河北
（来源：中国环境报）
转自：中国环境报
中国科学院广州地球化学研究所朱建喜研究员团队和合作者在一种天然稀土超积累植物——乌毛蕨的蕨类植物体内，首次发现稀土元素在植物组织细胞间通过植物矿化作用，形成了一种名为“镧独居石”的磷酸盐矿物。这一发现为未来稀土资源的可持续利用提供了新路径，相关成果日前在线发表于国际学术期刊《环境科学与技术》。
朱建喜研究员团队观测到，乌毛蕨叶片的维管束和表皮层等组织中存在大量从土壤中吸收的稀土元素，会以纳米颗粒形式沉淀，并进一步结晶成“镧独居石”矿物。
稀土不是生命必须元素，其作用反而类似于重金属，即对植物有一定的生物毒害作用。“超积累植物富集且诱导稀土矿化的这一过程实际上是一种植物的自我保护机制，就像植物在体内‘打包封存’有毒物质，把可能伤害细胞的稀土离子，稳稳地锁进矿物结构中，实现稀土的钝化和自然‘解毒’。”朱建喜解释道。
值得注意的是，独居石是工业上重要的稀土矿石，主要在岩浆或热液活动等地质过程中形成，但植物在常规生命环境中合成独居石矿物还是首次发现。地质作用形成的独居石常伴生放射性的铀、钍元素，给开采与应用带来挑战。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”，几乎不含铀、钍元素，纯净、无辐射，展现出极具潜力的绿色提取前景。
“这一发现让我们重新审视了风化壳型稀土的成矿过程。”朱建喜表示，“自然界中的成矿过程通常是地质作用的结果，而这次我们在植物体内发现了稀土的生物成矿现象，这无疑是对传统成矿理论的重要补充。”
图为稀土元素在乌毛蕨组织内经生物矿化作用形成镧独居石（monazite-(La)）纳米多晶聚集体。受访者供图
朱建喜研究团队的何柳青博士研究生参与了整个研究过程。她解释，传统的稀土开采方式对环境生态影响较大，植物采矿则是一种更为环保的选择。“植物能够将土壤中的稀土富集到地上部分，我们只需采集植物的地上部分即可。这一过程大大降低了对环境的破坏。通过基因工程改造植物或从大自然中筛选出更多具有超积累能力的植物，有望进一步提高植物采矿的效率。”她表示。
“我们通过高分辨透射电子显微镜的原位表征方法，清晰地观察到植物结构中稀土的分布位置、赋存形式及所形成的矿物种类、晶体结构和微观形貌。”何柳青介绍道，“乌毛蕨体内的稀土元素在叶片的维管束和表皮层组织中，以几纳米到数十纳米大小的颗粒形式结晶，并通过‘自组装’进一步聚集结晶成数百纳米大小的镧独居石枝晶。这一发现首次揭示了稀土超积累植物中的稀土以纳米矿物形式赋存于植物体内。
“如果我们知道稀土的赋存形态，就能根据稀土形态提出更有针对性的提取工艺，从而减少走弯路。”何柳青表示，“如果从植物中直接提取能应用于工业的纳米独居石，这将大大减少稀土从开采提取到应用的工艺步骤和能耗。”
此次发现不仅为稀土资源的可持续利用提供了新思路，而且为污染土壤修复和稀土尾矿生态恢复提供了新途径。通过种植乌毛蕨等超积累植物，可以在修复污染土壤的同时，从植物体中回收高价值稀土，实现“边修复、边回收”的绿色循环模式。
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