綻放！重金屬之花

英國皮克區一片孤零零的舊鉛礦周圍，正在遠足的貝克（Alan Baker）被眼前密密麻麻的小白花迷住了。他蹲下來，仔細地打量它們。按理說，在這片被金屬嚴重污染的土地上，是沒有植物能存活的。但這些高山漆姑草（spring sandwort）不但沒有偃旗息鼓的意思，反而長得朝氣蓬勃。

那是45年前的事情了。正是與這片白花的邂逅，讓貝克對新的研究方向產生了興趣。當年二十出頭的他是倫敦帝國理工學院生物學系的學生。在那個時代，科學界普遍認為金屬和植物是難以共存的。貝克立刻意識到自己的發現很有價值。“我從小就對金屬非常著迷，對環保我也很感興趣。因此，我在讀博時選擇了研究植物在富金屬環境中的生長。”

植物采礦學

在1970年代早期，許多國家因采礦引發的環境問題已經非常嚴重。有不少研究者在尋找能在富金屬土壤上生長的草皮，希望用其掩蓋下面的污染問題。但貝克不想這樣做，他要找的不是遮羞布，而是能把金屬吸收進去，封鎖在葉片中的植物。他覺得，既然這些植物有這種能力，那干脆就用它們來“種金屬”吧。

如果用一個術語來概括這種做法，應該叫植物采礦學（Phytomining）。許多植物對金屬是沒有抵御能力的，如果土地被金屬污染的話，會嚴重影響上面農作物的生長。但是，有些植物天生就是吸金高手，它們可以在金屬對其造成傷害前，先將其吸走，并禁錮在自己體內。這些植物也叫“超富集生物”。只要它在干燥以后，每公斤能提取超過1000毫克金屬，這種植物就能躋身超富集生物的行列。

貝克認為，從這些植物上收獲金屬，“不僅能凈化因礦場污染而廢棄的土地，也能滿足全球對于金屬日益加大的胃口，給飛漲的金屬價格踩踩剎車。”在大西洋的另一頭，農學家錢尼（Rufus Chaney）跟貝克心有靈犀。錢尼當時在美國農業部 （USDA）工作，專門研究礦區和工廠土地的植物凈化法。

錢尼先用一些農作物（比如玉米）做過實驗，不是很成功，于是埋頭科學文獻中，希望找到一些靈感。地球化學家布魯克斯（Robert Brooks）和同事里福斯（Roger Reeves）的研究報告引起了錢尼的注意。這兩位知名科學家在太平洋新咯里多尼亞島上發現了一些植物，有非常強的鎳吸附能力。錢尼立刻想到，應該從這類熱愛“吸金”的植物身上入手。

1979年，錢尼在洛杉磯的研討會上介紹了自己的想法，并提出了植物采礦學的概念。坐在聽眾席里的貝克非常興奮。會后，兩人舉著啤酒杯，暢談對“吸金植物”的看法，并決定合作。之后，錢尼在美國繼續他的研究，貝克則全球穿梭，像個獵人一般追蹤對金屬有超強吸附力的植物。

貝克的運氣不錯，不論到哪里，他都有新的收獲。在菲律賓巴拉忘島時，他在一棵灌木上絆了一跤，發現這棵植物很特別。“它生長的土壤中，鎳含量不是一般的高。我們將這棵灌木的莖干砍了下來，亮綠色的汁液立刻噴涌而出。”經過測試，樹液里的鎳含量高達9%。貝克的團隊將這棵戰利品取名菲律賓油柑（Phyllanthus balgooyi），并帶了回去。

麻煩的專利

1992年，錢尼覺得植物采礦術已經到了成熟階段，可以在商業市場上實施并獲利了。他和貝克找到了馬里蘭大學帕克分校的安格（Scott Angle）、美國農業部的植物育種家李燕鳴（Yin-Ming Li），還有一家名為Viridian Environmental（下稱VE）的家族企業的贊助，開始研究推廣模式。VE公司是由休斯頓的內爾金律師家族所擁有的，他們負責為大范圍的試驗掏腰包，作為回報，試驗取得的技術和專利都歸他們所有。這也為植物采礦法后來發展時遇到的阻礙埋下了伏筆。

他們的操作思路其實并不復雜：先定位金屬富集的地塊，種植能大量吸取該金屬，并將其濃縮在枝葉里的植物，然后收割。只要將收割的植物放進熔爐或提煉廠中燃燒，變成灰燼，便可以提取該金屬了。提取的方法正是最有技術含量的部分：如何用最經濟的手段盡可能多地提取該金屬，只有擁有專利的人才知道。

