绽放!重金属之花

来源 :南都周刊 | 被引量 : 0次 | 上传用户:XM201314
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  英国皮克区一片孤零零的旧铅矿周围,正在远足的贝克(Alan Baker)被眼前密密麻麻的小白花迷住了。他蹲下来,仔细地打量它们。按理说,在这片被金属严重污染的土地上,是没有植物能存活的。但这些高山漆姑草(spring sandwort)不但没有偃旗息鼓的意思,反而长得朝气蓬勃。
  那是45年前的事情了。正是与这片白花的邂逅,让贝克对新的研究方向产生了兴趣。当年二十出头的他是伦敦帝国理工学院生物学系的学生。在那个时代,科学界普遍认为金属和植物是难以共存的。贝克立刻意识到自己的发现很有价值。“我从小就对金属非常着迷,对环保我也很感兴趣。因此,我在读博时选择了研究植物在富金属环境中的生长。”

植物采矿学


  在1970年代早期,许多国家因采矿引发的环境问题已经非常严重。有不少研究者在寻找能在富金属土壤上生长的草皮,希望用其掩盖下面的污染问题。但贝克不想这样做,他要找的不是遮羞布,而是能把金属吸收进去,封锁在叶片中的植物。他觉得,既然这些植物有这种能力,那干脆就用它们来“种金属”吧。
  如果用一个术语来概括这种做法,应该叫植物采矿学(Phytomining)。许多植物对金属是没有抵御能力的,如果土地被金属污染的话,会严重影响上面农作物的生长。但是,有些植物天生就是吸金高手,它们可以在金属对其造成伤害前,先将其吸走,并禁锢在自己体内。这些植物也叫“超富集生物”。只要它在干燥以后,每公斤能提取超过1000毫克金属,这种植物就能跻身超富集生物的行列。
  贝克认为,从这些植物上收获金属,“不仅能净化因矿场污染而废弃的土地,也能满足全球对于金属日益加大的胃口,给飞涨的金属价格踩踩刹车。”在大西洋的另一头,农学家钱尼(Rufus Chaney)跟贝克心有灵犀。钱尼当时在美国农业部 (USDA)工作,专门研究矿区和工厂土地的植物净化法。
  钱尼先用一些农作物(比如玉米)做过实验,不是很成功,于是埋头科学文献中,希望找到一些灵感。地球化学家布鲁克斯(Robert Brooks)和同事里福斯(Roger Reeves)的研究报告引起了钱尼的注意。这两位知名科学家在太平洋新咯里多尼亚岛上发现了一些植物,有非常强的镍吸附能力。钱尼立刻想到,应该从这类热爱“吸金”的植物身上入手。
  1979年,钱尼在洛杉矶的研讨会上介绍了自己的想法,并提出了植物采矿学的概念。坐在听众席里的贝克非常兴奋。会后,两人举着啤酒杯,畅谈对“吸金植物”的看法,并决定合作。之后,钱尼在美国继续他的研究,贝克则全球穿梭,像个猎人一般追踪对金属有超强吸附力的植物。
  贝克的运气不错,不论到哪里,他都有新的收获。在菲律宾巴拉忘岛时,他在一棵灌木上绊了一跤,发现这棵植物很特别。“它生长的土壤中,镍含量不是一般的高。我们将这棵灌木的茎干砍了下来,亮绿色的汁液立刻喷涌而出。”经过测试,树液里的镍含量高达9%。贝克的团队将这棵战利品取名菲律宾油柑(Phyllanthus balgooyi),并带了回去。

