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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽系系主任
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我國科學(xué)家首次在蕨類植物中發(fā)現(xiàn)稀土成礦現(xiàn)象
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我國科學(xué)家首次在蕨類植物中發(fā)現(xiàn)稀土成礦現(xiàn)象 植物也能“造礦”？近日，這一疑問有了新答案。中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所研究員朱建喜團(tuán)隊(duì)首次在天然植物中發(fā)現(xiàn)了稀土元素的生物成礦現(xiàn)象。11月5日，相關(guān)成果在線發(fā)表于《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》（Environmental Science & Technology）。 “通常，稀土礦物主要形成于巖漿或熱液活動等地質(zhì)過程，且需要較高的溫度環(huán)境。”論文通訊作者朱建喜向《中國科學(xué)報(bào)》介紹：“我們在一種名為‘烏毛蕨’的蕨類植物體內(nèi)，不僅檢測到大量富集的稀土元素，還首次觀測到這些稀土元素在植物組織細(xì)胞間‘自我組裝’，形成了名為‘鑭獨(dú)居石[Monazite-（La）]’的礦物�！� 稀土元素在烏毛蕨中生物礦化為獨(dú)居石納米多晶聚集體。研究團(tuán)隊(duì)供圖 稀土元素素有“工業(yè)維生素”之稱，是人工智能、新能源、國防等高新技術(shù)領(lǐng)域不可或缺的核心戰(zhàn)略資源，也是全球供應(yīng)鏈中風(fēng)險(xiǎn)較高的關(guān)鍵原材料之一。然而，傳統(tǒng)稀土開采方式往往會對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。那么，是否存在更清潔、更可持續(xù)的稀土獲取途徑呢？大自然或許早已給出了線索。 烏毛蕨屬于一類特殊的稀土“超積累植物”，宛如土壤中的“稀土吸塵器”，能夠高效吸收并濃縮環(huán)境中分散的稀土元素。研究顯示，烏毛蕨從土壤中吸收的稀土元素，會在其葉片的維管束和表皮組織中以納米顆粒形式沉淀，并進(jìn)一步結(jié)晶成磷酸鹽稀土礦物。這一過程實(shí)際上是植物的一種自我保護(hù)機(jī)制，就像植物在體內(nèi)“打包封存”有毒物質(zhì)，將可能傷害細(xì)胞的稀土離子穩(wěn)穩(wěn)鎖進(jìn)礦物結(jié)構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)稀土的鈍化和自然“解毒”。 獨(dú)居石是工業(yè)上重要的稀土礦石，但天然獨(dú)居石中常伴生放射性鈾、釷元素，這給其開采與應(yīng)用帶來了諸多挑戰(zhàn)。而烏毛蕨在自然生長的常溫常壓條件下所形成的“生物獨(dú)居石”，具有純凈、無輻射的特點(diǎn)，展現(xiàn)出極具潛力的綠色提取前景。 過去，人們已知微生物和動物能在體內(nèi)“造礦”，例如貝殼及珊瑚中的方解石和文石、動物牙齒和骨骼中的磷灰石等。但植物界的“礦物制造能力”此前一直被低估，已知的僅有少數(shù)幾種，如方解石和草酸鈣石等鈣質(zhì)晶體以及植硅體。此次在烏毛蕨中發(fā)現(xiàn)稀土成礦現(xiàn)象，不僅刷新了人類對植物礦物形成機(jī)制的認(rèn)知，也為近千種已知超富集植物的研究開辟了新方向。 該研究成果不僅揭示了植物對稀土的“解毒”與礦化機(jī)制，更為未來稀土資源的可持續(xù)利用提供了新路徑：通過種植烏毛蕨等超積累植物，可在修復(fù)污染土壤、恢復(fù)稀土尾礦生態(tài)的同時，從植物體中回收高價值稀土，真正實(shí)現(xiàn)“邊修復(fù)、邊回收”的綠色循環(huán)模式。 相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1021/acs.est.5c09617 |
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