如何摆脱战争遗留问题？能分解RDX炸药的转基因植物或有毒物质

本文转载自科技大观园，原文为《RDX炸药的有毒物质该怎么处理》作者/科技大观园特约编辑|徐俊毅一般说起炸药，大家可能会想到TNT，一种常见的带有硝基的炸药，RDX(研究部炸药)，其爆炸强度是TNT的1.5倍。目前是美军制造炸药的必备化学品。然而，这些炸药容易造成麻烦的环境污染。目前，许多研究都在试图寻找降解这种污染的方法，但尚未找到有效、经济和可持续的方法。今年《Nature Biotechology》发表的一项新研究发现，北美草原的一种普通植物可以通过基因转移吸收并分解RDX！

二战使用的空袭炸弹，圆筒上印有RDX/TNT字样，是RDX和TNT的混合物。图/维基百科是怎么做到的？在了解这个新颖的解决方案之前，我们先来说说RDX是什么。是如何造成环境污染的？

RDX的化学式为(CH2NNO2)3，环三亚甲基三硝胺，中文又称为RDX、海嫂滚、T4炸药、冯谖炸药。如前所述，RDX广泛用于军事目的，是二战中最常用的炸药。目前，军用市场上有4000多种弹药含有RDX，通常与其他物质混合作为军用弹药，但实际上，RDX一开始并不是作为武器使用的。1899年，德国化学家首次合成了RDX，并申请了专利。当时主要描述了RDX的医学用途。后来随着二战的开始，RDX因为在一战中爆炸力比TNT强而被广泛用作爆炸材料.

RDX分子模型。图//wikipedia

那 RDX 会对我们造成什么影响呢？

事实上，在弹药发射、丢弃枪械或制造弹药的过程中，RDX都有可能被释放到周围环境中，如军事基地、手榴弹垃圾场、弹药工厂等地。土壤和地下水是严重污染的主要来源。当RDX被释放到土壤中后，会进一步渗透到地下水系统中，也就是说，RDX的影响可能会扩散到日常饮用水中，而且由于RDX的流动性强，不易降解，不仅会影响土壤生态，如果人们摄入过多，还会出现头晕、呕吐等症状，还可能引起癫痫发作。

此外，RDX也是一种可能的致癌物。在美国，约有1万公顷的射击场土地已经被RDX渗透，因此被环保局(EPA)列为饮用水污染物之一，并制定了饮用水的含量标准。

2012年，台湾省也修订了环境标准控制草案。因为炸药和爆炸物是管制物资，通常只有军用地才能生产和销毁。根据环保署过去的调查计划，台湾省的许多军事场所确实有炸药和爆炸物。如果将来军用土地转为公共用途，使用者受到伤害的可能性会增加。环保局逐年检测出国有土地和军事用地中土壤和地下水的相关污染。为了避免黑索今污染对环境和健康的威胁，探索黑索今在土壤和地下水中的特征和机理，寻找修复方法已成为研究的一大热点。例如，在中国，有一项利用表面改性的纳米零价铁颗粒处理被TNT和RDX污染的地下水的研究。

美国约克大学研究小组发表的研究成果是利用基因转移使植物能够降解和吸收RDX。如前所述，美国受RDX影响的土地面积非常大。如果采用传统的方法，如填埋、焚烧、氧化等，更适合高污染但面积小的土地。根据美国国防部的估计，成本收益比不成比例。

事实上，研究团队此前已经分离出一种具有降解RDX能力的细菌Rhodococcus rhodoccus rhodochrous 11y，它可以在好氧和厌氧条件下催化RDX的还原和反硝化。然而，细菌分解的速度不够快，不足以阻止RDX渗透到地下水中。因此，科学家把清理污染的责任放在了植物身上。利用植物有很多好处，比如破坏性较小，能够帮助土地恢复活力，美观，在社会层面上被大众高度接受，从长远来看，维持植物生长的成本较低。

红球菌属细菌在光学显微镜(左)和电子显微镜(右)下的成像。图//microbewiki然而植物并不具备降解RDX的能力，因此科学家将与降解能力相关的细菌基因转移到植物基因中。在之前的实验中，他们发现移植的拟南芥可以分解RDX，然后被植物吸收并传代培养。

谢，不需要收割植物便可以清除污染物。

在实验室里成功后，能否在真实环境实行这个方法才是接下来的重头戏，但这并不是一件容易的事，首先，只有少数几种适合的植物可以进行基因转殖，再来，种植基因转殖作物需要申请大量的文件许可，并且，大面积种植可能需要花上好几年的时间，而且野外实验容易受到天气因素影响，大规模的实验可能会耗费昂贵的成本及时间，最可怕的是，仍然无法保证会有明确的结果。

后来研究团队选用一种叫做「柳枝稷」（学名Panicum virgatum）的植物进行基因转殖，这是北美洲原生种、多年生的草本植物，接着团队在纽约洲的一个军事训练场进行野外实验。他们将 27 块含有 RDX的土地分成三组不同的种植条件，分别为：没有植物、未转殖基因的柳枝稷、已转殖基因的柳枝稷，三年之后，结果显示，种植转殖基因柳枝稷的土地流出的水有较低浓度的 RDX，此外，和未转殖基因的柳枝稷相比，已进行基因转殖的植物组织内几乎没有 RDX，代表这些植物正在吸收和代谢这种化学物质。

研究者表示，受较高污染的土地可能需要花几年种植，但污染较少的地方可以恢复的比较快，与先前的方法相比，使用基因转殖作物整治的方式经济实惠许多。当然，在将这个方法运用在土地之前，需要先进行生物安全检测，确认基因转殖作物会如何影响当地的植物。最近，研究团队试着将基因转殖到另一种原产于美国许多地区的小麦草Pascopyrum smithii，希望未来这项技术能用于更多不同地区的受污染土地。

参考文献

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