到目前為止，有幾種金屬用植物采礦法提取是有利可圖的，比如鎳、鈷、鉈和黃金。其中，提取鎳的經濟價值最高。鎳是我們生活中極為常見的一種金屬，不銹鋼、電池、硬幣等都離不開它。污染土壤的鎳，主要歸功于農田施肥和工業廢水。比如，電鍍廠將廢水直接排入江河或滲入地下水后，農民用這些水灌溉就會將鎳帶入土壤。它的濃度達到一定量時，會影響番茄、馬鈴薯和水稻等的長勢，而綠色蔬菜和煙草中會有大量的鎳殘留。

能吸取鎳的超富集植物，目前發現的已經有近400種。其中堪稱勞模的是黃庭薺（yellow alyssums）。這是一種四季常青的灌木，原產于土耳其和東南歐洲的巴爾干山脈。它們葉子中的鎳含量高得能直接毒死動物。

1996年，貝克的團隊收集了庭薺類植物的種子，跟俄勒岡州大學的羅斯伯格（Richard Roseberg）、沃爾克（Van Volk）一道，將它們種在美國南俄勒岡州的一片高鎳試驗田里。為了讓黃庭薺吸收更多的鎳，他們用化肥調整了土壤中的其他元素，并用除草劑來控制雜草。

試驗很成功，這吸引了加拿大Inco礦業公司的眼球。當時，加拿大安大略省政府命令Inco公司將鎳冶煉廠污染的土地清理干凈，Inco立刻找上門來，請VE公司派人去科爾本港的冶煉廠上進行試驗。

試驗選取了十字花科的Alyssum murale和 Alyssum corsicum兩種庭薺。第一年，糟糕的土地排水讓它們遭受了真菌感染，庭薺大面積陣亡。研究者們改進了排水系統后，獲得了很好的收成，土壤的污染問題果然改善了。

那么，從收割下來的庭薺中能提取多少鎳呢？Inco公司將VE提供的500公斤庭薺灰，放進自己的冶煉廠里，只用幾分鐘時間就成功提煉出了100公斤的純鎳！

“這證明了植物采鎳法在商業上是完全可行的！”錢尼和同事們大受鼓舞，“只要土壤中鎳含量達到0.1%，用植物提取法就可以盈利了。而傳統采礦業中，礦石中的鎳含量至少要達到1%-1.5%才行。”

眼看銀子就要滾滾而來時，VE公司卻鬼使神差地拒之門外。2004年，Inco公司希望擴大合作范圍，遭到了拒絕。“他們占著自己的專利，等著Inco公司的兩年合約滿后，就啥也不干了。”錢尼抱怨。如今，VE公司似乎沒有在植物采礦法的商業開發上再邁進一步。是公司內部出現了分歧嗎？是這項技術本身有硬傷？還是商業推廣的條件仍不成熟？沒人能透露背后原因。直到截稿為止，該公司也沒有回復《南都周刊》記者的提問。

搖錢樹

幸好，關于植物采礦法的研究還是可以繼續的。只要不用于商業目的，采用這種方法提取金屬并沒有觸犯專利權的。而當2015年這項專利到期后，也許靠植物采礦法提取鎳的工廠會蓬勃發展起來。

原因很簡單，全球的高品位鎳礦一直在減少，而經濟復蘇帶來的鎳需求卻是胃口很大的。如今，采鎳業已經開始向熱帶地區進軍，比如菲律賓、印尼、巴黎、馬達加斯加和新咯里多尼亞等地。不幸的是，這些地方的鎳礦通常被厚厚的熱帶雨林覆蓋著。如果要將其開采出來，必須砍去所有的植物，挖出厚厚的土壤。

“更糟糕的是，這些鎳礦的品位并不高，鎳含量比較低，所以每年要開挖的土地是非常多的。”澳洲昆士蘭大學的環境科學家范德恩（Antony van der Ent）說。

可想而知，采礦業對環境造成的打擊是致命的。由于當地土壤肥度不高，復植綠化的成功率也很低，一般只能靠施加大量化肥，將原生和外來的植物混在一起種植。在印尼，范德恩和同事與很多農民交談過。這些農民都過著貧困的生活，莊稼在鎳污染嚴重的土地上長得并不好，所以他們只能到熱帶雨林中，靠砍伐焚燒植物的方法開墾出新農田。

范德恩認為，種植超富集植物會是很好的替代方案。它們一方面在富含錳、鐵和鎳的土壤上欣欣向榮，另一方面又能提煉出金屬，給當地人一些經濟回報，也能挽救部分熱帶雨林。為了尋找更多適合熱帶的超富集植物，范德恩一直在婆羅洲的叢林中穿梭。他將采集回來的標本用液氮保存起來，帶到日本，用最先進的X射線源同步回旋加速器進行分析，試圖解析里面的鎳的化學形態。

