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，環境中的有毒物質仍然讓人防不勝防。以環境污染物砷為例，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，進入人體，引發神經損傷、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砷污染的研究。為了加快解決這一世界難題，廣州大學大灣區環境研究院張偉等科學家正馬不停蹄地埋頭實驗，試圖將“有毒的砒霜”進行無毒化處理。

打響砷污染治理保衛戰

對于砷化合物的毒性，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。專家表示，砷及其化合物對人體內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合，成為丙酮酸氧化酶與砷的復合體使酶失去活性，影響細胞正常代謝、導致細胞死亡。

砷一旦進入人體，便不容易排出體外，會逐漸累積，造成慢性中毒現象。據患者描述，“長期接觸會出現皮炎，皮膚過度角化，皮膚色素沉著，消化系統和神經系統異常等。再后來，皮膚癌轉移為肺癌，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，而食品砷中毒數據呈日益上升的趨勢。除了因為誤食，食物中砷含量過高也會導致食用者中毒。而在海洋生物體內，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，將有致癌風險。然而目前，人們對砷在海洋魚類體內的生物累積、食物鏈中轉移（生物可利用性）和在魚體中轉化解毒機理等問題尚不清楚。為解決水產品安全問題，從學生時代起，張偉就致力于海洋生物的解毒機制研究。

“我喜歡設定目標，然后按照計劃一步步向前走，雖然付出并不一定有收獲，但只要一直努力，結果總不會太差。”在樂觀的人生態度引導下，從砷的形態到砷在食物鏈中的傳遞研究，張偉通過不斷設置小目標，向解毒研究靠近。

常言道，積土成山，積水成淵，在經過一系列的研究后，張偉驚喜地發現，砷甜菜堿是環境中的砷進行生物化學轉化循環過程的重要組成部分，海洋魚類可將吸收的無機砷通過生物轉化合成砷甜菜堿等有機砷形態，進行解毒。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會，張偉又投入“海洋魚類高砷甜菜堿富集的調控機制研究”中。她深知，雖然找到了解毒的“中轉站”，但人們對海洋魚類高砷甜菜堿富集的調控機制尚不清楚，砷中毒危險仍然沒有解決。在結合過往成果，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鍵基因及其調控機制，以此解決水產品砷污染問題。”

在業界看來，這是一個大膽且極具創新的研究思路。因為目前，有關砷甜菜堿合成分子機制的認識還主要來源于生物信息學的數據挖掘和其類似物甘氨酸甜菜堿（動物）、甜菜堿（植物）的相關研究，對于海洋魚類體內砷甜菜堿合成關鍵基因的研究尚較缺乏，張偉直接以砷甜菜堿為研究目標，挑戰極大。

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，她綜合運用毒理學、分析化學、分子生物學和微生物學等技術，試圖從挖掘參與砷甜菜堿合成關鍵基因，到驗證關鍵基因的作用和功能，系統解析海洋魚類高砷甜菜堿富集的分子調控機制。“當前已經找到一些基因，我們將繼續做后續驗證。”在多年的摸索中，張偉對砷的判斷研究越來越精確。

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

除了致力于水產品安全問題研究，張偉對水體砷污染問題也同樣關注。

這些年，水質越來越差，關于水的年代迭代，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，百病襲來。

根據專家評估，中國砷危害，特別是飲水型砷中毒，是21世紀中國急需解決的飲水衛生重大問題。人民網也曾刊發《全球兩億人的心聲：請給我一杯無砷水》的報道，因此，砷中毒離每一個人并不遠。

“有些地方，如貴州，井水里的砷污染非常嚴重，所以我希望通過我們的技術研究，實現理論和應用相結合，除去水體中的砷污染，免去村民得黑腳病的痛苦”。面對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。

培養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，還要有堅持的毅力和一代代的傳承。張偉說，“對我整個學術生涯影響最大的是王文雄導師的科研態度。他始終處于很享受的狀態，所以我們每次和他交流的時候，都會被他這種態度所感染”。

在導師的帶領下，張偉也對科研事業充滿熱情。在科研中，不管遇到什么問題，她都會想盡辦法解決，有時候即使結果不如意，她也不會放棄。“我碩士階段是做生態的，沒從事過實驗室研究。所以剛進入環境科學領域時，全都是從零開始學。因為當時老師在香港，我在廣州，交流不便，所以科研進展很慢。可以說，摸索半年，毫無成果。”那段時間，儀器設備問題頻出，讓張偉不勝其煩。

但張偉并沒有被挫折擊敗。她說，“雖然焦慮，晚上會失眠，但是睡醒之后，我告訴自己，要繼續使勁干！”在不服輸的勁頭下，經過不懈努力，張偉的進步得到導師的認可，導師評價她說，“你給了我一個surprise（驚喜）”。

時至今日，張偉依舊以飽滿的熱情對待科研。她也在努力將這一態度傳遞給自己的學生。張偉說：“我除了培養學生們的科研能力外，還培養他們積極處理困難的樂觀態度，培養他們的抗壓抗挫能力。”

環境科學相關研究是一個大工程，需要好幾年才能完成。所以除了投身于自己的研究項目，張偉還將工作重點放在指導學生上。目前，她主要從三個方向指導學生們的課題研究。

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，那二氧化鋯會不會反過來解析到水里，對水體造成污染？另外，納米材料和砷相互吸附后，它是會增強砷的危害，還是會減弱砷的危害？面對大膽質疑，張偉和學生積極進行探討實驗。“目前，相關研究已經有了初步的結果。”張偉高興地說。

其次是小鼠對砷轉化的研究。張偉介紹說：“海洋魚類體內主要是沒有毒的砷，但是因為生物體是一個復雜的轉化過程，所以我們在思考，人類在吃了很多海洋魚類后，腸道微生物會不會把無毒的砷再降解為有毒的砷？”面對“生物+化學”交叉問題，張偉鼓勵學生大膽試驗，積極尋找解題之法。令人欣喜的是，目前他們的實驗已取得初步進展。

張偉在實驗室

最后是砷在魚體內轉運過程的研究。污染物進入生物體以后，會通過血液循環進入不同的組織器官。那么不同組織器官對砷的吸收排出系數是多少？此外，哪些器官是致毒的？哪些器官是排毒的？在經過所有器官轉運之后，魚體內砷的整體排出量是多少？

每當學生遇到研究瓶頸時，張偉總是耐心梳理學生研究過程，然后針對他們的難題給出解決方向。

張偉曾毫不掩飾對導師的贊賞，她說：“我的導師想法多，而且非常勤奮刻苦。”如今，春去秋來，身份轉換，這句話也成為學生對張偉的常用詞。“我覺得我就是一個很普通的老師，如果非要說特點，那大概是我很有追求，只不過現在還沒追求到，還在艱難追求的過程中。”張偉打趣地說道。

隨著經濟的發展，環境治理越來越成為關系人民福祉、民族未來的大計。雖然求索過程道阻且長，但張偉相信，未來，在環境保護領域，還會有一大批后繼者參與進來，與她并肩作戰，為世界環境治理貢獻自己力所能及的力量。