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超级树木清理超级基金遗址

一片非凡的森林正在努力净化地球。

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伊利诺伊州阿贡——这里是阿贡国家实验室早期涉足原子能技术的遗迹,埋藏在其校园内,距离芝加哥西南约25英里。尽管各种实验产生的固体废物已被密封在垃圾填埋场中,但某些液体,主要是氯代溶剂,仍在污染着该场地地下的水。目前正在进行的污染物清除工作占地四英亩,看起来像一片森林,是一个巨大的实验设施。

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“我喜欢吹嘘我在阿贡拥有最大的实验室,”农学家克里斯蒂娜·内格里说道,她指的是一片成排种植的900棵杨树和柳树。这些树约30英尺高。更重要的是,它们的根部向下延伸30英尺,在那里它们能够接触到受污染的地下含水层,并真正地将污染物从土壤中吸出。

“这里的目的不是要培育最美丽的树,”内格里一边在树林中行走一边说。“而是要让它们发挥作用。”

在正常情况下,树根更喜欢从靠近地表的水源处汲取水分。但这些树木(1999年种植)没有这个选择。它们是被迫劳动的工人,被种植在塑料衬里的坑中,迫使它们的根部向下挖掘寻找水源。树根将受污染的水吸入树干,然后通过输导组织将其输送到树枝和叶子。在那里,当水滴通过叶孔蒸腾时,水分蒸发,阳光分解溶解的溶剂分子,使其无害。正如内格里解释的这个过程,杨树的气味似乎让她兴奋得像猫薄荷一样。

在柳树和杨树接管废水处理工作之前,阿贡一直使用抽水井将受污染的水泵送到处理厂。但静态的机械泵无法追逐不断改变流向的地下水,因为它在地形复杂的区域不断改变路径。而柳树或杨树的天然泵不仅能自我维持,而且如此热爱水分,以至于它会蜿蜒向下或散开,只要有需要就能触及湿润的地方。

内格里在夏季高峰期,每棵树每天可抽取高达26加仑的水。她通过插入探针来测量树干中的每日流量,探针将数据传输到安装在附近三脚架上的太阳能供电记录器。实验室工作人员会定期在林中巡视,采集树皮、小树枝和叶子样本,以评估树木在污染物提取方面的成功率。

“这正是这个场地的美妙之处。在天气好的日子里,我们只需要说:‘好吧,我们去采样!’我们不必计划行程或打包干冰。我们只需将采集瓶带到现场,完成后再带回我们的另一个实验室。”收集的玻璃瓶被密封,要么冷冻以供将来研究,要么在90摄氏度(194华氏度)的烤箱中加热,足以使污染物从树组织中挥发。然后,一台自动气相色谱仪会从每个瓶子中提取一缕空气,并量化释放的污染物类型和浓度。

夏季,三氯乙烷的含量通常很高(每十亿份有几千份),但在冬天,树叶落下后,树根停止汲水,光秃秃的树枝上没有污染的迹象。由于树木不会积累任何永久性的污染物残留,最终可以将其砍伐并粉碎,然后将其残余物分布在其他种植的植物周围用于土壤改良。

这种绿色且日益普及的环境清理技术的术语是植物修复。在阿贡,在接下来的20到30年里,随着污染物的清除和工作树木被橡树等五大湖地区本地硬木取代,它将逐渐被生态恢复所取代——这些树木生长缓慢,汲取的水量仅是匆忙、口渴的杨树和柳树的一小部分。

“我让所有认识我的人都变成了柳树观察者,”内格里说。“春天,柳树是最早变黄变绿、开始长叶的树。”

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像杨树和柳树这样的工作树木有一天将让位于大片本地橡树。

阿贡的第二个实验林位于内布拉斯加州马多克,正在帮助美国农业部处理其在20世纪60年代在玉米带社区造成的混乱,当时为了控制害虫,装满谷物的储存桶被常规地用四氯化碳熏蒸。无色的液体渗入地下,至今仍在污染当地水源。

2004年,阿贡团队成员来到马多克进行初步评估时,在当地植被中发现了微量的“四氯化碳”。他们于次年实施了解决方案,即创建了一片即时森林。种植的2000棵幼苗大多是杨树和柳树,与在伊利诺伊州证明有效的品种相同。还添加了当地品种,如绿梣和泡桐,以测试它们的清理能力,并加入了内布拉斯加州的野花以增加多样性,还有一个湿地来缓冲和进一步美化森林。“人们宁愿看到森林也不愿看到抽水机。”

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到2007年,也就是种植两年后,可以通过检查树木来从地表精确绘制出地下污染羽的精确位置。即使在夏天,某些区域的树木也显示出洁净,而在其他区域的树木则稳定地吸收四氯化碳。与此同时,由于马多克土壤中的另一种污染物:硝酸盐(可能来自周围玉米田施用的肥料),所有树木似乎都经历了异常快速的生长。

“我一开始选择科学领域的农业,是因为我想成为一名大自然的医生,”内格里说。“我热爱耕地的秩序和整洁。我那时从未意识到农业可能如此污染。”

森林与田野的兼容性带来了另一个杨树的梦想,即结合修复与能源生产。内格里斯的研究同事们已将杨树视为乙醇生物燃料的潜在来源。起初,树木需要大量水分似乎使它们成为一个糟糕的选择,因为水本身很可能变得稀缺。但如果树木能够以污染的水来解渴,并且它们能够在不适合种植农作物的贫瘠土地上生长,那么它们作为替代能源的承诺就会变得更加绿色。

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