麻烦的专利


  1992年,钱尼觉得植物采矿术已经到了成熟阶段,可以在商业市场上实施并获利了。他和贝克找到了马里兰大学帕克分校的安格(Scott Angle)、美国农业部的植物育种家李燕鸣(Yin-Ming Li),还有一家名为Viridian Environmental(下称VE)的家族企业的赞助,开始研究推广模式。VE公司是由休斯顿的内尔金律师家族所拥有的,他们负责为大范围的试验掏腰包,作为回报,试验取得的技术和专利都归他们所有。这也为植物采矿法后来发展时遇到的阻碍埋下了伏笔。
  他们的操作思路其实并不复杂:先定位金属富集的地块,种植能大量吸取该金属,并将其浓缩在枝叶里的植物,然后收割。只要将收割的植物放进熔炉或提炼厂中燃烧,变成灰烬,便可以提取该金属了。提取的方法正是最有技术含量的部分:如何用最经济的手段尽可能多地提取该金属,只有拥有专利的人才知道。
  到目前为止,有几种金属用植物采矿法提取是有利可图的,比如镍、钴、铊和黄金。其中,提取镍的经济价值最高。镍是我们生活中极为常见的一种金属,不锈钢、电池、硬币等都离不开它。污染土壤的镍,主要归功于农田施肥和工业废水。比如,电镀厂将废水直接排入江河或渗入地下水后,农民用这些水灌溉就会将镍带入土壤。它的浓度达到一定量时,会影响番茄、马铃薯和水稻等的长势,而绿色蔬菜和烟草中会有大量的镍残留。
  能吸取镍的超富集植物,目前发现的已经有近400种。其中堪称劳模的是黄庭荠(yellow alyssums)。这是一种四季常青的灌木,原产于土耳其和东南欧洲的巴尔干山脉。它们叶子中的镍含量高得能直接毒死动物。
  1996年,贝克的团队收集了庭荠类植物的种子,跟俄勒冈州大学的罗斯伯格(Richard Roseberg)、沃尔克(Van Volk)一道,将它们种在美国南俄勒冈州的一片高镍试验田里。为了让黄庭荠吸收更多的镍,他们用化肥调整了土壤中的其他元素,并用除草剂来控制杂草。
  试验很成功,这吸引了加拿大Inco矿业公司的眼球。当时,加拿大安大略省政府命令Inco公司将镍冶炼厂污染的土地清理干净,Inco立刻找上门来,请VE公司派人去科尔本港的冶炼厂上进行试验。
  试验选取了十字花科的Alyssum murale和 Alyssum corsicum两种庭荠。第一年,糟糕的土地排水让它们遭受了真菌感染,庭荠大面积阵亡。研究者们改进了排水系统后,获得了很好的收成,土壤的污染问题果然改善了。
  那么,从收割下来的庭荠中能提取多少镍呢?Inco公司将VE提供的500公斤庭荠灰,放进自己的冶炼厂里,只用几分钟时间就成功提炼出了100公斤的纯镍!   “这证明了植物采镍法在商业上是完全可行的!”钱尼和同事们大受鼓舞,“只要土壤中镍含量达到0.1%,用植物提取法就可以盈利了。而传统采矿业中,矿石中的镍含量至少要达到1%-1.5%才行。”
  眼看银子就要滚滚而来时,VE公司却鬼使神差地拒之门外。2004年,Inco公司希望扩大合作范围,遭到了拒绝。“他们占着自己的专利,等着Inco公司的两年合约满后,就啥也不干了。”钱尼抱怨。如今,VE公司似乎没有在植物采矿法的商业开发上再迈进一步。是公司内部出现了分歧吗?是这项技术本身有硬伤?还是商业推广的条件仍不成熟?没人能透露背后原因。直到截稿为止,该公司也没有回复《南都周刊》记者的提问。

摇钱树


  幸好,关于植物采矿法的研究还是可以继续的。只要不用于商业目的,采用这种方法提取金属并没有触犯专利权的。而当2015年这项专利到期后,也许靠植物采矿法提取镍的工厂会蓬勃发展起来。
  原因很简单,全球的高品位镍矿一直在减少,而经济复苏带来的镍需求却是胃口很大的。如今,采镍业已经开始向热带地区进军,比如菲律宾、印尼、巴黎、马达加斯加和新咯里多尼亚等地。不幸的是,这些地方的镍矿通常被厚厚的热带雨林覆盖着。如果要将其开采出来,必须砍去所有的植物,挖出厚厚的土壤。
  “更糟糕的是,这些镍矿的品位并不高,镍含量比较低,所以每年要开挖的土地是非常多的。”澳洲昆士兰大学的环境科学家范德恩(Antony van der Ent)说。
  可想而知,采矿业对环境造成的打击是致命的。由于当地土壤肥度不高,复植绿化的成功率也很低,一般只能靠施加大量化肥,将原生和外来的植物混在一起种植。在印尼,范德恩和同事与很多农民交谈过。这些农民都过着贫困的生活,庄稼在镍污染严重的土地上长得并不好,所以他们只能到热带雨林中,靠砍伐焚烧植物的方法开垦出新农田。
  范德恩认为,种植超富集植物会是很好的替代方案。它们一方面在富含锰、铁和镍的土壤上欣欣向荣,另一方面又能提炼出金属,给当地人一些经济回报,也能挽救部分热带雨林。为了寻找更多适合热带的超富集植物,范德恩一直在婆罗洲的丛林中穿梭。他将采集回来的标本用液氮保存起来,带到日本,用最先进的X射线源同步回旋加速器进行分析,试图解析里面的镍的化学形态。
  阿尔巴尼亚的巴尼(Aida Bani)也在做类似的事情。她是阿尔巴尼亚地拉那农业大学的学者,每年7月收获季节,她就会采集足够的庭荠类植物,带到法国洛林大学的实验室去分析。在阿尔巴尼亚首都地拉那附近,有着不少受镍污染的农田。与其他地方不同的是,那里本来就生长着大量庭荠类植物,只是几个世纪以来,农民们都把它们当野草,对其赶尽杀绝。如今,法国的研究团队给农民们一笔钱,让他们什么都不用干,只要对庭荠们睁只眼闭只眼,再将它们收割下来每年交给巴尼就行了。
  这项计划已经进行了五年,进展很不错。“我们发现,每公顷土地上能提取的镍已经从22.6公斤上升到了105公斤。”巴尼介绍。她们成功的秘诀在于使用适当的化肥,并用除草剂控制住其他野草。可惜的是,由于VE公司持有专利,当地农民还无法靠提取的镍获得商业回报。
  如今,在法国政府的部分资助下,洛林大学已经启动了一项名为Econick的植物采矿计划,并瞄准了不少潜在的合作伙伴,比如法国的Soléo Services公司,后者希望在工业废料上用植物来提取镍。在印尼,法国矿业巨头埃赫曼同样在考虑用植物采矿法恢复当地生态。巴西政府农业研究所的安德拉德(Leide de Andrade)也透露,他们已经在巴西北部的矿区识别出了一百多种超富集植物,其中8%是非常有商业潜力的。
  钱尼做梦都盼着这项专利早日到期。他希望其他矿业公司如Vale会接手这项技术,并将其推出市场。“我跟澳洲的好几家炼金公司打过交道,它们最初对植物采矿法都非常感兴趣。但是,由于专利的事,最终还是不了了之。”在他看来,大多数采矿公司都是相对保守的。要说服它们采用植物采矿法并不容易,除非看到了实实在在的好处。

