为什么向日葵要种植在核灾难的阴影下？ » 科学ABC

任何经验丰富的园丁都会告诉您，僵尸末日并不是修剪果岭或在前院进行维护工作的最佳时机。但是，如果您曾经玩过植物大战僵尸，那么您就会知道，如果您想阻止怪物，在草坪上种植僵尸植物是正确的做法。

“你知道吗？”我对疯狂种植数字向日葵的妹妹说，“向日葵是国际核裁军的象征？”她的视线从一直盯着屏幕的地方转移到了我的脸上。 “真的吗？为什么？”

“1996 年，当乌克兰成为无核武器国家时，该国的一个导弹基地种植了向日葵，以庆祝这一具有里程碑意义的时刻。从那时起，向日葵就成为了无核武器世界的象征，但这并不是故事的全部。研究发现，核事故后种植向日葵可能有助于p 在适当的条件下清理污染区域。”

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为什么核灾难地点周围有这么多向日葵？

切尔诺贝利的植物修复

灾难之后乌克兰切尔诺贝利发电厂向环境中释放了 100 多种放射性元素，在该发电厂，人们种植了成群的向日葵，以从受放射性尘埃影响的地点去除放射性同位素，这是一种基于植物修复原理的方法，该方法采用净化环境的植物。

切尔诺贝利普里皮亚季的废弃地点（照片来源：Fotokon/Shutterstock）

切尔诺贝利向日葵项目诞生1994 年，新泽西州的一家公司在浮筏上种植向日葵，以吸收水中的放射性同位素。测试在距离切尔诺贝利反应堆 1 公里的 75 平方米池塘上进行。

观察到植物选择性地从水中吸收放射性铯 (137Cs) 和放射性锶 (90Sr)，结果表明，大约95%的放射性核素在短短十天内就被清除了。虽然大部分 137C 留在根部，但大部分 90Sr 已转移到芽中。向日葵不会代谢放射性核素；它们被焚烧，放射性废物得到安全处置。

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地球上出现了生命当 rad 水平当时的情况比今天要高得多。作为回应，植物进化出使它们能够在不利条件下生存的方式，因此，一些植物发展出复杂的系统，允许吸收和去除有毒甚至放射性物质，这并不奇怪。

向日葵具有它们的组织能够吸收大量有毒元素，例如在发电厂周围的放射性污染场地（土壤和池塘）中发现的 137Cs 和 90Sr。由于这种增强的金属吸收能力，向日葵被称为超富集植物。

超富集植物可用于植物修复（照片来源 Townie/Wikimedia commons）

并非所有植物都能在吸收毒素后存活；并非所有植物都能在吸收毒素后存活下来。许多人无法避免中毒而死亡。然而，向日葵巨大的生物量及其快速生长的能力使其能够隔离污染物并继续生长。

某些核同位素模仿向日葵的营养成分。nflower 通常会从土壤中吸收。例如，铯模仿钾，这是光合作用所必需的，而锶则类似于钙的化学性质，这是植物生长和结构发育所必需的。在寻找这些营养物质的同时，植物很容易吸收模仿这些元素的铯和锶。

向日葵擅长污染物从根到茎的易位，即吸收的放射性污染物集中在植物的生物质，并转化为碳基形式。成年向日葵的可收获生物质可以通过热解进行处理，在这个过程中，植物中的有机碳被燃烧，留下放射性废物。放射性废物可以通过玻璃化转化为玻璃，并安全地储存在地下。

超富集植物总是有可能被动物或鸟类摄入，从而导致污染通过整个环境传播。e食物链。这就是为什么向日葵通常会在开始结种子之前被收获，因为目的是收获含有污染物的生物量。一旦开始开花和产生种子，植物就不会进行太多的营养生长（根、茎和叶被称为植物的营养部分），即用于储存污染物的可收获组织的产量要低得多。

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在切尔诺贝利事故中，虽然使用向日葵净化水的效果良好，但土壤清理效果并不理想。有效的。由于修复方法是在沉降物几年后实施的，放射性铯已经与土壤颗粒结合，这阻碍了其从土壤中的提取。

2013年，日本福岛发生强烈地震引发海啸，导致福岛第一核电站发生核灾难，之后也种植了向日葵。然而，这里利用向日葵实施植物修复的努力并未实现。被认为是成功的，并且产生了与切尔诺贝利明显不同的结果，这可能归因于福岛使用了不具有植物提取能力和土壤中铯固定能力的向日葵品种。

这一失败具有重大意义，因为它凸显了筛选植物类型以使植物修复可行的重要性。所选择的植物品种必须能够耐受高浓度的污染物，同时在其组织中积累大量的目标污染物。它应该生长迅速并具有较高的生物质生产能力。芥菜、苋菜和鸡冠花是其他一些已用于植物修复的植物。

自从辐射 af由于核灾难往往发生在土壤表层，为了净化土壤，日本尝试的另一种方法是通过去除污染物沉积的表层土壤来从土壤中挖掘核废料。挖出的有毒土壤被装入塑料袋中，然后储存以供场外处置。这是一项艰巨的任务，不仅成本高昂，而且非常危险，因为它涉及将受污染的材料运输到不同的地点，增加了二次污染的风险。

从福岛受污染地区收集的土壤（照片来源）：Nishi81/Shutterstock）

虽然使用向日葵修复污染场地似乎是一种很有前途的方法，但有许多变量会影响植物对污染物的提取。首先，向日葵对所有金属的亲和力并不相同，这意味着向日葵本身无法完全清理污染场地，并且必须与具有不同金属偏好的其他超积累植物一起种植。

此外，植物修复在污染深度较浅的地方可以达到最佳效果。其他因素，例如放射性废物的特征和废物中的目标放射性核素浓度，也会影响该过程。

研究使用向日葵进行植物修复的另一个原因是收获的植物材料随后可用于产生能量。植物修复是一个耗时的过程，但通过利用受污染的向日葵生物质生产生物燃料，可以使净化所需的时间变得经济高效，从而降低修复成本。

人们的精神，以消除土壤和水中的毒性——向日葵的光彩令人眼花缭乱，值得欣赏。向日葵具有清除环境中有害物质的潜力，因此它不仅仅是花；与植物生物学相关的无数可能性才刚刚开始显现出来。研究对于实现向日葵作为植物修复剂的作用的未来潜力至关重要。