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| 我国科学家首次发现天然稀土超积累植物 |
| 加入时间：2025-11-26 来源：中国环境报 作者：文雯 |
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中国科学院广州地球化学研究所研究员朱建喜研究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》。
发现“生物独居石”
稀土元素被誉为“工业维生素”，是人工智能、新能源、国防等重点领域不可或缺的核心战略资源。然而，传统稀土矿物的开采往往伴随着严重的生态环境破坏，如土壤污染、水土流失和生物多样性减少等问题。因此，寻找更清洁、更可持续的稀土获取方式成为科研领域的重要课题。
朱建喜研究团队观测到，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。“而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。”
朱建喜研究团队的博士研究生何柳青参与了整个研究过程。她告诉记者：“此次发现不仅为稀土超积累植物的研究打开新窗口，还可为其他近千种如镍、锰超积累植物的研究提供新的研究方向，为未来稀土和关键金属资源的可持续利用打开思路。”
何柳青进一步解释，传统的稀土开采方式对生态环境影响较大，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。”她说道。此外，何柳青提到，植物采矿的效率虽然目前还不高，但其潜力巨大。“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，我们有望进一步提高植物采矿的效率。”她表示。
为稀土资源的可持续利用提供新思路
发现乌毛蕨体内的稀土生物成矿现象并非易事。研究团队在筛选具有超积累能力的植物时，经历了漫长的过程。他们首先在稀土矿上考察了多种生长特征良好的植物，并通过化学检测筛选出对稀土富集能力强的乌毛蕨。然而，筛选出具有超积累能力的植物只是第一步。研究团队还需要深入了解这些植物为什么能够富集稀土，以及稀土在植物体内的具体赋存形式。
“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。了解稀土的生物成矿机制和赋存状态，能够为日后提取稀土提供重要参考和依据。”
“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。
“这一发现的意义不仅在于稀土的提取，更在于对环境保护的贡献。”朱建喜表示，“通过植物采矿，我们可以减少对传统稀土矿开采的依赖，降低对环境的破坏，实现稀土资源的可持续利用。”
何柳青也认为，植物采矿的潜力巨大。“虽然目前植物采矿的效率还不高，但随着科技的进步和研究的深入，我们有信心提高植物采矿的效率，为实现稀土资源的绿色可持续利用作出更大贡献。”
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