植物炼金术


  既然不少金属都能被植物吸收,然后提取出来,用这种方法来提取黄金行不行呢?很可惜,黄金目前还没有对应的超富集植物,因为它通常不溶于水,植物无法通过根系来吸收它。
  但是,在特定的化学环境下,金也能产生一定的可溶性,这是新西兰梅西大学的环境地理化学家安德森(Chris Anderson)发现的。他与几位别国的专家一起,正致力于寻找能“种金子”的植物。
  安德森在十五年前就尝试过让植物吸收黄金的实验:
  先寻找能快速生长,并拥有大量地表叶子的植物,比如芥菜、向日葵或烟草,将它们种植在含黄金的土壤中。旧金矿旁的废料堆通常是理想的种植点。因为传统采金法不可能百分百地将黄金淘出,可能会在周围留有残余。一旦植物长到最高时,用特殊的化学法将土壤中的黄金溶化,金离子便能借助植物的蒸腾作用,从根系随着水分被吸收进植物内部,贮存在里面了。
  “植物中的金是以纳米粒子形式存在的,”安德森认为,“在一些需要用纳米金粒子做触媒的化学工业,这种提取法会比较有市场。”
  但是,把金离子弄进植物里还算简单,提取出来就不那么容易了。如果将植物焚烧,一些金会附着在灰烬上消失,这样会带来不少损耗。而且,要将附在灰烬中的黄金提取出来,需要大量的强酸,其运输和操作过程都很危险。
  “植物采金法法似乎不可能取代传统淘金,它的价值更多在于修复采金业带来的环境破坏。”安德森解释。使黄金溶化的化学物质,同样也能促进植物吸收土壤中其他金属,比如汞、砷和铜。也就是说,在采用植物采金法的同时,也能净化这些对环境有害的金属。
  目前,安德森正和印尼的研究者合作,向当地的淘金小作坊推广这种植物采金法,以便减少淘金过程中造成的汞污染。
  然而,科学界对这种采金法还有争议。一些人怀疑它提取的黄金纯度是否理想,也有人认为它本身同样对环境造成危害。比如,用来让金溶解的化学物质中包含氰化物和硫氰酸盐(传统采金业也会使用它们来让黄金从矿岩中滤出),它们本身是毒性很强的物质。另一些人则反驳,硫代硫酸钠也能使金溶化,只是效果差一些而已,但它不会造成那么大的环境问题。
其他文献
洪启  诗人、歌手。1973年出生于新疆和田,1992年开始音乐创作。他的音乐形式质朴而简单,色彩明亮;题材宽泛,内容涉及社会、人文关怀和爱情。  民谣歌手洪启的客厅里并排挂着三幅照片,一幅是和爱人的合影,一幅是新疆街头一个少女低垂眼帘走过,一幅是和台湾歌手齐秦的合影。  生长于新疆,有着维族面孔的洪启从小被汉人收养,多年前带着齐秦探访音乐家王洛宾,“误入歧途”和音乐难舍难分至今,1990年初到北
1862年成立的京师同文馆,或是英语教育正式进入中国的标志。此后一百年多年,“英语”在中国的命运起起伏伏。  1902年清政府颁布了“钦定学堂章程”,规定全国的中小学堂外语课以英语为主。  1922年,民国政府颁布了“壬戌学制”。新学制参考了美国的学制系统,曾规定改学年制为学分制,英语学分在初、高中均居首位,与国文并列或超过国文。  或因国家层面上的重视,这一时期大师级的人物批量产生,如许国璋、王
贾飞坐在教室靠右手边的第一排座位上,桌面是一叠厚厚的打印材料,一个写了几页的笔记本,还有一个装着速溶咖啡的天蓝色保温杯。  下午2点20分,这个位于黑龙江省大庆市让胡路区阳光商都居民楼上的“油田综合素质培训班”,已经来了近20个学生。他们大多和贾飞一样,刚刚在一周前告别了大学同学,结束了大学时代,从学校收拾东西回到家乡。  “我是被我爸妈逼回来的”。坐在贾飞身后的张斌,身形微微发胖,常常微笑的脸上
