近日,中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所朱建喜研究員團(tuán)隊在一種名為“烏毛蕨”的蕨類植物體內(nèi),發(fā)現(xiàn)大量富集的稀土元素,并且首次觀測到這些稀土在植物組織細(xì)胞間“自我組裝”,形成了一種名為“鑭獨(dú)居石”的礦物。這是科學(xué)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。研究成果日前在線發(fā)表于國際期刊《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》。
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超積累植物烏毛蕨與風(fēng)化殼型稀土礦的地理分布位置。 圖源:科普廣州
研究人員發(fā)現(xiàn),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(jìn)一步結(jié)晶成磷酸鹽稀土礦物。
稀土不是生命必須元素,其作用反而類似于重金屬,即對植物有一定的生物毒害作用。“超積累植物富集且誘導(dǎo)稀土礦化的這一過程實際上是一種植物的自我保護(hù)機(jī)制,就像植物在體內(nèi)‘打包封存’有毒物質(zhì),把可能傷害細(xì)胞的稀土離子,穩(wěn)穩(wěn)地鎖進(jìn)礦物結(jié)構(gòu)中,實現(xiàn)稀土的鈍化和自然‘解毒’。”朱建喜解釋道。
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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。圖源:科普廣州
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,給開采與應(yīng)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(dú)居石純凈、無輻射,展現(xiàn)出極具潛力的綠色提取前景。
長期以來,植物界的“礦物制造能力”被低估。此次在烏毛蕨中發(fā)現(xiàn)稀土成礦,不僅刷新了人類對植物的生物礦化機(jī)制的認(rèn)知,也為近千種已知超富集植物的研究打開了新窗口。

圖為電子三維重構(gòu)技術(shù)顯示了粒徑為幾百納米的枝狀晶顆粒形貌。圖源:中國環(huán)境
該研究不僅揭示了植物對稀土的“解毒”與生物礦化機(jī)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(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,真正實現(xiàn)“邊修復(fù)、邊回收”的綠色循環(huán)模式。
參考來源
科普中國《我國科學(xué)家首次在植物中發(fā)現(xiàn)稀土成礦》
https://mp.weixin.qq.com/s/x2S2Y_FlBOAevlBlhApHFA
中國環(huán)境《植物體內(nèi)“長出”稀土礦?來看我國科學(xué)家的首次發(fā)現(xiàn)》
https://mp.weixin.qq.com/s/xoYMzBHY9TdSwVjlHCeFaQ
科普廣州《植物也能“造礦”?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》
https://mp.weixin.qq.com/s/rbHc3ajQCw58SM9_n4Oy_A
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