基因污染——新世纪的忧患

基因污染是环保新概念。这个概念的形成和提出具有深远的意义，它反映了人类的预警意识，生物繁殖的本质是基因复制，而基因污染是在天然的生物物种基因中掺进了人工重组的基因。这些外来基因可随被污染生物的繁殖得到增殖，再随被污染生物的传播而发生扩散。因此基因污染是惟一一种可以不断增殖和扩散的污染，而且无法清除。除是非常特殊又非常危险的。

现在已推广的几十种基因工程作物在审批时都认真考虑过它们的安全性，但事实证明过去的认识有局限性，更缺乏长期的数据。为了争夺市场，各生物工程公司过早的向田间释放转基因作物，来不及充分考虑和进行对人体、特别是对环境长期影响的研究。发展中国家则寄希望于转基因食物能够解决所面临的粮荒问题。有人认为发达国家在企图利用发展中国家进行新作物的安全试验。

自从掌握了对生物基因进行手术的技能，人类就学会了被一些人斥之为“任意篡改上帝作品”的本领。这些“作品”已经不只是密封在实验室的试管内，它们早已散播在几千万公顷的土地上，那就是基因工作农业作物。的确，我们现在所有的传统栽培作物和家养动物，它们与原先的生物种类都已有很大的不同，基因都有所改造。从这个意义上讲，基因改造并非什么新鲜东西。人类的远祖从几千年前掌握农业生产技术开始，就不断地对作物和家畜、家禽进行基因改造，但这并不能说明基因工程农业生物与传统农业生物没有本质区别。传统农业生物通过染色体重组发生的基因交换基本上是按生物自身许可的规律进行，而基因工程作物或动物则是“移植”了人工设计和装配的与某些特定性状有关的基因，使它们能在相对短的时间内获得预期的新性状。基因工程生物还有一点非常特别，就是“移植”的基因可以来自任何生物，完全打破物种原有屏障“职制性”“移植”，这个过程在自然状态下是极少可能或根本不可能发生的，在自然状态下，西红柿绝对不会有鱼类的基因，玉米也绝对不会有萤火虫的基因。因此从生物安全性这一角度分析，基因工程生物与传统杂交生物是不能划等号的，而过去对基因工程食物所得出的“实质等同性”评价原则是不全面的。

地球现在已发现和未发现的生物物种有一千多万种，其各自独特的基因是在30亿年地球生命进化过程中形成的。天然的生物基因库是人类的巨大宝藏，也维系着人类自身的命运。令人担忧的是，我们现在还能守住这个地球上最后一片“净土”吗？

①地球上，生命经历了漫长的演变与进化，才形成了现代社会中形形色色、复杂多样的生命个体。然而，如果有人告诉你，这一切都要归功于一种拥有11亿年历史的古色素，你是否会瞠目结舌，不敢相信自己的耳朵？

②研究人员在西非国家毛里塔尼亚撒哈拉沙漠托德利盆地的海相页岩层中，发现了一块距今已有11亿年历史的岩块。敲碎岩块后，研究人员从中提取并分析了古代生物分子，发现了一种古老的色素。这种色素在经过稀释之前，它的颜色范围在血红到深紫之间，稀释后则会呈现亮粉色。据统计，这是迄今为止世界上最古老的完整色素。

③那么，这种古老的亮粉色色素是怎么形成的呢？

④这个亮粉色色素来自含有叶绿素的分子化石，是由住在古老海洋中的古老光合生物制造的，而这片古海洋早已消失。但是，研究人员在分析这个亮粉色色素分子的结构时，竟然发现了产生这个亮粉色分子的有机体是微小的蓝绿藻。蓝绿藻是单细胞生物，没有细胞核，但是细胞中央含有核物质，呈颗粒状或网状，染色体和色素均匀地分布在细胞质中。有些蓝绿藻含有较多的藻红素，藻体就多呈红色。

