植物“采礦工”， 你值得擁有

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，這是我們司空見慣的景象。但你有沒有見過會“結”出金子、鎳塊或鋰粒的植物呢？有一些科學家在種著這樣的植物。

會“吸金”的植物

我們知道，人和動物的生長發育需要攝入一些金屬元素，但是這些元素一旦過量就會對我們造成毒害。其實大多數植物也是如此，一些被重金屬污染過的土地常常是寸草不生的。但是，人們發現，有些植物有著“吸金”的特殊本領，它們不怕重金屬。

會“吸金”的植物不在少數，我國古代的農學家就有一些發現：“山上有蔥，其下有銀;山上有薤，其下有金;山上有姜，下有銅錫。”這些發現說明植物們對金屬元素的喜好并不相同。從1948年開始，世界各地的生態學家陸續發現，某些植物可以從土壤中吸收并集聚鎳、鋅、鎘等金屬元素，其體內金屬含量是其他植物的幾十上百倍，且它們仍然能正常生活。后來，美國的生態學家布魯斯和貝克將這些植物起名為“超富集植物”。它們為何不怕重金屬呢？

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

因為具有了不怕重金屬的本領，在富含重金屬的地方，由于缺少競爭，超富集植物能活得更好，因此尋找相應的植物也成為挖礦人的一個妙招。比如，紅色石竹花是找金礦的好幫手，鈾元素會使紫云英的花朵變為淺紅色，在生長有大量針茅草或者錦葵的地方很可能會有鎳礦等。

看植物如何采礦

除了給礦區“定位”外，其實超富集植物“采礦”也是一把好手。許多科學家現在就在從事這個環保采礦業。

植物采礦，顧名思義，就是在礦區中種下某種超富集植物，讓它從土壤中吸取礦物質，我們再把植物體內的礦物質提煉成礦物。

植物“采礦工”更加高效。在一些礦物元素含量低或者已經被初步開采過的礦區，比如礦山的廢石堆、開采時被丟棄的土塊等，因為金屬含量太低，傳統的采礦手段沒法繼續富集和開采，就可以用上植物“采礦工”。

植物“采礦工”也更加節能環保。在傳統的礦山中，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。

美國農業部的農學家魯弗斯·查尼首次嘗試種植庭薺來開采鎳礦。他帶領的實驗小組發現，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，我們怎么把鎳提取出來呢？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品。

愛爾蘭卡洛技術研究所的植物學家克里斯·安德森則通過種白菜來提取鋰。白菜是實驗小組從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，白菜仍然能吸附最多鋰元素。當研究人員在土壤中添加某些化學物質時，鋰元素會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。鉭是一種抗腐蝕性和導電性都很好的金屬，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，它們體內的金屬含量都達到了工業可提取的級別。

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的“清潔工”。在種植幾輪超富集植物后，原先被污染的土地會得到凈化。四川大學的環境學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達、生長快且分布地域廣的植物，它可以很好地修復土壤中的鎘污染。

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，只要用特定的試紙測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地測量植物中金屬的濃度。當確認植物體內金屬含量達到可用于吸附的標準后，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《科學之謎》2020年第10期）