玉米中能提炼出黄金?生物的富集作用,到底隐藏了多少未知?

导语

“玉米中能提炼出黄金”,伴随着《神秘博士》节目的播出,玉米中的“黄金”一夜成名,然而这并非科学,仅是一部科幻电视剧。

然而在现实中,人们却真的可以从一种植物中提取到金元素,这种植物就是“玉米”。

同时,生物富集作用,亦如此,虽然已经证明人类受到生物富集作用的影响,但这方面仍存在许多问题、未知。

人们对这方面的知识掌握并不全面,只能控制生物富集作用对人类生活及环境的影响程度。

那么这种生物富集作用所产生的未知,到底有多少?

它又会以何种方式,对人类和环境产生不利影响?

生物富集:黄金在生物体内的存在。

黄金自古以来便是珍贵物品,人们认为他是一种地球上稀有的外来产物,存储量有限。

直到人们发现伟大的“化学魔法”,才知道黄金并非是地球上唯一含有金元素的存在,金元素存在于矿石中。

但这并非唯一的途径,通过生物富集作用,便能使得黄金以某种方式从土壤中进入生物体内。

因此生物体内不仅存在黄金,甚至动植物体内都可能含有黄金。

更有甚者,人体内也有极其微量的黄金,通常情况下,我们每年都会排出50毫克的黄金。

生物富集作用所累积的黄金通常是地球上自然界所没有的。

就拿玉米来说,全球每年产出的玉米,只有很小一部分会被人类所消耗,其余的许多将被用来作为动物饲料。

在玉米种子中,有2ppb(1 ppb等于一百万分之一毫克)的金元素,当动物食用了玉米,金元素便会进入到动物体内,在这样不断地迭代中,金元素积聚的越来越多。

因此,巨型动物体内所含有的金元素相比小型动物来说,更多。

如此计算下来,每年人们所排出的内含金元素的粪便,就会比全球黄金储量还要多,这与一般人们脑海中的黄金是何其相去甚远。

然而生物富集又是何意思?

生物富集作用是指在生物界中,存在着一些元素能够通过植物、动物、微生物等生物体分布和转移传播。

这种元素通过生物体内循环运动,最终以其最不稳定的形式沉淀。

这些沉淀物中所包含的氧化物,便会在某一条件下被还原成固体的金属,也就是自然界中较为容易被人类所接受的黄金。

然而金元素容易在水中溶解,在生物富集的过程中,金元素通常会以二价的形式被植物、动物或微生物所吸收。

在1902年,科学家McDonald在加拿大Alberta的一处资源开采点中,首次将有机物的阴离子还原成金属。

并通过一种菌类,将有机物的一价氧化物还原成为二价氧化物,但这种菌类,在自然界中却很常见。

在20世纪50年代,科学家们在矿产石中,也发现有金属化合物。

金元素是如何被富集到生物体内。

金元素是如何被富集到生物体内的?

一些植物所生长的土壤中,正含有一定的黄金元素,因此当这些植物在生长的时候,就会吸收到土壤富含的金元素。

在地层中,金元素通常会和水溶液中的硫化物、氧化物活跃分子所结合,当植物根系活跃时,在水溶液中,活跃分子分解之后,金元素就会随之进入植物体中。

植物体内的金元素,可能会作为有机物形式的形态,也可能会以无机物形式的形态存在。

在碳酸根离子和硫酸根离子的作用下,植物体内无机物形态的金元素,就会逐渐转变为有机物形态。


当有机物形式的金元素进入到植物体细胞中,就会被固化,最终,当动物食用这些植物体后,就能获取到金元素。

因此,在生物富集中,植物体扮演了极其重要的角色,因此在生物富集中,植物被称为“阀门”。

值得注意的是,其他生物体中,也存在着金元素,如金龟子、某些具有金色的蘑菇等,这些生物体内的金元素,也能被人类所获取。

通常情况下,这些生物体内的金元素,都是以金属氧化物的形式存在,当人类食用后,经过消化吸收,金元素就能积聚到人体内。

此外,人类的一些细胞,也能运动金元素,当含有金元素的食物被人类所摄取,金元素便会进入到人体中,但相比植物和动物,人类的金元素含量更低。

生物富集作用有哪些不为人知的未知?

生物富集作用是如何工作的?

这仍然是一个未知的领域,然而人们对此,有着一些假设。

首先,生物富集作用所包含的元素,通常都是不稳定的金属。

在地球产生的早期,这些元素在地壳中,容易发生变迁,从而被吸收到地壳中,因此人们假设,最早的生物富集作用,便是由植物们所完成的。


通过植物的根系,人类才能采集到地壳深层,富含稀有金属元素的土壤,由此人类才能生存下来。

这种假设被称为“root-hypothesis”,然而研究人员发现人类所知的生物富集,和纯净的水中所产生的富集,有着许多不同,因此,有些科学家认为,这种假设,不够充足。

因此人们提出了结合“沉积作用”的假设,生物富集作用是如何被发现的?

这便是20世纪50年代的事情,当时,科学家在矿石中,发现有金属化合物,然而在这些化合物中,金元素通常都处于二价的状态,这让科学家感到困惑,因此便提出了这种假设。

同样,这种假设也看起来似乎不够充足。

最后,人们提出了“还原假说”,也就是动植物分解后,生物富集产生。

一些微生物,能够帮助人类将有机物内的氧化金属还原成金属,这种假设也许就是最接近实际情况的。

但是,这种假设,也有其缺点,那就是由于这种生物活动,极为缓慢,因而许多金元素,无法被还原。

当然,生物富集作用,也可能是由多种生物体完成的,一些生物在完成营养需求时,寻找到这些元素,这可能就是化石海藻所产生的附近发现铜矿的原因。

结语

因此在这一领域中,仍存在许多未知的地方,生物富集作用各种“不为人知”的未知,可能会以某种方式,对人类及环境产生影响。

鉴于人们对这一领域所知的有限,因此在日常生活中,人们应加强环境保护意识,减少污染物排放,以减轻生物富集作用所带来的危害。