Деньги не растут на деревьях, а вот золото может. Международная группа ученых нашла способ вырастить и собрать золото из сельскохозяйственных культур. Технология поиска золота под названием фитодобыча использует растения для получения частиц драгоценного металла из почвы.
Некоторые растения обладают природной способностью поглощать через корневую систему и накапливать в листьях и побегах такие металлы, как никель, кадмий и цинк. В течение многих лет ученые искали пути использования таких растений, называемых сверхнакопителями, для удаления загрязняющих веществ из окружающей среды.
Но о сверхнакопителях золота неизвестно ничего, так как этот металл практически не растворяется в воде, а потому у растений нет природного способа поглотить его частицы через корни.
«В некоторых химических условиях растворимость золота можно повысить искусственно», - отмечает Крис Андерсон, специалист по экологической геохимии и фитодобыче золота из Университета Мэсси в Новой Зеландии.
Получение золота
Пятнадцать лет назад Крис Андерсон впервые продемонстрировал общественности, что горчичное растение способно всасывать золото из химически подготовленной почвы, содержащей частицы этого металла.
Технология работает примерно так: найдите быстрорастущее растение с большим объемом надземной лиственной массы, такое как горчица, подсолнечник или табак. Посадите культуру в почву, содержащую золото. Хорошим местом могут оказаться кучи отходов или отвалы, окружающие старые золотоносные шахты. Обычные способы не могут обеспечить 100-процентную добычу золота из минералов, а потому некоторые объемы металла попадают в отходы. Когда растение достигнет максимальной высоты, обработайте почву химическим веществом, которое растворяет золото. Растение поглощает содержащую золото воду из почвы, в процессе «дыхания» из крошечных пор на поверхности листьев вода выступает, а драгоценный металл накапливается в биомассе. Осталось собрать урожай.
Однако поместить золото в сельскохозяйственную культуру – это самая легкая часть работы. Получение его из растения оказывается гораздо более сложной задачей, объясняет Андерсон.
«В растительном материале золото ведет себя иначе», - рассказывает ученый. Если растение сжечь, то какой-то объем металла останется в пепле, а некоторая его часть вообще исчезнет. Обработка пепла также составляет серьезную задачу и требует использования больших объемов концентрированных кислот , которые опасно транспортировать.
Золото, которое можно найти в растениях, представляет собой наночастицы, а потому оно является большой ценностью для химической промышленности, использующей наночастицы золота в качестве катализатора для химических реакций.
Золотой урожай
Фитодобыча золота никогда не заменит традиционные источники, говорит ученый. «Ценность этой технологии состоит в возможности возрождения загрязненных земель в районах золотодобычи», - добавляет Крис.
Химические вещества, использующиеся для растворения золота, заставляют растения впитывать и другие загрязнители из почвы, такие как ртуть, мышьяк и медь, а это распространенные элементы, присутствующие в отходах шахт и несущие опасность для людей и окружающей среды.
«Если нам удастся получить прибыль путем добычи золота из культур, восстанавливая в то же время почвы, то это окажется значительным достижением», - говорит Андерсон. В данное время он работает с исследователями из Индонезии над созданием экологически чистой технологии для малых фирм, использующих ручной труд при добыче золота, которая позволит снизить ртутное загрязнение в результате деятельности.
Однако некоторые ученые говорят, что экологические опасности, связанные с самим выращиванием золота, могут оказаться слишком серьезными. Ведь для растворения частиц золота в почве необходимо использовать цианид и тиоцинат – те же опасные химические вещества, использующиеся добывающими компаниями для получения золота из камней. Независимые агрономы уверены, что сам процесс может создать экологические проблемы.
Для растения – тургор.
Растения могут поглощать золото , находящееся в растворимых формах, и при попадании в сосудистую систему корней растений легко переносится в надземную часть и совместно с натрием, калием и хлором отвечает за поддержание тургора клеток растений. Имеются сведения, что золото в наноколичествах обязательно необходимо растению для поддержания напряженности клеточных оболочек растений. Однако, в восстановительной среде золото оседает на поверхности клеток и тем самым ингибирует проницаемость мембран.
