[摘 要]作者從可以治理土壤中砷的超富集植物蜈蚣草入手，探究蜈蚣草能否治理水中的砷。設計并實施了在含砷營養(yǎng)液中培養(yǎng)蜈蚣草的試驗，得出了蜈蚣草對于水中砷的吸收能力強，可去除水中砷污染的結論；通過對比抑制、促進和正常蒸騰，得出了蒸騰作用對蜈蚣草吸收水中砷的能力影響顯著，抑制或促進蒸騰能夠降低或者增加蜈蚣草對砷的富集量的結論；由此提出了建設人工濕地、用蜈蚣草治理修復砷污染水體的建議，具有廣闊的應用前景。
　　[關鍵詞]水污染　砷　蜈蚣草　蒸騰
　　
　　一、研究背景
　　
　　2008年，我從媒體上得知了震驚全國的云南省陽宗海砷污染事件后，就開始關注砷污染問題。通過上網、到圖書館和科研機構查閱資料、請教專家和老師等，得知有一種叫蜈蚣草的超富集植物可以治理土壤中的砷。同時我了解到超富集植物能夠將根系吸收的重金屬大量轉運到植物葉片中。研究表明，蒸騰作用是植物吸收礦質營養(yǎng)元素的一種主要動力。目前，蒸騰作用和重金屬富集能力之間的關系已經成為研究熱點之一。
　　目前對于蜈蚣草吸收水中砷的能力，以及蜈蚣草在水污染治理方面的應用研究較少，特別是蒸騰作用對于蜈蚣草吸收砷的影響還沒有公開的文獻報道。于是，我想到下列一些問題：
　　1　既然蜈蚣草能夠吸收土壤中的砷，是不是也能夠用它來去除水體中的砷呢?
　　2　蜈蚣草富集砷這樣毒性很強的重金屬與蒸騰作用有關嗎?
　　3　湖泊污染了是不是也可以用成本相當?shù)土闹参镄迯图夹g進行治理呢?
　　帶著這些疑問，我開展了前期調查，并在實驗室進行了模擬試驗與研究。
　　
　　二、研究目的
　　
　　1　分析蜈蚣草對水中砷的吸收能力；
　　2　研究蒸騰作用對蜈蚣草吸收砷的影響：
　　3　提出解決水體砷污染的建議。
　　
　　三、研究內容
　　
　　1　研究技術路線
　　具體技術路線見圖1。
　　2　研究時間安排與內容(見表1)
　　3　具體研究方法
　　在研究過程中應用環(huán)境科學、生物科學等原理，采用了資料查閱法、專家咨詢法、野外考察法、實驗室植物培養(yǎng)試驗法、比較法、統(tǒng)計等科學方法。
　　
　　4　前期調查的開展
　　我前期調查了官廳水庫、河北省懷來縣段莊村、濕地博物館、北京野鴨湖國家濕地公園等。調查內容是官廳水庫和周圍居民的基本情況、官廳水庫污染和治理情況、濕地的功能和結構、北京野鴨湖濕地基本情況和植被類型。
　　經過實地考察和聽講解野鴨湖濕地，我覺得治理和修復水體污染難度大，水污染治理迫在眉睫。利用濕地清除和轉化毒物與雜質的功能，種植適當?shù)闹参锸侵卫砗托迯臀廴舅w的好辦法。蜈蚣草是喜濕蕨類植物，如果它能夠很好地吸收和轉運水中的砷，將可以起到治理污染、大量吸收砷的作用，是我們利用濕地中的植物修復水體污染試驗并推廣的良好載體。
　　由于蜈蚣草多生長在南方地區(qū)，具有一定的生長區(qū)域性，因此我決定用模擬研究的方法，即通過溫室盆栽試驗模擬實際污染水體的治理，來間接地研究原型。其目的是想通過對蜈蚣草吸砷的深入了解，建立一種用蜈蚣草治理修復水污染的模式，以在適宜的地方推廣使用。
　　
　　5　蜈蚣草吸收水中砷能力及蒸騰影響試驗設計與實施試驗過程如圖2所示。
　　
　　四、研究結果與分析討論
　　
　　1　蜈蚣草對水中砷的吸收能力強，是去除水中砷的超富集植物