⑤但是，产生这种亮粉色色素的蓝绿藻对推进生命起源又有什么作用呢？

⑥研究表明，蓝绿藻处在古海洋食物链最底层，占主导地位，它是地球上出现最早的原核生物，也是最基本的生物体。蓝绿藻是最早的光合放氧生物，对地球表面从无氧的大气环境变为有氧环境起到了巨大作用。有不少蓝绿藻可以直接固定大气中的氮，以提高土壤肥力，使作物增产。

⑦古海洋中的蓝绿藻是简单生物的食物来源，构成了生物界简单的食物链。但是，随着地球上大型活跃生物的出现，它无法为复杂的生态系统提供更多的能量，这也是大型的复杂生物直到地球历史后期才出现的原因。

⑧约在6.5亿年前，经过地球和海洋生物的进一步演变与进化，古海洋中蓝绿藻的主导地位开始消失，取而代之的是现代海洋中处于食物链最底层的微型藻类。微型藻类虽然仍然很小，却比蓝绿藻大1000倍。这些较大微粒的藻类可以作为较大生物的食物来源，为复杂生态系统的进化提供所需的能量，让地球上包括人类在内的大型动物繁衍生息。

（选自《知识窗》，2019年4月，有改动）

重水堆核电站的特点和发展趋势

核反应堆是核电站中最关键的设备，也是不同类型核电站的主要差别所在。核电反应堆主要有三种类型：压水堆、轻水堆和重水堆。重水堆主要是由加拿大原创开发的专门用于核能发电的压力管式重水反应堆，也叫CANDU（坎杜）堆。

CANDU堆的核燃料加工成简单短小的燃料棒束组件，堆芯由几百个水平的压力管式燃料通道组成，每个压力管内一般装有12个燃料棒束组件。高压冷却水从燃料棒束的缝隙间流过，把热量带出堆芯。冷却水加了很高的压力后，可以保持较高的温度而不发生沸腾。在燃料通道外侧的是低温低压的重水慢化剂，慢化剂与压力管内的高温高压冷却水是分隔开的。核裂变产生的热量从燃料棒传递到高压冷却水，冷却水又在蒸汽发生器的U型管内把热量传递给管外的普通轻水，普通轻水沸腾所产生的高温高压蒸汽驱动汽轮发电机发电。目前的重水堆核电站所使用的冷却水是昂贵的重水，在新一代先进重水堆设计中，冷却水将采用轻水，而重水的用途只限于作慢化剂，因而绝大部分重水可以省掉。

CANDU堆由于它的燃料棒束组件简单短小，又加上反应堆堆芯是水平管道式的，所以在更换燃料时不需要停堆。换燃料可以在反应堆任何功率运行时进行，整个操作过程可由计算机系统按预编程序遥控自动完成。CANDU堆简单短小的燃料组件设计，意味着燃料制造厂投资小，燃料生产成本低，燃料和相关运行管理费较低，易于国产化。

CANDU堆具有高中子经济性的突出优点。这一方面是由于重水慢化剂对中子吸收很少，另一方面由于不停堆换料，简单的燃料组件设计和堆芯中含有对中子有害的结构材料较少，也减少了中子的损失。高中子经济性意味着裂变所产生的中子浪费较少，大多数用于引发新的裂变或者转换产生新的易裂变核，从而可提高核燃料的利用率。这个优点使重水堆成为唯一可以利用天然铀作燃料的商用核电反应堆。

除了反应堆本体之外，重水堆核电站与压水堆核电站很相似，多年来在发展压水堆核电站过程中所建立起来的技术基础和制造能力，同样可以用于发展重水堆核电站。

为满足未来电力市场的需要，融合轻水堆和重水堆优点的新一代核电反应堆设计已经出现。比如，加拿大原子能公司将推向市场的先进设计ACR，该设计一方面保留了重水慢化堆的传统特点和优势，另一方面像轻水堆一样采用低浓铀燃料和轻水冷却剂。新一代改进型设计，通过大幅度降低单位造价和发电成本，将从根本上提高核电相对于火电的经济竞争能力，为核电更大规模地发展创造条件。