美国教授发明植物辩证法分析环境污染

在美国密苏里州罗拉市舒曼公园测验树木。左起：密苏里科技大学研究生麦特·利姆尔、罗拉高中的学生阿曼达·霍姆斯、密苏里科技大学教授宙·波肯。 在舒曼公园，密苏里科技大学研究生麦特·利姆尔从树木中提取样品。 　　人说“一木知春”。美国密苏里科技大学的学者们，却从一小片木头中就能知道土壤和地下水的污染程度和成分，研究出了不需要钻井翻土，仅仅利用树木，便可分析土壤及地下水污染的方法。这个方法叫作“植物辩证”，可以大大减少调查时间及花费，还不破坏土壤环境。密苏里科技大学土木环境系的宙·波肯教授和他的同事们，已在5个国家和美国8个州的30个污染点，对这个方法做了测试，效果令人惊喜。 　　据美国新闻智慧网4月15日报道，密苏里科技大学的波肯教授介绍说，树木是天然的太阳能泵，当水分从叶片散失时，会产生拉力，使植物体内水分上升，根部便能够从土壤中吸水，并把地下水及其中的化学物质抽取到地面。这个现象被称为“蒸散作用”(evaportranspiration)。在过去的测试中，波肯教授及学生从树干中提取少量样品，带回实验室进行化验。如今，他们开始使用特制的、低损伤的薄片从树干中取样，即固相微萃取纤维(简称SPME)技术，来检测树干中的化学成分。 　　波肯教授说，这种从树干中取样化验的方法已经存在一段时间了，但他们研发出的新方案，使这项技术的几个层面都得到了改进。仅仅利用几棵树，工程师们便可迅速判断地下污染情况。而对树木的损伤，仅仅是取出了1英寸长、铅笔粗细的一小段木质。每个固相萃取装置都比铅笔芯还要细，可带回密苏里科技大学的环境研究中心萃取和分析污染物。最近，波肯教授和他的同事们又开始使用移动分析仪器，即气相色谱-质谱分析仪，现场分析树木。 　　相对于这种新技术，传统方法费时费力，还会对环境造成大的损伤。波肯教授说，传统的地下水采样需要动用重型机械，在地上挖“取样井”，再从中提取地下水样品。举例来说，密苏里州的塞达利亚市为了检测废弃铁路附近的三氯乙烯及全氯乙烯的污染情况，历经12年，打了40口“取样井”。而波肯教授和一群学生仅仅用了一天时间，采集了114棵树的样本，便对污染范围及位置作出了更为精准的判定。 　　密苏里科技大学环境系研究生麦特·利姆尔介绍说，树木最适宜用来测量三氯乙烯及全氯乙烯这样的溶剂，因为这样的溶剂由小分子构成，疏水，且易挥发。这样的特征令三氯乙烯及全氯乙烯容易被树木吸收。麦特已获得美国国家科学基金会奖学金，并将从今年秋季开始在密苏里科技大学攻读博士学位。 　　几年前，在密苏里州罗拉市的舒曼公园附近，有一家名为“繁忙蜜蜂”的洗衣店。几年前，这家洗衣店曾提供干洗服务，现在这项服务已中断。因为波肯教授的学生们利用罗拉公园内的树木，检测过该洗衣店对地下水的污染情况。结论是，洗衣店排出的污水已经渗入地下水，虽然还没达到危害人类健康的水平。现在，波肯教授及其学生正与当地的咨询公司“三角工程”合作，在罗拉公园内种植更多的树木，来把地下水中的污染物抽出来。波肯教授介绍，这种方法被称为“植物弥补”(phytoremediation)，可帮助加速抽取地下水中的污染物，减少对附近福瑞斯克湖的污染。这些污染物一部分可被植物分解，一部分可挥发到大气中，在阳光的催化下迅速与氧气发生反应，然后消失。 　　最近，波肯教授同另外两名教授——该校化学系校长授课教授马银法博士和化学系助理研究教授史宏兰博士，共同获得了美国军队的伦纳德·伍德机构的研究经费，用来开发这种“植物辩证”方法的新领域。利用这笔新经费，研究者们将调整原有用来测量氯化溶剂的方法，用来测量少量的爆炸性物质。现有的装置可在树木体内检测气体分子，但波肯说，爆炸物是一种不同的污染物，需要检测液体。能够收集这种污染物样品的装置，将帮助军队清理军营里泄漏的爆炸物。 　　波肯也计划改变现有方法来检测杀虫剂和除草剂。他说：“21年前，我从观察阿特拉津(一种常用除草剂)开始了我的事业，现在应该是实现初衷的时候了。”波肯已申请并获得了他的植物采样方法的专利，并将该项技术的使用权授给了“福斯基础设施及环境”(FothInfrastructureandEnvironment)，一家美国中西部工程公司。这家公司与密苏里科技大学合作，推广并使用波肯的技术。