Установлено, что концентрация золота во фруктах и овощах составляет 0,01–0,4 мкг/кг влажной массы. Для других сосудистых растений приводятся значения 1–40 мкг/кг сухой массы. В ячмене и льне золото выявляется только в корнях в количестве 14–22 мкг/кг сухой массы.
Впервые золото в растениях обнаружил в золе растений французский химик Клод Луи Бертольо. Хотя золото в растениях откладывается в виде наночастиц – гранул диаметром в миллионные части миллиметра, некоторые ученые утверждают, что вполне реально повысить содержание золота в растительных тканях до 20%.
На свойствах накапливаться в растениях (в частности, в растениях семейства бобовых, а именно – люцерне посевной Medicago sativa L., Fabaceae) базируется технология поиска золота в почвах.
Наличие определенного количества золота в золе растений может быть поисковым признаком для геологов (растения-индикаторы).
В Малой Азии растением-индикатором наличия в почвах золота является хвощ полевой Equisetum arvense L., Equisetaceae, а в Австралии – виды жимолости Lonicera L., Caprifoliaceae. В шишках ели и сосны, растущих на почвах с содержанием золота 0,00002%, его концентрация возрастает в 50 раз.
Растениями–сверхконцентраторами золота являются
:
овсяница красная Festuca rubra L., Poaceae (особенно – семена, содержание – 95,05 мг на 1 т);
кукуруза обыкновенная Zea mays L., Poaceae: с 1 т золы кукурузных отходов можно получить до 60 г золота;
фацелия шелковая Phacelia sericea (Graham) A. Gray, Hydrophyllaceae.
Цианогенные растения и некоторые широколиственные деревья способны накапливать золото в количестве более 10 мг/кг сухой массы .
В бурых и красных водорослях, растущих на золотоносных мелкозернистых глинистых песках, содержится в 6–7 раз больше золота, чем в водорослях, которые растут на незолотоносных мелкозернистых глинистых песках. Благодаря этому морские водоросли могут быть использованы для картографирования площадей, перспективных на россыпное золото. Этот метод ценен тем, что сбор водорослей со дна не представляет особого труда.
Интересно, что концентрации золота в различных районах Мирового океана далеко не одинаковы. Если в среднем в 1 т морской воды содержится 0,02 мг золота, то в Карибском море его содержание достигает 15–18 мг.
В настоящее время исследуется возможность использования бактерий Bacillus cereus как индикатора золотоносности участков суши . В почве, богатой золотым песком, численность этих бактерий существенно увеличивается, а уровень спорообразования заметно снижается по сравнению с «бедными» участками.
Некоторые виды растений относительно устойчивы к избыточно высокому содержанию золота в тканях. Токсическое действие золота ведет к омертвению и увяданию вследствие потери тургора листьями.
Обычно золото в растворимой форме является токсичным для микроорганизмов и животных. Незначительная примесь золота в воде, недоступная для датчиков, вызывает у лягушек хорошо заметное расширение кровеносных сосудов.
Лекарственные растения, содержащие золото
:
желтушник седеющий Erysimum canescens Roth., Brassicaceae (трава);
люцерна посевная Medicago sativa L., Fabaceae (трава);
виды полыни Artemisia L., Asteraceae (трава);
зайцегуб опьяняющий Lagochilus inebrians Bunge, Lamiaceae (трава);
хвощ полевой Equisetum arvense L., Equisetaceae (трава);
виды дуба Quercus L., Fagaceae (кора);
береза бородавчатая Betula pendula Roth, Betulaceae (почки, листья);
кукуруза обыкновенная Zea mays L., Poaceae (рыльца);
виды жимолости Lonicera L., Caprifoliaceae (плоды).
