中英科技合作聚焦之九：为“净土洁食”携手共进
——访中科院生态环境研究中心研究员朱永官
朱永官（右前）与AndyMeharg（左）在广东重金属污染农田现场共同开展界面传输机制研究。
走进朱永官研究员位于中科院生态环境研究中心的实验室，眼中看到的是步履匆匆的研究人员和忙忙碌碌的实验仪器。
“这是我们刚刚从湖南采回来的砷污染土壤样本。”朱永官指着几十支放在架子上的棕色试管说，“这不，前几天还收到来自孟加拉和越南的一大批大米样品，这下可有的忙了。”
砷是全球性污染物。大量研究表明，亚洲乃至世界其他地区植稻土壤中砷的积累可以导致稻米中砷的积累，对区域人体健康产生危害。如何应对水稻砷污染已经成为目前土壤污染研究的热点问题之一。
作为中英科技合作项目“水稻砷污染减缓策略研究项目”和“生物修复和生物有效性：污染土壤治理发展合作研究项目”的中方项目负责人，朱永官告诉《科学时报》记者，他们当前从事的这些研究绝不仅仅是中英两国的事，而是关乎全人类健康福祉的环境污染问题。
从水稻入手
自从孟加拉国由于地下水砷污染导致大量人群砷中毒以后，环境砷污染的研究得到国际学术界的广泛关注。许多研究认为，食物链传递是人体暴露砷的主要途径之一。对于东南亚地区以稻米为主食的国家，水稻对砷的吸收积累是一个关系到人体健康的重要环境问题。在我国，矿业活动和自然因素（地下水污染）也导致大面积的土壤砷污染，对当地乃至区域的食品安全和人体健康构成严重威胁。
朱永官指出：“造成砷污染的原因主要是地质成因和人为污染两个方面，孟加拉的地下水砷污染就是地质成因造成的，这主要是由于地质结构和生物地球化学的作用使深层地下水中含有较高的砷。我国内蒙古和新疆地区出现的砷污染也属于这种情况；另外，随着矿产开发的加剧，人为污染也成为主要的污染原因，在我国湖南、广西、云南、贵州等地区就有相当一部分由于开发矿产资源而引发的砷污染事件。”
朱永官长期从事土壤生态和土壤—植物系统中微量元素和重金属迁移积累的化学和生物学调控机制和技术的研究，他所领导的课题组根据我国土壤环境研究的迫切需求和国际环境科学发展的最新动态，以水稻为研究对象，以水稻根表铁膜为研究切入点，通过系列研究阐明了根表铁膜这一独特的环境界面对砷的固定作用，从而为控制砷在水稻体内的积累提供了可能的技术。他们的研究也证明了水稻根表铁膜的形成可能与土壤磷素供应有密切关系，从而首次提出水稻吸收积累砷过程中铁膜—磷—砷的三元交互作用。最近，该研究小组在水稻砷代谢及其遗传控制方面又往前推进了一大步，连续在《新植物学家》上发表了两篇论文。
2004年，朱永官开始与英国阿伯丁大学的Andy Meharg教授合作进行砷污染研究，他们的工作得到了英国皇家学会、中国科学院和中国国家自然科学基金委员会的支持。如今，研究人员承担了BBSRC（生物技术和生物科学研究理事会）和DFID（英国国际发展部）资助的“水稻砷污染减缓策略研究项目”，用于探索中国、印度和孟加拉水稻砷积累的遗传与生理机制，从而发展减缓技术与策略。他们的目标就是利用科学手段减低水稻籽粒中砷的积累或改变其存在形态，这在全球范围内对于人类健康具有重要意义，特别是在以稻米为主食的亚洲国家。据朱永官介绍，项目将于2008年1月正式启动，“我们将利用生物技术进行育种，培育对砷吸收能力较弱的不同品种，从而降低水稻中的砷”。截至目前，中英两国科学家已经在国际主流学术期刊上共同发表了近10篇论文。
BBSRC是为英国大学和研究机构在生物科学领域内的学术研究和教学提供资金的主要资助机构，每年资助预算约为3亿英镑。其资助计划之一便是中国合作研究资助计划，该计划的主要目的是推动与中国在生物领域的合作。由于BBSRC一直在不懈推动在生物科技领域与中国的合作，因此该项计划具有相当的重要性。
曾在英国帝国理工学院攻读博士学位的朱永官对于英国学术界有着独到的认识。“英国创新文化浓厚，在科技领域更是如此。干什么都讲究作出一套系统，越是没人做的，英国人越要干出点名堂来。”这或许也正是他选择在全球砷污染研究领域最有建树的阿伯丁大学作为合作伙伴的原因。
污染土壤治理
2004年，另一项由BBSRC支持的“生物修复和生物有效性：污染土壤治理发展合作研究项目”启动。据英方项目负责人、纽卡斯尔大学生物学院的Ian Singleton博士介绍，几年来，该项目旨在摸清中国受污染土壤的相关特征以便向BBSRC申请更大的支持。两国科学家打算用现有技术和多种技术结合来确定一种治理中国受污染土壤的最佳方法，目前的工作焦点是被多环芳烃污染的土壤。
近年来，我国土壤污染问题日益凸现，对生态环境、食品安全和人体健康构成严重威胁。其中，重金属、石油、多环芳烃等污染物导致的土壤污染尤为突出。研发经济高效的污染土壤修复技术是改善我国环境质量的迫切要求，也是世界科技的研究热点。含有两个以上苯的碳氢化合物统称为多环芳烃。环境中的多环芳烃主要来源于煤和石油的燃烧。燃烧生成的多环芳烃大部分附着在烟尘粒子上排入大气中。柴油机和汽油机的排气，以及煤气厂和沥青加工厂等所排出的废气和废水，都含有多环芳烃污染物。多环芳烃还存在于熏制的食物和烟雾中。多环芳烃对人体的危害较早被发现，科学家在1915年就证实，煤焦油对家兔有致癌作用。多环芳烃并不是直接致癌物，它在体内经过酶的作用后生成致癌物，然后致癌物与DNA或RNA等结合，产生了不可修复的损害而导致癌症。
