这树流出的是金属？还可以给新能源汽车发电？

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1月前

来源 | 把科学带回家（ID：steamforkids）

撰文 | Ziv

审校 | Skin

上世纪70年代，人们发现太平洋一座小岛上有种神奇的树。当它的树皮被割开，里面就会流出颜色像绿松石一样的汁液。

生长在新喀里多尼亚的一种树Pycnandra acuminata，它能流出鲜艳的蓝绿色汁液（图片来源：Atony van der Ent）

科学家发现，这种汁液中有高达25%的镍，他们认为，这可能是植物用来抵御昆虫侵害的一种策略。

来自昆士兰大学的Atony van der Ent博士是专门研究这种植物的人之一，他说这种树现在只在这片残存的古老热带雨林里还能发现。

一般的植物很难在镍这类重金属含量超标的地方生存，更别提把它们富集在自己的身体组织里了。

而这种植物能把对其他大多数植物来说有毒的金属吸收到自己的树干、树叶甚至种子里面。

组织中含有大量镍的化合物，让树的汁液呈现绿松石一样的颜色（图片来源：narido）

从那时起，人们又陆续发现了其他能富集金属的植物，它们被称为“超积累植物”。

对于van der Ent博士来说，研究那种“绿汁植物”并不容易，因为它们的生长速度非常慢。

“它们可能要花上几十年才能开花结果。”van der Ent博士说。而且这种植物目前还受到各种威胁，随着采矿、伐木范围的扩大以及森林火灾，这些树的生存空间越来越小。

右边的绿色标志是发现Pycnandra acuminata树的位置（图片来源：Google map）

科学家还不明白这种“绿汁树”究竟如何进化出了能富集浓度如此之高的镍的能力，以适应这片恶劣的土壤，但他们认为这并不是人为干扰的结果。

“不同种群的超积累植物已经进化了很多次，时间跨越数百万年，也就是说，它们原本就生长在富含金属的土壤中。”van der Ent博士说。

尽管如此，人们还是看到了这些植物在修复受到金属或有机化合物污染的土壤方面的潜力。

植物修复的过程（图片来源：wiki）

对于大多数植物而言，金属元素主要富集在它们的根部。然而，在超积累植物当中，叶子中金属浓异常高，而根部却低得多。

科学家认为，这是因为它们通过某种方式将金属元素从根部转移到了叶子，从而保护根部免受金属毒性的伤害。

这些植物叶子中金属的含量较高，还可以让食草动物以及有害昆虫、病原体别来沾边。

超积累植物可以用这种方法从环境中浓缩有害化合物，然后再将其分解为各种更小的化合物，并且不会造成额外的污染。

也有很多植物修复被用于吸收土壤中的重金属污染，比如镉、铅等元素。

一些植物可以将金属，如铜和锌，移动到根部，然后继续向叶片中转移，从而从土壤中去除（图片来源：wiki）

不过在吸收重金属时，植物并不能将它们进一步分解，因此在接下来的处理过程中需要更谨慎，不能让这些植物再被做成食物或者化妆品之类的消费品。

恰恰是这种特性，让超积累植物有了另一种就业方向：去当矿工。

简单来说，植物采矿就是等植物成熟后，将其采摘，然后再经过干燥、焚烧和加工过程，回收目标金属。

一些能提取某种金属的植物和它们的产物（图片来源：参考资料[9]）

美国矿务局（现在已经废除）曾经在内华达州使用一种可以富集镍的超积累植物进行了首次植物采矿试验。试验在镍含量为0.35%的土壤中开展，这种含量远远不值得用传统采矿技术来开采。

结果表明，植物采矿每公顷可以生产100公斤镍，相当于1万元左右的收益，回报与其他经济作物相比毫不逊色。

在van der Ent博士的研究中，还提到由于富含金属的土壤很难让小麦或水稻等粮食作物提高产量，植物采矿可以作为一种可行的替代方案，给当地带来更好的经济效益。

“植物采矿并不会取代粮食作物，而是作为一种暂时的种植方案，可以等土壤质量改善后，再种植粮食作物。”van der Ent说。

一些植物矿工在澳大利亚采矿（图片来源：参考资料[9]）

对于新能源转型来说，这是一件值得期待的事。电动汽车等绿色科技正在以前所未有的速度发展，新能源电池需要的钴、镍也在超积累植物可以采集的金属之列。

一些科学家认为植物采矿能富集到比土壤中浓度高出几个数量级的镍，杂质也要少得多。植物采矿对环境的破坏也比传统采矿要小，再加上可以顺便修复被金属污染的土壤，这种采矿方式未来可期。

尽管目前已经有大量成功试验，但科学家表示植物采矿还难以商业化，需要进行大规模试运营来进行风险评估，还要综合分析植物采矿的盈利能力。

从生物提取物（左）到高价值镍化合物或纯镍（右）（图片来源：参考资料[10]）

van der Ent也表示，只有叶片干物质中镍含量超过一定比例的植物才具有商业种植意义。

“并非所有植物都适合采矿，要使它成为可行方案，需要提高总体产量和金属富集比例。”

还有另一个限制植物采矿的条件，就是这些超积累植物通常不是高产植物。一些植物对气候要求很苛刻，还有些生长缓慢，它们都不太适合走向商业。

科研人员目前仍在寻找解决办法，帮助植物矿工们正式上岗。

之前有科学家总结了可以特定采集某种矿物的超积累植物，其中有种芥菜（Brassica juncea）可以采集黄金，推荐大家种这个。

就是做芥末那种（图片来源：alliance for science）

参考资料：

[1]https://theintelligentminer.com/2021/12/09/how-to-grow-metals-using-plants/

[2]https://www.bbc.com/news/science-environment-45398434

[3]https://www.techwalker.com/2020/0906/3128742.shtml

[4]https://en.wikipedia.org/wiki/Pycnandra_acuminata

[5]https://en.wikipedia.org/wiki/Hyperaccumulator

[6]https://en.wikipedia.org/wiki/Phytoremediation

[7]https://en.wikipedia.org/wiki/Phytomining

[8]https://singularityhub.com/2024/03/28/these-plants-could-mine-crucial-battery-materials-from-the-soil-with-their-roots/

[9]Antony van der Ent, Anita Parbhakar-Fox, Peter D. Erskine,Treasure from trash: Mining critical metals from waste and unconventional sources,Science of The Total Environment,Volume 758,2021,https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143673.

[10]Environ. Sci. Technol. 2015, 49, 8, 4773-4780

本文转载自公众号“把科学带回家”（ID：steamforkids）

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来源：环球科学

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