學者網(wǎng)訊（編輯/劉秀 通訊員/孔令竹）稀土元素被譽為“工業(yè)維生素”，是人工智能、新能源、國防等高新技術領域不可或缺的核心戰(zhàn)略資源，也是全球供應鏈中風險較高的關鍵原材料之一。然而，傳統(tǒng)稀土開采往往伴隨著嚴重的環(huán)境生態(tài)破壞。有沒有更清潔、更可持續(xù)的稀土獲取方式？大自然或許早已埋下線索。
近日，中國科學院廣州地球化學研究所朱建喜研究員團隊取得重要研究進展：他們在一種名為“烏毛蕨”的蕨類植物體內(nèi)，不僅發(fā)現(xiàn)大量富集的稀土元素，還首次觀測到這些稀土在植物組織細胞間“自我組裝”，形成了名為一種叫“鑭獨居石（Monazite-（La））”的礦物。這是科學家首次在天然植物中發(fā)現(xiàn)稀土元素的生物成礦現(xiàn)象，通常這種礦物主要在巖漿或熱液活動等地質(zhì)過程中形成，需要較高的溫度環(huán)境。
烏毛蕨屬于一類特殊的稀土“超積累植物”，仿佛土壤中的“稀土吸塵器”，能高效吸收并濃縮分散在環(huán)境中的稀土元素。研究顯示，在其葉片的維管束和表皮組織中，從土壤中吸收的稀土元素會以納米顆粒形式沉淀，并進一步結(jié)晶成磷酸鹽稀土礦物。這一過程，實際上是一種植物的自我保護機制，就像是植物在體內(nèi)“打包封存”有毒物質(zhì)，把可能傷害細胞的稀土離子，穩(wěn)穩(wěn)鎖進礦物結(jié)構中，實現(xiàn)稀土的鈍化和自然“解毒”。
獨居石是工業(yè)上重要的稀土礦石，但天然獨居石中常伴生放射性鈾、釷元素，給開采與應用帶來挑戰(zhàn)。而烏毛蕨在自然生長的常溫常壓條件下所形成的“生物獨居石”，純凈、無輻射，展現(xiàn)出極具潛力的綠色提取前景。
過去，我們知道微生物和動物能在體內(nèi)“造礦”，比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。但植物界的“礦物制造能力”卻長期被低估——此前已知的僅有少數(shù)幾種，如方解石和草酸鈣石等鈣質(zhì)晶體以及植硅體。這一次在烏毛蕨中發(fā)現(xiàn)稀土成礦，不僅刷新了人類對植物礦物機制的認知，也為近千種已知超富集植物的研究打開了新窗口。
該研究成果于11月5日在線發(fā)表于國際學術期刊《環(huán)境科學與技術》（Environmental Science & Technology），該工作不僅揭示了植物對稀土的“解毒”與礦化機制，也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，可在修復污染土壤、恢復稀土尾礦生態(tài)的同時，從植物體中回收高價值稀土，真正實現(xiàn)“邊修復、邊回收”的綠色循環(huán)模式。
論文信息： Liuqing He, Haiyang Xian, Yiping Yang, Jielong Cao, Hongmei Yang, Jieyang Xie, Jiaxin Xi, Yixuan Yang, Shan Li, Runliang Zhu, Xiaoliang Liang, Hongping He, Michael F. Hochella Jr.*, Jianxi Zhu*. Discovery and Implications of a Nanoscale Rare Earth Mineral in a Hyperaccumulator Plant. Environmental Science & Technology, DOI : 10.1021/acs.est.5c09617
評論 0