今年8月，英国东安格利亚大学的两名科学家Brian J.Reid和Zachary A.Hickman访问北京，与朱永官等人进行了一个月的合作研究，双方就工业场地污染土壤中的有机污染物，特别是多环芳烃的生物修复技术进行了交流。Reid认为，评价污染场地生物修复潜力的关键是确定有多少污染物是可被微生物或土壤无脊椎动物利用的，由此可以预测生物修复成功的可能性。他们建立了一种基于环糊精水溶液的非耗竭方法来提取污染土壤中的多环芳烃，与采用传统有机溶剂萃取得到土壤中多环芳烃总浓度的方法不同，该方法经同位素标记证实能够有效提取污染物中可被微生物利用的那一部分物质。
英方愿意提供技术支持，研究我国典型工业场地污染土壤中有机污染物的生物有效性，为进一步开展生物修复提供科学依据。中方将据此首先在实验室条件下筛选出一些高效降解多环芳烃的菌株，其次研究这些菌株在实际生物修复处理中存活率的影响因素及提高其生物降解速率的有效技术，最终结合污染场地特征，综合物理和化学处理方法，实现对有机污染物的有效去除。
朱永官指出：“这一项目的目标有两个，第一，提出生物有效性的评价方法，第二，研究调控生物有效性的技术方法。同时，我们还试图在我国推进其产业化进程，将这项技术应用到实际的环境污染治理当中。”
据朱永官介绍，如今，英国4所该领域最具权威性的大学——纽卡斯尔大学、阿伯丁大学、东安格利亚大学和兰开斯特大学——为同一个目标在中国开展合作，中英合作在一定意义上推进了各自国家科学家之间的合作。
以健康为目标
究竟是什么力量让中英科学家走到了一起呢？“两国科学家关注共同的科学前沿问题，探索瓶颈问题的解决方法，合作就是为了完成单方面完成不了或者完成不好的事。英国在有机污染治理方面有着较为成熟的技术和经验，这正是我们所看中的。而双方在砷污染研究方面则具有互补性，通过合作可以使研究成果更具现实性和可操作性。同时，合作对扩大双方在该领域内的知名度也具有重要作用。”朱永官说。
“我认为有一点很重要，那就是通过双方的合作，我们可以借助一些科技强国的力量来加速我们的发展历程。同时，中国作为世界科技发展的第二梯队，作为中间纽带，也可以帮助第三世界国家，特别是我国周边国家的相关科技发展，这也是有效的科技外交途径。我们这次项目中就有孟加拉和印度的合作伙伴，英方科学家也感受到其中的一些差别。总之，通过多层次的合作，可以推进我们自身的跨越式发展，同时提升国际地位。”朱永官指出。
在朱永官眼中，这两个项目的共同点便在于都紧紧围绕人类健康这一最终目标。“我们的目标是利用科学手段降低水稻籽粒中砷的积累，这在全球范围内对于人类健康具有重要意义，特别是在以稻米为主食的亚洲地区尤为如此。”
“中国一定会做出世界一流的科学研究成果，也会对世界知识宝库作出更多的贡献。而中英科技合作恰恰如同让先上路的人拉自己一把。”朱永官说，“在这两个项目中，中英双方的合作是自下而上的——两国的科学家首先彼此建立了深厚的友谊，树立了共同的目标，这些都为项目的申请提供了有力的保障。”
中英科技合作计划同时也为两国学者的交流打开了一扇大门，两国间学者的互访不断，仅在最近两年，Meharg便5次到访中国。年轻科研人员在此过程中更是受益匪浅。
记者在采访中遇到了正在这里进行博士后研究的英国青年学者Paul Williams博士。恰逢西方的圣诞节，Williams的出现让记者感到些许诧异，而用朱永官的话说：“这没有什么，这是入乡随俗。”
当谈到与中国科学家合作的最大感受时，这个高大的英国人认真地说：“我们分别来自西方和东方，因此考虑问题的角度存在差异和不同，而在科学研究中，从对方的角度看问题或许就会有新的发现，新的角度往往会碰撞出思想的火花。”
“在中国作研究和在英国搞科学有差别吗？”记者问。
“现在已经没有很大的差别了。每个研究小组都会有自己的眼光，都会有一些前瞻性的想法。最终，经过磨合，合作双方会找到共同点，找到实施的最佳办法。”
目前，朱永官的博士后正在阿伯丁大学跟随Meharg工作，而朱永官也希望Williams能够继续留在中国。
记者在采访中获悉，过些日子朱永官又将前往英国访问，讨论下一步的合作议程。
朱永官
2001年入选中科院“百人计划”，2007年当选中科院十大杰出青年。长期从事土壤生态和土壤—植物系统中微量元素和重金属迁移积累的化学和生物学调控机制和技术的研究，特别是在植物吸收积累重金属的根际过程，土壤生物与生态功能等方面，结合我国生态环境的特点和国际土壤环境科学的前沿做出了有重要影响的研究成果。他领导的研究组发现了水稻吸收积累砷过程中与磷和水稻根表铁膜的交互作用，该研究成果在NewPhytologist上发表后被国外学者评价为水稻砷污染控制的新希望。迄今为止，已在国际学术刊物发表学术论文80余篇。(赵路)
