中国团队首次在蕨类植物中发现稀土成矿现象 助力稀土可持续利用
中新网北京11月6日电 (记者 孙自法)传统稀土开采往往伴随着严重的环境生态破坏,因此,是否有更清洁、更可持续的稀土获取方式备受关注。
记者11月6日从中国科学院广州地球化学研究所获悉,该所朱建喜研究员团队从大自然寻找线索,最近在一种名为“乌毛蕨”的蕨类植物体内,不仅发现大量富集的稀土元素,还首次观测到这些稀土在植物组织细胞间“自我组装”,形成名为一种叫“镧独居石”的矿物。
本项研究成果相关示意图。中国科学院广州地化所研究团队 供图
这是科学家首次在天然植物中发现稀土元素的生物成矿现象,而在通常情况下,这种矿物主要在岩浆或热液活动等地质过程中形成,需要较高的温度环境。
该项重要研究进展的成果论文,近日在国际专业学术期刊《环境科学与技术》(Environmental Science & Technology)上线发表,不仅揭示出植物对稀土的“解毒”与矿化机制,也为未来稀土资源的可持续利用提供了新路径:通过种植乌毛蕨等超积累植物,可在修复污染土壤、恢复稀土尾矿生态的同时,从植物体中回收高价值稀土,真正实现“边修复、边回收”的绿色循环模式。
稀土元素在乌毛蕨中生物矿化为独居石纳米多晶聚集体。中国科学院广州地化所研究团队 供图
研究团队介绍说,稀土元素被誉为“工业维生素”,是人工智能、新能源、国防等高新技术领域不可或缺的核心战略资源,也是全球供应链中风险较高的关键原材料之一。
乌毛蕨属于一类特殊的稀土“超积累植物”,宛如土壤中的“稀土吸尘器”,能高效吸收并浓缩分散在环境中的稀土元素。研究显示,在乌毛蕨叶片的维管束和表皮组织中,从土壤中吸收的稀土元素会以纳米颗粒形式沉淀,并进一步结晶成磷酸盐稀土矿物。这一过程,实际上是一种植物的自我保护机制,就像是植物在体内“打包封存”有毒物质,把可能伤害细胞的稀土离子,稳稳锁进矿物结构中,实现稀土的钝化和自然“解毒”。
独居石则是工业上重要的稀土矿石,但天然独居石中常伴生放射性铀、钍元素,给开采与应用带来挑战。而乌毛蕨在自然生长的常温常压条件下所形成的“生物独居石”,纯净、无辐射,展现出极具潜力的绿色提取前景。
超积累植物乌毛蕨与风化壳型稀土矿的地理分布位置。中国科学院广州地化所研究团队 供图
研究团队表示,过去学界知道微生物和动物能在体内“造矿”,包括贝壳及珊瑚中的方解石和文石、动物牙齿和骨骼中的磷灰石,但植物界的“矿物制造能力”却长期被低估,此前已知仅有少数几种――如方解石和草酸钙石等钙质晶体以及植硅体。
他们认为,这次在乌毛蕨中发现稀土成矿,不仅刷新了人类对植物矿物机制的认知,也为近千种已知超富集植物研究打开新的窗口。(完)
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