重砷污染治理 破國際性難題

許明陽

十一期間，黑龍江雞西“酸湯子”食物中毒事件令人心碎，一家九口遇難的悲劇，再次敲響了食品安全的警鐘。然而，即使做好居家防范，環(huán)境中的有毒物質(zhì)仍然讓人防不勝防。以環(huán)境污染物砷為例，它可以通過海洋傾廢等途徑匯入海洋，傳遞至海洋魚類，最終通過食物鏈，進(jìn)入人體，引發(fā)神經(jīng)損傷、肝壞死、皮膚癌等多種疾病。隨著砷污染的步步逼近，目前，世界各國都在加快對(duì)砷污染的研究。為了加快解決這一世界難題，廣州大學(xué)大灣區(qū)環(huán)境研究院張偉等科學(xué)家正馬不停蹄地埋頭實(shí)驗(yàn)，試圖將“有毒的砒霜”進(jìn)行無毒化處理。

打響砷污染治理保衛(wèi)戰(zhàn)

對(duì)于砷化合物的毒性，很多人可能并不了解，但要提起砒霜（三氧化二砷），大家就能大體感知砷化合物的毒性到底有多強(qiáng)。專家表示，砷及其化合物對(duì)人體內(nèi)酶蛋白的巰基具有特殊親合力，尤其與丙酮氧化酶的巰基結(jié)合，成為丙酮酸氧化酶與砷的復(fù)合體使酶失去活性，影響細(xì)胞正常代謝、導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

砷一旦進(jìn)入人體，便不容易排出體外，會(huì)逐漸累積，造成慢性中毒現(xiàn)象。據(jù)患者描述，“長期接觸會(huì)出現(xiàn)皮炎，皮膚過度角化，皮膚色素沉著，消化系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)異常等。再后來，皮膚癌轉(zhuǎn)移為肺癌，不斷開花流膿的砷斑從頭皮到腳，爬滿全身”。

世界衛(wèi)生組織公布，全球至少有5000多萬人口正面臨著地方性砷中毒的威脅，而食品砷中毒數(shù)據(jù)呈日益上升的趨勢。除了因?yàn)檎`食，食物中砷含量過高也會(huì)導(dǎo)致食用者中毒。而在海洋生物體內(nèi)，砷化合物含量尤其高，海洋魚類更是被稱為海洋生物的“砷庫”。因此，長期攝食這類魚類，將有致癌風(fēng)險(xiǎn)。然而目前，人們對(duì)砷在海洋魚類體內(nèi)的生物累積、食物鏈中轉(zhuǎn)移（生物可利用性）和在魚體中轉(zhuǎn)化解毒機(jī)理等問題尚不清楚。為解決水產(chǎn)品安全問題，從學(xué)生時(shí)代起，張偉就致力于海洋生物的解毒機(jī)制研究。

“我喜歡設(shè)定目標(biāo)，然后按照計(jì)劃一步步向前走，雖然付出并不一定有收獲，但只要一直努力，結(jié)果總不會(huì)太差。”在樂觀的人生態(tài)度引導(dǎo)下，從砷的形態(tài)到砷在食物鏈中的傳遞研究，張偉通過不斷設(shè)置小目標(biāo)，向解毒研究靠近。

常言道，積土成山，積水成淵，在經(jīng)過一系列的研究后，張偉驚喜地發(fā)現(xiàn)，砷甜菜堿是環(huán)境中的砷進(jìn)行生物化學(xué)轉(zhuǎn)化循環(huán)過程的重要組成部分，海洋魚類可將吸收的無機(jī)砷通過生物轉(zhuǎn)化合成砷甜菜堿等有機(jī)砷形態(tài)，進(jìn)行解毒。這一研究成果讓張偉喜不自勝，也讓她的解毒研究向前邁了一大步。

沒有給自己片刻喘息的機(jī)會(huì)，張偉又投入“海洋魚類高砷甜菜堿富集的調(diào)控機(jī)制研究”中。她深知，雖然找到了解毒的“中轉(zhuǎn)站”，但人們對(duì)海洋魚類高砷甜菜堿富集的調(diào)控機(jī)制尚不清楚，砷中毒危險(xiǎn)仍然沒有解決。在結(jié)合過往成果，并消化吸收各種外來資料后，張偉決定“從分子層面研究砷甜菜堿合成關(guān)鍵基因及其調(diào)控機(jī)制，以此解決水產(chǎn)品砷污染問題?！?/p>

