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(duì)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)》。

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(huì)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(shí)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(shí)現(xiàn)稀土的鈍化和自然‘解毒’?！敝旖ㄏ步忉尩?。

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(shí)，從植物體中回收高價(jià)值稀土，真正實(shí)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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