軍隊為了提升炸藥的安全性,將原本使用的TNT炸藥,逐漸轉向存放穩定的2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)等其它炸藥。不過,英國的一所大學發現DNAN產生的毒素,會長期累積和影響植物,且毒素可能透過食物鏈影響到人體。
TNT過去曾是全世界軍用彈藥的主要成份,它易爆炸和不易保存。後來,不少國家用「鈍感彈藥」DNAN代替TNT。DNAN屬於一種低靈敏度有機化合物,本身不具有爆炸性,需要與其它爆炸性化學品以一定比例混合才能成為炸藥,其爆炸威力是TNT的90%。
英國約克大學生物系教授、新型農產品中心主任尼爾·布魯斯(Neil Bruce)的最新一項研究表明,DNAN與TNT爆炸後產生的毒素會在植物中積累,並持續存在和影響植物和土地,且DNAN產生的影響可能更深遠。
先前的研究發現TNT在爆炸後,會產生一種「單脫氫抗壞血酸還原酶6」 (MDHAR6),該種酶會將TNT還原為硝基自由基,而自由基又會氧化TNT,使其成為超氧自由基,它還會與DNA和細胞膜等產生反應,且會破壞細胞,因此微量的TNT也會對植物產生抑制作用,而DNAN也有類似的情況。
為了檢驗DNAN和TNT的毒素對植物的實際影響,約克大學團隊分別把含有不同濃度DNAN和TNT的藥水,噴灑在一種名為「擬南芥」(阿拉伯草)的植株上進行試驗,以觀察它們對植物生長的影響。
擬南芥是一種原生於歐亞大陸及非洲的被子植物,可在路邊或其它土地上找到,被認定是雜草的一種。不過,擬南芥被廣泛用於植物的向光性、葉綠體定位、氣孔開度和其它基礎的遺傳研究上。
結果顯示,兩種炸藥濃度越高,對植物生長越負面。當以最低濃度(50 µM)的DNAN和TNT給擬南芥下藥時,只有DNAN顯著降低了植物的重量。另外,植物體內的TNT毒素可以在24小時內耗盡,但DNAN可以保留相當長的時間,這說明DNAN可能具有讓植物慢性中毒的特性。
實驗團隊為了評估DNAN產生的MDHAR6對植物的影響,分別將「基因改良擬南芥」和「野生擬南芥」,種植在含有DNAN(100 mg/kg )污染土壤中。結果顯示,含有DNAN的土壤會嚴重影響野生擬南芥,但對基因改良擬南芥作用性比較小。
除了這些實驗外,他們還發現DNAN很難被植物和土壤分解,且經常存在於植物的根部和葉片組織上。
約克團隊的研究人員表示,TNT雖然會對植物的根部引起局部的急性毒性,但只需透過轉變就可以迅速減輕這種毒性的作用。但DNAN在植物體內具有可移動性,能在根和芽組織中積累,使其暴露於食草動物和更廣泛的食物鏈中,可能嚴重影響環境。
他們還表示,他們先前在被軍用TNT炸藥污染的土地上,種植基因改造植物,成功讓植物組織中的污染物降解到不可檢測的水平,但目前還沒有這樣的方法去除或減少DNAN物質。
布魯斯教授對該校的新聞室表示,「TNT在爆炸後會產生一種關鍵的植物酶,這種酶會與植物反應產生活性高的超氧化物,且對細胞具有高破壞性。我們對植物進行基因改造,成功讓植物免受污染物的影響。不幸的是,目前沒有自然的方式來抵抗DNAN的毒性作用,即使微量DNAN也會對植物產生作用。它不僅會持續積累在整個植物系統中,還容易被動物誤食,因此毒素就有機會透過食物鏈進行傳播。」
這項研究的合著者、約克大學生物系的利茲·羅洛特(Liz Rylott)博士表示,「近年來全球衝突加劇,軍用的爆炸物也不斷升級,因此我們可能會看到大規模的污染,這也意味著我們迫切需要制定一些可行的策略幫助修復植物。」
「我們目前不知道DNAN對人類的毒性極限是甚麼,所以希望我們的最新研究能夠讓眾人更迫切展開相關應對工作,以了解DNAN產生的相關問題」,他說。
這項研究發於11月28日發表在《自然植物》雜誌上,由美國國防部戰略環境研究與發展計劃(SERDP)資助,並得到美國陸軍工程研究與發展中心(ERDC)、美國陸軍工程兵團的研究人員幫助。@
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