在業(yè)界看來，這是一個(gè)大膽且極具創(chuàng)新的研究思路。因?yàn)槟壳?，有關(guān)砷甜菜堿合成分子機(jī)制的認(rèn)識(shí)還主要來源于生物信息學(xué)的數(shù)據(jù)挖掘和其類似物甘氨酸甜菜堿（動(dòng)物）、甜菜堿（植物）的相關(guān)研究，對(duì)于海洋魚類體內(nèi)砷甜菜堿合成關(guān)鍵基因的研究尚較缺乏，張偉直接以砷甜菜堿為研究目標(biāo)，挑戰(zhàn)極大。

但張偉相信，科研的高峰始終需要有勇氣的人來征服。在確定研究思路后，她綜合運(yùn)用毒理學(xué)、分析化學(xué)、分子生物學(xué)和微生物學(xué)等技術(shù)，試圖從挖掘參與砷甜菜堿合成關(guān)鍵基因，到驗(yàn)證關(guān)鍵基因的作用和功能，系統(tǒng)解析海洋魚類高砷甜菜堿富集的分子調(diào)控機(jī)制。“當(dāng)前已經(jīng)找到一些基因，我們將繼續(xù)做后續(xù)驗(yàn)證?！痹诙嗄甑拿髦?，張偉對(duì)砷的判斷研究越來越精確。

得益于11年的細(xì)致研究，目前在砷的海洋魚類生物轉(zhuǎn)化領(lǐng)域，張偉在Web ofScience排名第一。未來，她將繼續(xù)在砷的研究中前行，為世界餐桌食品安全添上濃墨重彩的一筆。

除了致力于水產(chǎn)品安全問題研究，張偉對(duì)水體砷污染問題也同樣關(guān)注。

這些年，水質(zhì)越來越差，關(guān)于水的年代迭代，民間有這樣形象的說法：50年代，淘米洗菜；60年代，洗衣灌溉；70年代，開始變壞；80年代，魚蝦絕代；90年代，拉稀生癌；21世紀(jì)，百病襲來。

根據(jù)專家評(píng)估，中國砷危害，特別是飲水型砷中毒，是21世紀(jì)中國急需解決的飲水衛(wèi)生重大問題。人民網(wǎng)也曾刊發(fā)《全球兩億人的心聲：請(qǐng)給我一杯無砷水》的報(bào)道，因此，砷中毒離每一個(gè)人并不遠(yuǎn)。

“有些地方，如貴州，井水里的砷污染非常嚴(yán)重，所以我希望通過我們的技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)理論和應(yīng)用相結(jié)合，除去水體中的砷污染，免去村民得黑腳病的痛苦”。面對(duì)砷污染造成的巨大傷害，張偉希望未來能盡其所能地為水污染治理做貢獻(xiàn)。

培養(yǎng)抗壓抗挫的新生力量

科研道路上，除了要有解決問題的決心，還要有堅(jiān)持的毅力和一代代的傳承。張偉說，“對(duì)我整個(gè)學(xué)術(shù)生涯影響最大的是王文雄導(dǎo)師的科研態(tài)度。他始終處于很享受的狀態(tài)，所以我們每次和他交流的時(shí)候，都會(huì)被他這種態(tài)度所感染”。

在導(dǎo)師的帶領(lǐng)下，張偉也對(duì)科研事業(yè)充滿熱情。在科研中，不管遇到什么問題，她都會(huì)想盡辦法解決，有時(shí)候即使結(jié)果不如意，她也不會(huì)放棄?！拔掖T士階段是做生態(tài)的，沒從事過實(shí)驗(yàn)室研究。所以剛進(jìn)入環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域時(shí)，全都是從零開始學(xué)。因?yàn)楫?dāng)時(shí)老師在香港，我在廣州，交流不便，所以科研進(jìn)展很慢?？梢哉f，摸索半年，毫無成果?！蹦嵌螘r(shí)間，儀器設(shè)備問題頻出，讓張偉不勝其煩。

