顏李

古詩有云：春種一粒粟，秋收萬顆子。春天播種糧食作物，秋天收獲種子和果實(shí)，這是我們司空見慣的景象。但你有沒有見過會(huì)“結(jié)”出金子、鎳塊或鋰粒的植物呢？有一些科學(xué)家在種著這樣的植物。

會(huì)“吸金”的植物

我們知道，人和動(dòng)物的生長發(fā)育需要攝入一些金屬元素，但是這些元素一旦過量就會(huì)對(duì)我們?cè)斐啥竞?。其?shí)大多數(shù)植物也是如此，一些被重金屬污染過的土地常常是寸草不生的。但是，人們發(fā)現(xiàn)，有些植物有著“吸金”的特殊本領(lǐng)，它們不怕重金屬。

會(huì)“吸金”的植物不在少數(shù)，我國古代的農(nóng)學(xué)家就有一些發(fā)現(xiàn)：“山上有蔥，其下有銀;山上有薤，其下有金;山上有姜，下有銅錫?！边@些發(fā)現(xiàn)說明植物們對(duì)金屬元素的喜好并不相同。從1948年開始，世界各地的生態(tài)學(xué)家陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，某些植物可以從土壤中吸收并集聚鎳、鋅、鎘等金屬元素，其體內(nèi)金屬含量是其他植物的幾十上百倍，且它們?nèi)匀荒苷Ｉ睢：髞?，美國的生態(tài)學(xué)家布魯斯和貝克將這些植物起名為“超富集植物”。它們?yōu)楹尾慌轮亟饘倌兀?/p>

研究發(fā)現(xiàn)，不同的植物有不同的解毒策略。天藍(lán)遏藍(lán)菜是一種喜歡金屬鋅的植物，它的根部細(xì)胞具有許多的鋅離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。在缺鋅的土壤中，這些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白會(huì)大量表達(dá)，而在富鋅的土壤中，轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的功能會(huì)受到抑制。在庭薺等喜歡鎳元素的植物體內(nèi)，谷胱甘肽是必不可少的，它能與鎳元素結(jié)合成穩(wěn)定的化合物，從而減少鎳元素對(duì)植物體的傷害。而能大量吸收砷的蜈蚣草則會(huì)將砷元素封鎖在細(xì)胞液中，阻擋它進(jìn)入到細(xì)胞器中，這樣毒性就被“稀釋”了。

因?yàn)榫哂辛瞬慌轮亟饘俚谋绢I(lǐng)，在富含重金屬的地方，由于缺少競(jìng)爭(zhēng)，超富集植物能活得更好，因此尋找相應(yīng)的植物也成為挖礦人的一個(gè)妙招。比如，紅色石竹花是找金礦的好幫手，鈾元素會(huì)使紫云英的花朵變?yōu)闇\紅色，在生長有大量針茅草或者錦葵的地方很可能會(huì)有鎳礦等。

看植物如何采礦

除了給礦區(qū)“定位”外，其實(shí)超富集植物“采礦”也是一把好手。許多科學(xué)家現(xiàn)在就在從事這個(gè)環(huán)保采礦業(yè)。

植物采礦，顧名思義，就是在礦區(qū)中種下某種超富集植物，讓它從土壤中吸取礦物質(zhì)，我們?cè)侔阎参矬w內(nèi)的礦物質(zhì)提煉成礦物。

植物“采礦工”更加高效。在一些礦物元素含量低或者已經(jīng)被初步開采過的礦區(qū)，比如礦山的廢石堆、開采時(shí)被丟棄的土塊等，因?yàn)榻饘俸刻?，傳統(tǒng)的采礦手段沒法繼續(xù)富集和開采，就可以用上植物“采礦工”。

植物“采礦工”也更加節(jié)能環(huán)保。在傳統(tǒng)的礦山中，常常需要通過“刮地皮”的方式來挖出地下的礦物，在提取礦物的過程中，又需要大量的水、電力或化石能源來濃縮、提純礦物，而植物“采礦工”能很好地解決這些問題。

美國農(nóng)業(yè)部的農(nóng)學(xué)家魯弗斯·查尼首次嘗試種植庭薺來開采鎳礦。他帶領(lǐng)的實(shí)驗(yàn)小組發(fā)現(xiàn)，在一公頃含鎳量約0.2%的土地上種植庭薺，一年可以獲得100千克的鎳，而這些鎳不過是土壤中所有鎳的1/400。這樣一算，這門生意可謂是一本萬利，在這片土地上，植物“采礦工”可以工作400年。

等這些植物吸飽了土壤里的鎳，我們?cè)趺窗焰囂崛〕鰜砟?？最常用的方法是火烤，將植物晾干后，把它們燒成灰燼，灰燼中就富集了10%到20%的高純度鎳。將這些灰燼繼續(xù)送到冶煉廠加工或提煉，就可以制成鎳塊、鎳催化劑或其他化工產(chǎn)品。

愛爾蘭卡洛技術(shù)研究所的植物學(xué)家克里斯·安德森則通過種白菜來提取鋰。白菜是實(shí)驗(yàn)小組從34種植物中篩選出來的最擅長吸收鋰元素的植物，即使有其他植物存在時(shí)，白菜仍然能吸附最多鋰元素。當(dāng)研究人員在土壤中添加某些化學(xué)物質(zhì)時(shí)，鋰元素會(huì)被從土壤化合物中釋放出來，變成更易吸收的鋰離子，大大提高了白菜的吸收率。安德森從白菜中提取的鋰最終將被用于制成鋰電池。

自然界中的“吸金”植物還有很多。海洋中的海帶會(huì)吸收海水中的碘，我們可以從海帶燃燒后的灰燼中提煉出大量的碘;我們常吃的玉米，能夠富集土壤中的金元素，在金礦附近種植玉米，真的可以“點(diǎn)石成金”;有一種名叫紫甘信的牧草，它具有吸收鉭的特殊本領(lǐng)。鉭是一種抗腐蝕性和導(dǎo)電性都很好的金屬，但它常與另一種金屬元素鈮共生，分離很困難，用紫甘信來“開采”鉭，將很好地解決這個(gè)難題;向日葵吸收的鉀、黃藤草吸收的錫、煙草吸收的鋰等，它們體內(nèi)的金屬含量都達(dá)到了工業(yè)可提取的級(jí)別。

不僅有許多植物在被用作“采礦工”，超富集植物也是重金屬污染地區(qū)的“清潔工”。在種植幾輪超富集植物后，原先被污染的土地會(huì)得到凈化。四川大學(xué)的環(huán)境學(xué)家侯伶龍等人通過種植魚腥草來吸附土壤中的有毒重金屬——鎘。魚腥草是一種根系發(fā)達(dá)、生長快且分布地域廣的植物，它可以很好地修復(fù)土壤中的鎘污染。

如何判斷一種植物是否勝任“采礦”和“清潔”工作呢？不需要查閱文獻(xiàn)，只要用特定的試紙測(cè)試植物汁液中是否含有金屬，或用手持X射線熒光儀在野外實(shí)地測(cè)量植物中金屬的濃度。當(dāng)確認(rèn)植物體內(nèi)金屬含量達(dá)到可用于吸附的標(biāo)準(zhǔn)后，再找出它富集的金屬種類就可以確定它的用處了。

你看，種下植物，還真能“長出”金子。

（劉誼人摘自《科學(xué)之謎》2020年第10期）