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2025-11-17 0
稀土行业迎来重大发现。
前不久,中科院广州地球化学研究所宣布,在一种蕨类植物中首次确认了稀土矿的赋存形态。植物也能成矿,而且是稀土矿——不得不说,我们不仅是基建狂魔,更是稀土领域的探索先锋。
这一发现对稀土行业将产生怎样的影响?值得深入探讨。
首先说说这次发现的核心内容。大家都知道,微生物和动物可在体内造矿,比如趋磁细菌能形成纳米磁铁矿,贝壳和珊瑚可沉积形成方解石与文石,动物的牙齿和骨骼中也含有矿化的磷灰石等。
这些现象在生物学界已被广泛研究和证实。
植物同样具备造矿能力。截至目前,全球已鉴定出774种可造矿的植物,其中85.7%涉及关键金属,大部分与镍相关,令人振奋的是,有22种植物与稀土相关。
但长期以来,人类对稀土元素在植物中的具体矿化形态并不清楚,仅存在一些近似的化学推论。
此次地球化学所的研究人员首次明确了稀土元素在植物体内的赋存形态,为从植物体中提取稀土提供了直接学术指导。
团队通过前期调研,最终锁定乌毛蕨这种蕨类植物作为研究样本,这类植物在学术上被称为超积累植物。
所谓超积累植物,是指能在土壤中超量吸收和积累重金属的植物,其体内重金属含量可达普通植物的100倍以上,自身生长却不受影响。
镍、镉、锌等重金属可被这类植物的根系大量吸收,通过蒸腾拉力运输到叶片等地上部分。需要注意的是,“超积累”概念主要针对重金属,轻金属在植物体内通常维持正常生理水平,不会远超普通植物。
有人会问,植物为何会专门大量吸收重金属?这是植物进化的结果。经过不同科属中多次基因突变,部分植物形成了对富含重金属土壤的耐受性,生存竞争力随之增强。无法耐受重金属的植物会在特定区域被自然淘汰,而耐受型植物则得以生存繁殖。
这类植物从根系吸收重金属并运输到地上部分存储于叶片,是为了在叶片老化掉落时将重金属排出,降低体内毒素积累。同时,叶片中沉积的大量重金属能形成化学防御,干扰昆虫消化系统,避免被动物取食。
简言之,超积累植物对重金属的超量积累是其核心特性,这让它们成为天然的元素收集器。但需明确,超积累植物对重金属的吸收具有生理选择性。重金属是人类的划分方式,对植物而言,特定植物的根系存在特定转运蛋白,仅对某些特定离子有较强亲和力,并非所有重金属都会被大量吸收。
理解这一点,就能读懂此次地球化学研究成果的关键价值。
科研人员正是基于超积累植物的特殊作用,致力于寻找可超量积累稀土的植物。本次研究发现,乌毛蕨不仅能从表土中大量富集稀土元素,还能诱导稀土在体内特定部位矿化为化学性质更稳定的磷酸盐稀土矿物。
这种过程类似于将有毒性的稀土离子“封装”进矿物结构,实现钝化与解毒,这就是所谓的“植物稀土矿”。进一步研究显示,乌毛蕨的叶脉、维管束、栅栏组织及表皮层等部位,均能检测到纳米级的多晶镧独居石。
镧是稀土元素的一种磷酸盐矿物形态,这种在植物细胞外部区域形成的结晶,是人类首次在植物中发现的稀土结晶成矿现象。此次研究不仅发现了镧的磷酸盐结晶,还检测到钍、钕、铈、铀等轻稀土元素,以及少量重稀土,其中镧的含量最高。
这一发现对稀土行业意义非凡。
多数人可能不了解,稀土行业并非“绿色产业”。目前地质成因形成的稀土矿主要分为岩石矿和离子吸附型矿。岩石矿中通常伴生显著的放射性元素,如钍、铀等,独居石、氟碳铈矿等稀土矿的开发工序复杂,需专门处理放射性元素。
离子吸附型矿的放射性元素相对较少,但其萃取工艺存在明显污染特性。而通过植物提取稀土,将催生一种纯绿色的开采方式——种植这类植物可将地质矿中的稀土转移到植物体内成矿,从植物中提取稀土能避免高能耗和重污染,还有望降低萃取成本。
中国在稀土行业占据绝对优势地位,成本降低无疑将提升经济效益,在美日澳主导的稀土产业链竞争中,也将掌握更充足的价格筹码。更重要的价值在于,这一技术为尾矿修复回收和低品位矿开发利用提供了新路径。
尾矿是开采后的矿渣,稀土含量低但矿区往往已严重污染破坏,种植超积累植物可在修复生态的同时,回收零散矿物。低品位矿指稀土含量极低、传统视角下无开发价值的矿区,包括因过度开采导致品位骤降的尾矿,植物采矿技术能让这些低品位矿床产生经济价值。
这意味着,一旦技术和政策条件成熟,可开采稀土储备量将大幅增加,背后的战略价值不言而喻。不难想象,未来可能出现稀土“种植基地”,大规模培育这类植物并定期收割回收稀土,效率远高于从硬盘中回收,且成本低于日本提出的海底稀土开采方案——陆地运营的可行性和经济性更突出。
有人会问,这些植物的稀土富集量究竟有多少,是否具备实际经济价值?根据论文中的浓度测定,乌毛蕨体内的稀土元素主要富集在叶片,其次是根系和叶柄。以乌毛蕨为例,其叶片干重的稀土浓度达1735微克/克。
土壤中的稀土总浓度与根系基本持平,约为530微克/克,仅叶片的稀土浓度就达到土壤的3.3倍;若仅看轻稀土含量,估算富集倍数可达4倍以上,充分证明乌毛蕨对稀土的强大富集能力。需要说明的是,用于对比的土壤浓度已属于低品位矿土壤水平。
土壤中稀土浓度与植物富集倍数通常呈负相关,即土壤稀土浓度越低,植物的富集倍数可能越高,这为低品位矿开发利用提供了直接技术指导。
此外,乌毛蕨并非稀土富集能力最强的超积累植物,部分植物的稀土富集浓度可达7000微克/克,植物采矿技术在稀土领域的应用前景广阔。
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