美國(guó)教授發(fā)明植物辯證法分析環(huán)境污染

在美國(guó)密蘇里州羅拉市舒曼公園測(cè)驗(yàn)樹木。左起：密蘇里科技大學(xué)研究生麥特·利姆爾、羅拉高中的學(xué)生阿曼達(dá)·霍姆斯、密蘇里科技大學(xué)教授宙·波肯。 在舒曼公園，密蘇里科技大學(xué)研究生麥特·利姆爾從樹木中提取樣品。 　　人說(shuō)“一木知春”。美國(guó)密蘇里科技大學(xué)的學(xué)者們，卻從一小片木頭中就能知道土壤和地下水的污染程度和成分，研究出了不需要鉆井翻土，僅僅利用樹木，便可分析土壤及地下水污染的方法。這個(gè)方法叫作“植物辯證”，可以大大減少調(diào)查時(shí)間及花費(fèi)，還不破壞土壤環(huán)境。密蘇里科技大學(xué)土木環(huán)境系的宙·波肯教授和他的同事們，已在5個(gè)國(guó)家和美國(guó)8個(gè)州的30個(gè)污染點(diǎn)，對(duì)這個(gè)方法做了測(cè)試，效果令人驚喜。 　　據(jù)美國(guó)新聞智慧網(wǎng)4月15日?qǐng)?bào)道，密蘇里科技大學(xué)的波肯教授介紹說(shuō)，樹木是天然的太陽(yáng)能泵，當(dāng)水分從葉片散失時(shí)，會(huì)產(chǎn)生拉力，使植物體內(nèi)水分上升，根部便能夠從土壤中吸水，并把地下水及其中的化學(xué)物質(zhì)抽取到地面。這個(gè)現(xiàn)象被稱為“蒸散作用”(evaportranspiration)。在過去的測(cè)試中，波肯教授及學(xué)生從樹干中提取少量樣品，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化驗(yàn)。如今，他們開始使用特制的、低損傷的薄片從樹干中取樣，即固相微萃取纖維(簡(jiǎn)稱SPME)技術(shù)，來(lái)檢測(cè)樹干中的化學(xué)成分。 　　波肯教授說(shuō)，這種從樹干中取樣化驗(yàn)的方法已經(jīng)存在一段時(shí)間了，但他們研發(fā)出的新方案，使這項(xiàng)技術(shù)的幾個(gè)層面都得到了改進(jìn)。僅僅利用幾棵樹，工程師們便可迅速判斷地下污染情況。而對(duì)樹木的損傷，僅僅是取出了1英寸長(zhǎng)、鉛筆粗細(xì)的一小段木質(zhì)。每個(gè)固相萃取裝置都比鉛筆芯還要細(xì)，可帶回密蘇里科技大學(xué)的環(huán)境研究中心萃取和分析污染物。最近，波肯教授和他的同事們又開始使用移動(dòng)分析儀器，即氣相色譜-質(zhì)譜分析儀，現(xiàn)場(chǎng)分析樹木。 　　相對(duì)于這種新技術(shù)，傳統(tǒng)方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成大的損傷。波肯教授說(shuō)，傳統(tǒng)的地下水采樣需要?jiǎng)佑弥匦蜋C(jī)械，在地上挖“取樣井”，再?gòu)闹刑崛〉叵滤畼悠?。舉例來(lái)說(shuō)，密蘇里州的塞達(dá)利亞市為了檢測(cè)廢棄鐵路附近的三氯乙烯及全氯乙烯的污染情況，歷經(jīng)12年，打了40口“取樣井”。而波肯教授和一群學(xué)生僅僅用了一天時(shí)間，采集了114棵樹的樣本，便對(duì)污染范圍及位置作出了更為精準(zhǔn)的判定。 　　密蘇里科技大學(xué)環(huán)境系研究生麥特·利姆爾介紹說(shuō)，樹木最適宜用來(lái)測(cè)量三氯乙烯及全氯乙烯這樣的溶劑，因?yàn)檫@樣的溶劑由小分子構(gòu)成，疏水，且易揮發(fā)。這樣的特征令三氯乙烯及全氯乙烯容易被樹木吸收。麥特已獲得美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)獎(jiǎng)學(xué)金，并將從今年秋季開始在密蘇里科技大學(xué)攻讀博士學(xué)位。 　　幾年前，在密蘇里州羅拉市的舒曼公園附近，有一家名為“繁忙蜜蜂”的洗衣店。幾年前，這家洗衣店曾提供干洗服務(wù)，現(xiàn)在這項(xiàng)服務(wù)已中斷。因?yàn)椴辖淌诘膶W(xué)生們利用羅拉公園內(nèi)的樹木，檢測(cè)過該洗衣店對(duì)地下水的污染情況。結(jié)論是，洗衣店排出的污水已經(jīng)滲入地下水，雖然還沒達(dá)到危害人類健康的水平。現(xiàn)在，波肯教授及其學(xué)生正與當(dāng)?shù)氐淖稍児?ldquo;三角工程”合作，在羅拉公園內(nèi)種植更多的樹木，來(lái)把地下水中的污染物抽出來(lái)。波肯教授介紹，這種方法被稱為“植物彌補(bǔ)”(phytoremediation)，可幫助加速抽取地下水中的污染物，減少對(duì)附近福瑞斯克湖的污染。這些污染物一部分可被植物分解，一部分可揮發(fā)到大氣中，在陽(yáng)光的催化下迅速與氧氣發(fā)生反應(yīng)，然后消失。 　　最近，波肯教授同另外兩名教授——該校化學(xué)系校長(zhǎng)授課教授馬銀法博士和化學(xué)系助理研究教授史宏蘭博士，共同獲得了美國(guó)軍隊(duì)的倫納德·伍德機(jī)構(gòu)的研究經(jīng)費(fèi)，用來(lái)開發(fā)這種“植物辯證”方法的新領(lǐng)域。利用這筆新經(jīng)費(fèi)，研究者們將調(diào)整原有用來(lái)測(cè)量氯化溶劑的方法，用來(lái)測(cè)量少量的爆炸性物質(zhì)。現(xiàn)有的裝置可在樹木體內(nèi)檢測(cè)氣體分子，但波肯說(shuō)，爆炸物是一種不同的污染物，需要檢測(cè)液體。能夠收集這種污染物樣品的裝置，將幫助軍隊(duì)清理軍營(yíng)里泄漏的爆炸物。 　　波肯也計(jì)劃改變現(xiàn)有方法來(lái)檢測(cè)殺蟲劑和除草劑。他說(shuō)：“21年前，我從觀察阿特拉津(一種常用除草劑)開始了我的事業(yè)，現(xiàn)在應(yīng)該是實(shí)現(xiàn)初衷的時(shí)候了。”波肯已申請(qǐng)并獲得了他的植物采樣方法的專利，并將該項(xiàng)技術(shù)的使用權(quán)授給了“福斯基礎(chǔ)設(shè)施及環(huán)境”(FothInfrastructureandEnvironment)，一家美國(guó)中西部工程公司。這家公司與密蘇里科技大學(xué)合作，推廣并使用波肯的技術(shù)。