阿爾巴尼亞的巴尼（Aida Bani）也在做類似的事情。她是阿爾巴尼亞地拉那農業大學的學者，每年7月收獲季節，她就會采集足夠的庭薺類植物，帶到法國洛林大學的實驗室去分析。在阿爾巴尼亞首都地拉那附近，有著不少受鎳污染的農田。與其他地方不同的是，那里本來就生長著大量庭薺類植物，只是幾個世紀以來，農民們都把它們當野草，對其趕盡殺絕。如今，法國的研究團隊給農民們一筆錢，讓他們什么都不用干，只要對庭薺們睜只眼閉只眼，再將它們收割下來每年交給巴尼就行了。

這項計劃已經進行了五年，進展很不錯。“我們發現，每公頃土地上能提取的鎳已經從22.6公斤上升到了105公斤。”巴尼介紹。她們成功的秘訣在于使用適當的化肥，并用除草劑控制住其他野草。可惜的是，由于VE公司持有專利，當地農民還無法靠提取的鎳獲得商業回報。

如今，在法國政府的部分資助下，洛林大學已經啟動了一項名為Econick的植物采礦計劃，并瞄準了不少潛在的合作伙伴，比如法國的Soléo Services公司，后者希望在工業廢料上用植物來提取鎳。在印尼，法國礦業巨頭埃赫曼同樣在考慮用植物采礦法恢復當地生態。巴西政府農業研究所的安德拉德（Leide de Andrade）也透露，他們已經在巴西北部的礦區識別出了一百多種超富集植物，其中8%是非常有商業潛力的。

錢尼做夢都盼著這項專利早日到期。他希望其他礦業公司如Vale會接手這項技術，并將其推出市場。“我跟澳洲的好幾家煉金公司打過交道，它們最初對植物采礦法都非常感興趣。但是，由于專利的事，最終還是不了了之。”在他看來，大多數采礦公司都是相對保守的。要說服它們采用植物采礦法并不容易，除非看到了實實在在的好處。

植物煉金術

既然不少金屬都能被植物吸收，然后提取出來，用這種方法來提取黃金行不行呢？很可惜，黃金目前還沒有對應的超富集植物，因為它通常不溶于水，植物無法通過根系來吸收它。

但是，在特定的化學環境下，金也能產生一定的可溶性，這是新西蘭梅西大學的環境地理化學家安德森（Chris Anderson）發現的。他與幾位別國的專家一起，正致力于尋找能“種金子”的植物。

安德森在十五年前就嘗試過讓植物吸收黃金的實驗：

先尋找能快速生長，并擁有大量地表葉子的植物，比如芥菜、向日葵或煙草，將它們種植在含黃金的土壤中。舊金礦旁的廢料堆通常是理想的種植點。因為傳統采金法不可能百分百地將黃金淘出，可能會在周圍留有殘余。一旦植物長到最高時，用特殊的化學法將土壤中的黃金溶化，金離子便能借助植物的蒸騰作用，從根系隨著水分被吸收進植物內部，貯存在里面了。

“植物中的金是以納米粒子形式存在的，”安德森認為，“在一些需要用納米金粒子做觸媒的化學工業，這種提取法會比較有市場。”

但是，把金離子弄進植物里還算簡單，提取出來就不那么容易了。如果將植物焚燒，一些金會附著在灰燼上消失，這樣會帶來不少損耗。而且，要將附在灰燼中的黃金提取出來，需要大量的強酸，其運輸和操作過程都很危險。

“植物采金法法似乎不可能取代傳統淘金，它的價值更多在于修復采金業帶來的環境破壞。”安德森解釋。使黃金溶化的化學物質，同樣也能促進植物吸收土壤中其他金屬，比如汞、砷和銅。也就是說，在采用植物采金法的同時，也能凈化這些對環境有害的金屬。

目前，安德森正和印尼的研究者合作，向當地的淘金小作坊推廣這種植物采金法，以便減少淘金過程中造成的汞污染。

然而，科學界對這種采金法還有爭議。一些人懷疑它提取的黃金純度是否理想，也有人認為它本身同樣對環境造成危害。比如，用來讓金溶解的化學物質中包含氰化物和硫氰酸鹽（傳統采金業也會使用它們來讓黃金從礦巖中濾出），它們本身是毒性很強的物質。另一些人則反駁，硫代硫酸鈉也能使金溶化，只是效果差一些而已，但它不會造成那么大的環境問題。