研究人員發現,裸子植物的木質部組織可用于濾除水分中的污染物。
松樹和銀杏樹等不開花樹木的內部含有邊材(sapwood),邊材內襯的類稻草導管被稱作木質部(xylem)。吸水木質部導管通過薄膜相互連接。薄膜起到了天然過濾網的作用,能夠濾除水和樹液中的氣泡。
美國麻省理工學院(MIT)的工程師們一直在研究邊材的天然過濾能力,也曾用邊材樹枝的剝皮截面制作過簡易過濾器。他們發現,這種設計雖然技術含量較低,但確實能夠有效清除細菌。
當地時間3月25日,該團隊在《自然通訊》雜志中闡述了改進的過濾技術,并證明其在現實生活中也能發揮作用。在實驗室測試中,新的木質部過濾器濾除了大腸桿菌和輪狀病毒等病原體。
隨后,研究人員將凈水技術帶到印度,用當地的樹木制作了過濾器,并進行了現場測試。結果表明,配有可替換木質部過濾器的簡易過濾系統能夠以1L/h的速率凈化水。
其中,新技術對大腸桿菌和輪狀病毒等污染物的清除率超過99%,使飲水達到了世衛組織規定的“二星綜合保護”級別。
然而,在研制過程中,研究人員也發現了木質材料的自然過濾局限性。例如,隨著木材逐漸干燥,篩狀膜會粘附在導管壁上,過濾器的滲透性也被削弱。最終,過濾器還可能完全堵塞。研究人員用簡單的方法解決了上述問題。論文作者Krithika Ramchander將邊材的小橫截面在熱水中浸泡一小時,將其浸入乙醇后晾干。晾干的材料保留了滲透性,并且不會再堵塞。這成功延長了過濾器的保質期,使其能在干燥狀態下保存(至少)兩年后,依然具備良好的凈水效果。
目前,研究人員正在探索大規模應用(尤其是在飲用水污染的地區)木質部過濾器的方法。研究團隊建立了一個開源網站,用以提供以各類樹木設計、制作過濾器的指導方案。
MIT教授Rohit Karnik說:“由于原材料隨處可得,制造過程也很簡單,這種過濾器很容易在社區中推廣。我們希望木質部過濾器,能夠充當飲水困難地區居民的水質健康守護神?!?/span>
Ramchander說:“過濾器能夠處理細菌污染物。但它是否也能處理砷和氟化物等化學污染物?我們還不得而知?!?/span>
研究人員Megha Hegde補充:“根據反饋信息,用戶評價很高的點在于,這種過濾器是用人人都認識、隨處可見的天然材料制作的。我們還發現,相較于一次性支付大量費用,低收入家庭人群更傾向于每天支付少量凈水費用。新型過濾器正好能彌補現有過濾器的缺點,后者的更換成本實在太高了?!?/span>