靈敏的“土壤勘探員”

■廣州市南武中學(xué) 何梓瑩 王思睿

土壤是植物生長(zhǎng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，近年來，各國(guó)的土壤情況不容樂觀，甚至威脅生物的正常生存。廣州市順應(yīng)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的號(hào)召，提出了廣州生態(tài)城市規(guī)劃。

廣鋼新城是廣州最著名的工業(yè)用地轉(zhuǎn)型案例，其前身為廣州鋼鐵廠，在土壤治理過程中透明度不高。我們想借助社會(huì)調(diào)查，真實(shí)地反饋大眾對(duì)土壤情況的認(rèn)知情況，并借助實(shí)驗(yàn)，讓大家對(duì)廣鋼新城土壤如何影響生物的生存有直觀的認(rèn)識(shí)。

一、社會(huì)調(diào)查

選取75名廣州市民作為調(diào)查對(duì)象，其中廣鋼新城居民8名，非廣鋼新城居民67名，發(fā)放問卷75份，有效問卷75份，有效率為100%。調(diào)查問卷中有8道題目，其中包括受訪者對(duì)廣鋼新城周邊土壤信息的獲取情況、對(duì)土壤的影響認(rèn)知以及改善措施3個(gè)板塊。

綜合圖1至圖5的數(shù)據(jù)，我們認(rèn)為，群眾對(duì)廣鋼新城土壤情況有著高關(guān)注度、低了解度。群眾普遍認(rèn)為土壤對(duì)環(huán)境有一定影響，尤其會(huì)影響空氣質(zhì)量、植被生存。

我們嘗試通過探究秀麗隱桿線蟲在廣鋼新城土壤浸出液中運(yùn)動(dòng)能力的變化，評(píng)估廣鋼新城土壤對(duì)生物生存的影響。

圖1 對(duì)廣鋼新城一帶土壤信息的獲取途徑

圖2 對(duì)廣鋼新城土壤的影響認(rèn)知情況1

圖3 對(duì)廣鋼新城土壤的影響認(rèn)知情況2

圖4 對(duì)廣鋼新城土壤的影響認(rèn)知情況3

圖5 對(duì)廣鋼新城土壤改善措施的建議

二、生物學(xué)實(shí)驗(yàn)

（一）實(shí)驗(yàn)材料

秀麗隱桿線蟲（以下簡(jiǎn)稱線蟲），大腸桿菌OP50，蒸餾水，氯化鈉，牛肉膏，蛋白胨，待檢測(cè)的廣鋼新城土樣6種。

圖6 秀麗隱桿線蟲

圖7 廣鋼新城土壤樣品取樣點(diǎn) (本次實(shí)驗(yàn)的采樣點(diǎn)中，1～4號(hào)采樣點(diǎn)位于北區(qū)，5～6號(hào)采樣點(diǎn)位于南區(qū))

（二）實(shí)驗(yàn)過程

1.制作土壤浸出液

取1g土與10ml蒸餾水，混合并置于搖床上搖晃,直至成懸浮狀態(tài)。過濾懸濁液，得到土壤浸出液。

2.配置培養(yǎng)基

用0.3g氯化鈉、0.25g蛋白胨、1.7g牛肉膏、100ml蒸餾水配置培養(yǎng)液。按配方制取大腸桿菌液體培養(yǎng)基，在每100ml液體培養(yǎng)基中加入1ml土壤浸出液。用高壓蒸汽滅菌鍋高溫高壓滅菌后取出，在超凈工作臺(tái)上進(jìn)行倒平板操作。待冷卻凝固后，用移液槍移取0.5ml大腸桿菌OP50培養(yǎng)液至培養(yǎng)基上，涂勻。標(biāo)記后放在培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48h。

3.培養(yǎng)線蟲

向每個(gè)配有不同樣本土壤浸出液的培養(yǎng)基中移入10條線蟲，常溫培養(yǎng)24h。

4.實(shí)驗(yàn)設(shè)置

設(shè)置6個(gè)加入同濃度、不同樣本的土壤浸出液的培養(yǎng)基，另設(shè)1個(gè)對(duì)照組，移入相同數(shù)量的線蟲，在同等條件下培養(yǎng)相同時(shí)間。

