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我国科学家首次在蕨类植物中发现稀土成矿现象
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我国科学家首次在蕨类植物中发现稀土成矿现象 植物也能“造矿”？近日，这一疑问有了新答案。中国科学院广州地球化学研究所研究员朱建喜团队首次在天然植物中发现了稀土元素的生物成矿现象。11月5日，相关成果在线发表于《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）。 “通常，稀土矿物主要形成于岩浆或热液活动等地质过程，且需要较高的温度环境。”论文通讯作者朱建喜向《中国科学报》介绍：“我们在一种名为‘乌毛蕨’的蕨类植物体内，不仅检测到大量富集的稀土元素，还首次观测到这些稀土元素在植物组织细胞间‘自我组装’，形成了名为‘镧独居石[Monazite-（La）]’的矿物。” 稀土元素在乌毛蕨中生物矿化为独居石纳米多晶聚集体。研究团队供图 稀土元素素有“工业维生素”之称，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。然而，传统稀土开采方式往往会对生态环境造成严重破坏。那么，是否存在更清洁、更可持续的稀土获取途径呢？大自然或许早已给出了线索。 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”，能够高效吸收并浓缩环境中分散的稀土元素。研究显示，乌毛蕨从土壤中吸收的稀土元素，会在其叶片的维管束和表皮组织中以纳米颗粒形式沉淀，并进一步结晶成磷酸盐稀土矿物。这一过程实际上是植物的一种自我保护机制，就像植物在体内“打包封存”有毒物质，将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，这给其开采与应用带来了诸多挑战。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”，具有纯净、无辐射的特点，展现出极具潜力的绿色提取前景。 过去，人们已知微生物和动物能在体内“造矿”，例如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等。但植物界的“矿物制造能力”此前一直被低估，已知的仅有少数几种，如方解石和草酸钙石等钙质晶体以及植硅体。此次在乌毛蕨中发现稀土成矿现象，不仅刷新了人类对植物矿物形成机制的认知，也为近千种已知超富集植物的研究开辟了新方向。 该研究成果不仅揭示了植物对稀土的“解毒”与矿化机制，更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。 相关论文信息：https://doi.org/10.1021/acs.est.5c09617 |
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