(香港文匯網(wǎng)記者 劉凝哲 北京報道)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(shù)領(lǐng)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(guān)鍵原材料之一。然而,傳統(tǒng)稀土開採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。
記者從中國科學院廣州地球化學研究所獲悉,該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。
烏毛蕨屬於一類特殊的稀土「超積累植物」,彷彿土壤中的「稀土吸塵器」,能高效吸收並濃縮分散在環(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澱,並進一步結(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(gòu)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,給開採與應用帶來挑戰(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,科學家們發(fā)現(xiàn)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「礦物製造能力」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。
該研究成果於11月5日在線發(fā)表於國際學術(shù)期刊《環(huán)境科學與技術(shù)》(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。

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