在陈宇慧5平方米不到的小厨房里,每天都在进行欢快的全球美食一体化实验:Polenta配泰式酸辣牛肉和芝麻菜、白豆泥配煎鲷鱼和炒蘑菇、青酱蔬菜汤、烤羊排配松露土豆泥……  从法国旅行回来之后,她把吃过的米其林一星餐厅Chateau Eza 的菜单复刻了一遍。  如果你看过她的餐桌,你简直不能想象这些复杂美丽的菜式,出自一个每天工作11个小时的IT公司职员之手。  在宇慧看来,一生中能吃的食物是有限的
冀谟  性别:男  出生日期:2010年12月4日  采访地点:山东菏泽市鄄城县富春乡  拍摄日期:2013年5月2日  疫苗名称:糖丸(脊髓灰质炎疫苗)  现状:下肢瘫痪  7月的酷热阳光下,在广州市人流量密集的天河购书中心大门外,梁嘉怡静静地瘫在马路边一张破旧的躺椅上。  与同龄人相比,这个已经12岁,但身高只有1.3米的女孩似乎已有多年没有发育。除了异于常人的瘦小身材外,她的双手双脚始终蜷缩
谈爱情:资料里说,这是“林奕华的2堂仲夏爱情课”。  我们谈爱情的时候,很多人是看“现在”对方看上去不错,其实互相爱上的是面具,就看谁戴得久。相处变打仗,关系变输赢,我们没有时间去思考需要什么。我们每天都看到别人在自我认知上一直犯错,用“别人的剧本”来演“自己的戏”,以至于以为“自己的剧本”没有人爱看。但实际上别人看你演得吃力,演得虚假。  谈音乐:《梁祝的继承者们》是你第一次尝试音乐剧,为什么要
“你知道么?我觉得自己好像每天都被抢劫一样!如果你真的喜欢我,不要再来了!” 小李顶着黑眼圈,崩溃地对工作室门口大喊。我们大家都僵硬了,工作室内隔夜比萨的味道忽然变得超级刺鼻。  大家全都将目光转向门口的女孩。她吓傻了,但还是紧紧地、小心地捧着手里的巧克力,眼泪不知从何处开始迅速汇集,瞬间像小瀑布一样流下来。女孩把巧克力硬塞到小李手中,生硬地说:“是做给你的,扔了也可以。”就走了。  没错,这是一
在刚刚过去的2013年,东风本田全年销量达成32万台,同比增长14%,创下企业成立十年来的最好成绩。这对于东风本田执行副总经理陈斌波而言,有着特别的意义。  十年之前,他进入东风系另一家企业的市场销售总部,从幕后转入台前,从帷幄走向战场,开始了他直面残酷、变幻却高速发展着的中国汽车市场的生涯。十年,两个企业,无数次从险途到平川,他为所供职的企业立下汗马功劳,但这一次,却让他格外兴奋。  2014年
2007年,48岁的英国商人、业余侦探拉塞尔·爱德华兹在一场拍卖会上买下了一条带血迹的披肩。这条披肩被发现于著名的百年悬案“开膛手杰克”案被害人、妓女凯瑟琳·埃多斯的被害现场。1888年,英国伦敦东部白教堂地区接连发生5起妓女惨遭杀害的案件,所有遇害人均被凶手开膛破肚,虽然当时有多名嫌疑人落入警方视野,但最终因缺乏证据,126年来,真凶始终未能确定。爱德华兹是“开膛手杰克”案的痴迷粉丝,一直利用业
《南都周刊》有关抵制杜汶泽事件的社论在微博引发了激烈争论,以下为网友留言选摘。  @宝宝外婆:有一句话说:看一个人不是看他说了什么,而是要看他做了什么。但平时具体落实到一件事或一个人身上时,基本会看他说了些什么。杜的言论比较冲,他倒是说爽了,但有人听了觉得不爽。不爽的人一起抵制他,个人觉得,很正常。一个人他要成长,接受教训也是其中一環。你觉得杜今后还敢说这样的话么?  @OH-幻海:觉得此事有放大