但張偉并沒有被挫折擊敗。她說，“雖然焦慮，晚上會(huì)失眠，但是睡醒之后，我告訴自己，要繼續(xù)使勁干！”在不服輸?shù)膭蓬^下，經(jīng)過不懈努力，張偉的進(jìn)步得到導(dǎo)師的認(rèn)可，導(dǎo)師評(píng)價(jià)她說，“你給了我一個(gè)surprise（驚喜）”。

時(shí)至今日，張偉依舊以飽滿的熱情對(duì)待科研。她也在努力將這一態(tài)度傳遞給自己的學(xué)生。張偉說：“我除了培養(yǎng)學(xué)生們的科研能力外，還培養(yǎng)他們積極處理困難的樂觀態(tài)度，培養(yǎng)他們的抗壓抗挫能力。”

環(huán)境科學(xué)相關(guān)研究是一個(gè)大工程，需要好幾年才能完成。所以除了投身于自己的研究項(xiàng)目，張偉還將工作重點(diǎn)放在指導(dǎo)學(xué)生上。目前，她主要從三個(gè)方向指導(dǎo)學(xué)生們的課題研究。

首先是做納米材料和砷的食物鏈傳遞效應(yīng)研究。張偉介紹說，納米材料二氧化鋯的除砷效果極好，但是如果把它用來去除吸附在水里的砷，那二氧化鋯會(huì)不會(huì)反過來解析到水里，對(duì)水體造成污染？另外，納米材料和砷相互吸附后，它是會(huì)增強(qiáng)砷的危害，還是會(huì)減弱砷的危害？面對(duì)大膽質(zhì)疑，張偉和學(xué)生積極進(jìn)行探討實(shí)驗(yàn)。“目前，相關(guān)研究已經(jīng)有了初步的結(jié)果?！睆垈ジ吲d地說。

其次是小鼠對(duì)砷轉(zhuǎn)化的研究。張偉介紹說：“海洋魚類體內(nèi)主要是沒有毒的砷，但是因?yàn)樯矬w是一個(gè)復(fù)雜的轉(zhuǎn)化過程，所以我們?cè)谒伎?，人類在吃了很多海洋魚類后，腸道微生物會(huì)不會(huì)把無毒的砷再降解為有毒的砷？”面對(duì)“生物+化學(xué)”交叉問題，張偉鼓勵(lì)學(xué)生大膽試驗(yàn)，積極尋找解題之法。令人欣喜的是，目前他們的實(shí)驗(yàn)已取得初步進(jìn)展。

張偉在實(shí)驗(yàn)室

最后是砷在魚體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)過程的研究。污染物進(jìn)入生物體以后，會(huì)通過血液循環(huán)進(jìn)入不同的組織器官。那么不同組織器官對(duì)砷的吸收排出系數(shù)是多少？此外，哪些器官是致毒的？哪些器官是排毒的？在經(jīng)過所有器官轉(zhuǎn)運(yùn)之后，魚體內(nèi)砷的整體排出量是多少？

每當(dāng)學(xué)生遇到研究瓶頸時(shí)，張偉總是耐心梳理學(xué)生研究過程，然后針對(duì)他們的難題給出解決方向。

張偉曾毫不掩飾對(duì)導(dǎo)師的贊賞，她說：“我的導(dǎo)師想法多，而且非常勤奮刻苦?！比缃瘢喝デ飦?，身份轉(zhuǎn)換，這句話也成為學(xué)生對(duì)張偉的常用詞?！拔矣X得我就是一個(gè)很普通的老師，如果非要說特點(diǎn)，那大概是我很有追求，只不過現(xiàn)在還沒追求到，還在艱難追求的過程中?！睆垈ゴ蛉さ卣f道。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境治理越來越成為關(guān)系人民福祉、民族未來的大計(jì)。雖然求索過程道阻且長，但張偉相信，未來，在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，還會(huì)有一大批后繼者參與進(jìn)來，與她并肩作戰(zhàn)，為世界環(huán)境治理貢獻(xiàn)自己力所能及的力量。