用顯微鏡觀察線蟲的頭部擺動(dòng)頻率（以線蟲頭部來回?cái)[動(dòng)記為1次，每次記錄時(shí)長(zhǎng)為1min），身體彎曲頻率（以線蟲身體長(zhǎng)軸方向上一個(gè)彎曲波動(dòng)記為1次，每次記錄時(shí)長(zhǎng)為1min）。

每個(gè)培養(yǎng)基每次選取10條線蟲記錄指標(biāo)，重復(fù)3次，去掉最高值、最低值以及死亡的線蟲數(shù)值（對(duì)機(jī)械刺激無任何反應(yīng)即視為死亡），求出剩余數(shù)值的平均值。

（三）實(shí)驗(yàn)結(jié)果

廣鋼新城土壤對(duì)線蟲頭部擺動(dòng)頻率、身體彎曲頻率以及存活率的影響如表1所示。

表1 廣鋼新城土壤對(duì)秀麗隱桿線蟲運(yùn)動(dòng)能力及存活率的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，1、2號(hào)土壤對(duì)線蟲運(yùn)動(dòng)能力有促進(jìn)作用，推測(cè)其土壤中有促進(jìn)運(yùn)動(dòng)的因子存在，總體治理效果較好。5號(hào)土壤對(duì)線蟲運(yùn)動(dòng)能力有抑制作用，推測(cè)其含有明顯抑制運(yùn)動(dòng)的因子，不利于線蟲的生存，治理效果欠佳。3、6號(hào)土壤中可能存在抑制線蟲頭部擺動(dòng)的因子，促進(jìn)線蟲身體彎曲的因子較少。

我們推測(cè)，線蟲的神經(jīng)肌肉接頭主要集中在咽部、全身肌肉壁組織和生殖孔，土壤中的某些因子阻礙了線蟲內(nèi)部組織的信號(hào)傳遞作用，造成信號(hào)丟失和中斷，進(jìn)而加速多巴胺神經(jīng)元的退變，影響其部分神經(jīng)系統(tǒng)的功能，最終導(dǎo)致其進(jìn)食行為缺陷，需要身體彎曲移動(dòng)彌補(bǔ)。4號(hào)土壤中的線蟲運(yùn)動(dòng)能力與對(duì)照組基本一致，說明其土壤情況與正常土壤類似。

三、結(jié)論與展望

線蟲是一種典型的模式生物，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、遺傳背景清晰，生長(zhǎng)周期短，便于培養(yǎng)，可用于毒理學(xué)研究和作為生物感受器用于環(huán)境污染的檢測(cè)研究，體現(xiàn)了生物監(jiān)測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化。我們將線蟲運(yùn)動(dòng)能力作為評(píng)估指標(biāo)，直觀表現(xiàn)了廣鋼新城土壤對(duì)生物生存的影響，具有較強(qiáng)的代表性。

近幾年，政府主要對(duì)廣鐵新城北區(qū)的土壤進(jìn)行治理，采取了將污染土壤清挖、運(yùn)輸、暫存至南區(qū)的方式，但這種方式在緩解北區(qū)污染的同時(shí)，對(duì)南區(qū)也造成了一定的污染。挖埋是土壤治理的常用方法，但這種方法沒有從根本誘因上對(duì)土壤完成治理，不利于存放廢棄土壤區(qū)域生物的生存，建議采取玻璃固化法以確保土壤的穩(wěn)定性。

對(duì)于不利于生物生存的土壤環(huán)境，可采取化學(xué)方法整治，如淋洗法，但在使用過程中需考慮其對(duì)地下水及土壤肥力的影響。對(duì)生物生存影響較小的地區(qū)，建議使用生物方法。微生物修復(fù)法及植物修復(fù)法不僅可以改善土壤質(zhì)量，還可以提高土壤肥力，應(yīng)成為未來廣鋼新城首選的治理方法。

綜合以上分析，我們認(rèn)為，廣鋼新城總體土壤情況得到改善，適宜生物生存。但大眾對(duì)廣鋼新城土壤質(zhì)量的評(píng)估并不準(zhǔn)確，盡管環(huán)保局出示了相關(guān)報(bào)告闡明治理效果，但缺乏具體數(shù)據(jù)，表達(dá)不直觀。

因此，我們呼吁相關(guān)職能部門進(jìn)行透明化治理，將更準(zhǔn)確、完整的數(shù)據(jù)公之于眾，使大眾更好地了解廣鋼新城的土壤治理情況。

圖8 實(shí)地采樣

圖9 在實(shí)驗(yàn)室觀察線蟲