北京11月6日電 (記者 孫自法)傳(chuan) 統稀土開采往往伴隨著嚴(yan) 重的環境生態破壞,因此,是否有更清潔、更可持續的稀土獲取方式備受關(guan) 注。
記者11月6日從(cong) 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從(cong) 大自然尋找線索,最近在一種名為(wei) “烏(wu) 毛蕨”的蕨類植物體(ti) 內(nei) ,不僅(jin) 發現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”,形成名為(wei) 一種叫“鑭獨居石”的礦物。
這是科學家首次在天然植物中發現稀土元素的生物成礦現象,而在通常情況下,這種礦物主要在岩漿或熱液活動等地質過程中形成,需要較高的溫度環境。
該項重要研究進展的成果論文,近日在國際專(zhuan) 業(ye) 學術期刊《環境科學與(yu) 技術》(Environmental Science & Technology)上線發表,不僅(jin) 揭示出植物對稀土的“解毒”與(yu) 礦化機製,也為(wei) 未來稀土資源的可持續利用提供了新路徑:通過種植烏(wu) 毛蕨等超積累植物,可在修複汙染土壤、恢複稀土尾礦生態的同時,從(cong) 植物體(ti) 中回收高價(jia) 值稀土,真正實現“邊修複、邊回收”的綠色循環模式。

稀土元素在烏(wu) 毛蕨中生物礦化為(wei) 獨居石納米多晶聚集體(ti) 。中國科學院廣州地化所研究團隊 供圖
研究團隊介紹說,稀土元素被譽為(wei) “工業(ye) 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略資源,也是全球供應鏈中風險較高的關(guan) 鍵原材料之一。
烏(wu) 毛蕨屬於(yu) 一類特殊的稀土“超積累植物”,宛如土壤中的“稀土吸塵器”,能高效吸收並濃縮分散在環境中的稀土元素。研究顯示,在烏(wu) 毛蕨葉片的維管束和表皮組織中,從(cong) 土壤中吸收的稀土元素會(hui) 以納米顆粒形式沉澱,並進一步結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製,就像是植物在體(ti) 內(nei) “打包封存”有毒物質,把可能傷(shang) 害細胞的稀土離子,穩穩鎖進礦物結構中,實現稀土的鈍化和自然“解毒”。
獨居石則是工業(ye) 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(yu) 應用帶來挑戰。而烏(wu) 毛蕨在自然生長的常溫常壓條件下所形成的“生物獨居石”,純淨、無輻射,展現出極具潛力的綠色提取前景。

超積累植物烏(wu) 毛蕨與(yu) 風化殼型稀土礦的地理分布位置。中國科學院廣州地化所研究團隊 供圖
研究團隊表示,過去學界知道微生物和動物能在體(ti) 內(nei) “造礦”,包括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,此前已知僅(jin) 有少數幾種——如方解石和草酸鈣石等鈣質晶體(ti) 以及植矽體(ti) 。
他們(men) 認為(wei) ,這次在烏(wu) 毛蕨中發現稀土成礦,不僅(jin) 刷新了人類對植物礦物機製的認知,也為(wei) 近千種已知超富集植物研究打開新的窗口。




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