫知识，将责任和担当进行到底，充分体现出“树人为本，立德为心”的教育理念。
对于未来的设想，刘杰立足于科研和教学两手抓、两手都要硬的原则。他认为，教学是基础，是在为祖国培养源源不断的后继人才。科研是先导，将科技转化为生产力才能促进科技进步。刘杰知道，广西地区锰矿丰富，易于和镉形成混合污染，超富集植物青葙对于这两种金属的污染治理又有明显作用，他希望通过不断研究，将某些细节吃透，让广西的生态环境进一步焕发新颜。
撰稿：杜浩钧
本文刊发于《中国高新科技》杂志2020年第21期