　　一般認為超富集植物應同時具備以下3個基本特征：植物地上部富集的重金屬達到一定的量：植物地上部的重金屬含量高于根部該種重金屬含量：植物的生長沒有出現(xiàn)明顯的毒害癥狀。
　　從本研究中的蜈蚣草吸收砷的能力試驗看來，蜈蚣草地上部分累積的砷高達536.9mg/kg，地上部分砷濃度高于地下部分1.7倍；這表明蜈蚣草具有較強的從根部吸收砷、并將根部吸收的砷大量轉運、貯存到莖、葉等地上部器官，從而將砷從生長基質中去除，實現(xiàn)對砷污染物的凈化和去除。蜈蚣草吸收砷能力見圖3。
　　另一方面，在7天的培養(yǎng)時間中，蜈蚣草在含砷1mg/L的營養(yǎng)液中的生物量與自然條件下沒有顯著差異，表明蜈蚣草能夠在高濃度砷污染水體中正常生長，沒有表現(xiàn)出生理損害的癥狀。經計算，蜈蚣草生長7天后，從水體中帶走了0.25mg砷，占所提供營養(yǎng)液的含砷量的10％。相當于蜈蚣草從水體中帶走了10％的砷。
　　因此，蜈蚣草對砷的吸收滿足超富集植物的三個條件，對砷的吸收能力強，是一種優(yōu)良的、可大量吸收、去除水中砷的超富集植物。
　　
　　
　　
　　
　　2　蒸騰作用大小對蜈蚣草砷的富集量影響大
　　在本研究保持正常的蒸騰作用、抑制蒸騰和促進蒸騰三個試驗中，蜈蚣草蒸騰作用的變化如圖4所示。
　　與正常蒸騰的蜈蚣草相比，添加蒸騰作用抑制劑的蜈蚣草具有明顯較低的蒸騰速率，降低幅度大于60％。促進蒸騰的蜈蚣草具有較高的蒸騰速率，比對照約提高10％。
　　注：不同字母表示調控蒸騰導致的顯著差異(p<0.05，n=9)
　　保持正常的蒸騰作用、抑制蒸騰和促進蒸騰三個試驗中，蜈蚣草吸收砷的變化如圖5所示。
　　注：不同字母表示調控蒸騰導致的顯著差異(p<0.05，n=3)
　　上述結果表明，蜈蚣草的砷吸收能力和轉運能力均與蒸騰速率的大小密切相關，蒸騰作用對蜈蚣草砷吸收能力影響顯著。蒸騰的抑制或者促進能夠很明顯地降低或者增加蜈蚣草對砷的富集。與正常蒸騰作用的對照相比，降低蒸騰速率60％使地上部分砷濃度降低80％。促進蒸騰作用10％的幅度即可提高蜈蚣草地上部分砷濃度24％。因此，可以說，蒸騰作用是蜈蚣草去除水中砷污染的重要動力。
　　
　　3　蜈蚣草具有用于濕地系統(tǒng)修復砷污染水體的潛力，應用前景廣闊
　　試驗證明。喜濕的陸生植物蜈蚣草可以在水體中正常生長。7天的培養(yǎng)時期內，蜈蚣草對水中砷的去除率達到10％。適合作為濕地植物之一生長在砷污染水體中，清潔含砷污水，應用前景廣闊。
　　本文試圖將蜈蚣草與濕地生態(tài)系統(tǒng)結合，形成以蜈蚣草作為主體之一的濕地生態(tài)修復系統(tǒng)。如圖6所示。在受砷污染的水體入水口緩流區(qū)域考察適合蜈蚣草定植生長的濕地生態(tài)系統(tǒng)，配置適宜的濕地群落結構，形成合理的人工濕地生態(tài)修復系統(tǒng)。在將蜈蚣草運用到水體污染修復工程時，可適當通過促進蒸騰作用增加植物的富集量。
　　
　　五、研究結論
　　
　　1　蜈蚣草對水中砷的吸收能力強，可運用到水體污染修復。
　　2　增加蜈蚣草的蒸騰，可提高蜈蚣草對水中砷的富集量。
　　3　蜈蚣草可用于濕地生態(tài)系統(tǒng)治理修復砷污染水體，有較廣闊的應用前景。
　　最后，希望大家要愛惜我們的地球，珍惜我們所擁有的環(huán)境，減少并治理污染，爭取盡快還地球母親一片藍天、一汪碧水、一方凈