蕨类植物能吸收土壤中致命的砷

2020-09-08 184蕨类

解决人类最棘手的环境问题之一,可能就在于自然界中最引人注目的植物之一。

蕨类植物能吸收土壤中致命的砷

在一篇定于周四发表在《自然》杂志上的文章中,佛罗里达大学的科学家报告说,他们发现了蕨类植物能吸收土壤中致命的砷。有史以来第一个被发现“过度积累”砷的植物——砷是一种致癌的重金属,常被用作除草剂——这种蕨类植物可能被证明有助于清理世界各地工业、采矿、农业或其他作业中受到砷污染的数千个地点。

“它在修复这些被污染的土壤方面有很大的潜力,”联合大学食品和农业科学研究所的副教授、该项目的首席研究员LenaMa说。Ma的研究小组发现,刹车蕨,蕨类植物,不仅吸收砷,而且吸收效率惊人。Ma说,他们测得的蕨类植物的含量比其生长的受污染土壤中的浓度高出200倍。

研究内容

在这个例子中,从一个被铬铜砷溶液处理过的木材污染的地方,土壤中砷含量为百万分之38.9,而蕨类植物的砷含量为百万分之7526。

Ma说,在用人工注入砷的土壤进行的温室试验中,蕨类植物叶片中的重金属含量达到了22630‰,这意味着植物中惊人的2.3%是由砷构成的。

令他们惊讶的是,蕨类植物能吸收土壤中致命的砷,研究小组发现这种蕨类植物甚至在含有正常背景砷含量低于百万分之一的土壤中积累砷。例如,研究小组测量了生长在佛罗里达大学校园的一种蕨类植物叶片中的砷含量为百万分之136,而土壤中的砷含量仅为百万分之零点四十七。

根据美国环境保护局的标准测试,工厂中砷的含量很容易超过百万分之五的工业级危险废物的标准,这是一个令人不安的事实,考虑到工厂的青翠外观。

IFAS土壤和水科学部的微量金属化学专家Ma说,由于砷经常被用来杀死高尔夫球场和草坪上的杂草和其他不需要的植物,这一发现更加引人注目。

“它为什么会积聚砷是个谜,”她补充说,她未来的研究将集中在这种植物如何吸收、分配和解毒。

研究结果

研究结果表明,蕨类植物可能会成为一个新兴行业中的明星,即利用植物和树木清理有毒废物。

目前已知约有400种植物会积累毒素。据已发表的报告显示,在一个规模不大但不断增长的植物修复市场中,许多植物修复剂的使用价值预计将从1998年的1650万美元攀升至2005年的2.14亿美元至3.7亿美元。因为这种蕨类植物的叶和茎中积累了90%的砷,所以我们的策略是在有毒的地方种植这种植物,然后收获叶子和茎——它的“地上生物量”——并将它们转移到指定的危险废物处理设施。

研究意义

Ma说,这种方法可能有助于解决佛罗里达州乃至全世界的一个重大问题。本世纪初,佛罗里达州的牧场主经常用这种毒药来对付跳蚤和其他害虫。仅由于这一活动,该州就有3200多个已知受砷污染的地点。Ma说,在全世界范围内,有数以万计的受污染地点,它们是采矿、碾磨、燃烧、木材保存和杀虫剂使用的结果。许多多年生蕨类植物似乎都喜欢在阳光充足的环境中生长,因为它更容易生长。Ma说,砷在碱性条件下更容易被化学萃取。

在Ma团队博士后从图(Cong Tu)所做的温室试验中,这种植物似乎在含砷土壤中比在无砷土壤中生长得更好。但Ma说,她还没有准备好得出核电站需要砷才能生存的结论。

除了屠呦呦,其他参与这项研究的科学家还有Ma的前佛罗里达大学硕士研究生肯·科马尔、佛罗里达国际大学化学系的张卫华和蔡勇,以及德国柏林国际金融研究所分析研究实验室的伊丽莎白·肯内利。

引用

University Of Florida. "Research Shows That A Fern Soaks Up Deadly Arsenic From Soil." ScienceDaily. ScienceDaily, 5 February 2001. www.sciencedaily.com/releases/2001/02/010201071544.htm.

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