Деньги не растут на деревьях, а вот золото может. Международная группа ученых нашла способ вырастить и собрать золото из сельскохозяйственных культур. Технология поиска золота под названием фитодобыча использует растения для получения частиц драгоценного металла из почвы.
Некоторые растения обладают природной способностью поглощать через корневую систему и накапливать в листьях и побегах такие металлы, как никель, кадмий и цинк. В течение многих лет ученые искали пути использования таких растений, называемых сверхнакопителями, для удаления загрязняющих веществ из окружающей среды.
Но о сверхнакопителях золота неизвестно ничего, так как этот металл практически не растворяется в воде, а потому у растений нет природного способа поглотить его частицы через корни.
«В некоторых химических условиях растворимость золота можно повысить искусственно», - отмечает Крис Андерсон, специалист по экологической геохимии и фитодобыче золота из Университета Мэсси в Новой Зеландии.
Получение золота
Пятнадцать лет назад Крис Андерсон впервые продемонстрировал общественности, что горчичное растение способно всасывать золото из химически подготовленной почвы, содержащей частицы этого металла.
Технология работает примерно так: найдите быстрорастущее растение с большим объемом надземной лиственной массы, такое как горчица, подсолнечник или табак. Посадите культуру в почву, содержащую золото. Хорошим местом могут оказаться кучи отходов или отвалы, окружающие старые золотоносные шахты. Обычные способы не могут обеспечить 100-процентную добычу золота из минералов, а потому некоторые объемы металла попадают в отходы. Когда растение достигнет максимальной высоты, обработайте почву химическим веществом, которое растворяет золото. Растение поглощает содержащую золото воду из почвы, в процессе «дыхания» из крошечных пор на поверхности листьев вода выступает, а драгоценный металл накапливается в биомассе. Осталось собрать урожай.
Однако поместить золото в сельскохозяйственную культуру – это самая легкая часть работы. Получение его из растения оказывается гораздо более сложной задачей, объясняет Андерсон.
«В растительном материале золото ведет себя иначе», - рассказывает ученый. Если растение сжечь, то какой-то объем металла останется в пепле, а некоторая его часть вообще исчезнет. Обработка пепла также составляет серьезную задачу и требует использования больших объемов концентрированных кислот, которые опасно транспортировать.
Золото, которое можно найти в растениях, представляет собой наночастицы, а потому оно является большой ценностью для химической промышленности, использующей наночастицы золота в качестве катализатора для химических реакций.
Золотой урожай
Фитодобыча золота никогда не заменит традиционные источники, говорит ученый. «Ценность этой технологии состоит в возможности возрождения загрязненных земель в районах золотодобычи», - добавляет Крис.
Химические вещества, использующиеся для растворения золота, заставляют растения впитывать и другие загрязнители из почвы, такие как ртуть, мышьяк и медь, а это распространенные элементы, присутствующие в отходах шахт и несущие опасность для людей и окружающей среды.
«Если нам удастся получить прибыль путем добычи золота из культур, восстанавливая в то же время почвы, то это окажется значительным достижением», - говорит Андерсон. В данное время он работает с исследователями из Индонезии над созданием экологически чистой технологии для малых фирм, использующих ручной труд при добыче золота, которая позволит снизить ртутное загрязнение в результате деятельности.
Однако некоторые ученые говорят, что экологические опасности, связанные с самим выращиванием золота, могут оказаться слишком серьезными. Ведь для растворения частиц золота в почве необходимо использовать цианид и тиоцинат – те же опасные химические вещества, использующиеся добывающими компаниями для получения золота из камней. Независимые агрономы уверены, что сам процесс может создать экологические проблемы.
Коренные месторождения золота связаны с интрузивными горными породами: диоритами, кварцевыми диоритами и гранитами . Интрузивными, или внедрившимися они названы потому, что образовались в результате застывания магмы, проникшей из глубины в верхние слои земной коры, но не достигшей поверхности. Интрузивные тела, образовавшиеся при застывании магмы, заполнявшей вертикальные или слегка наклонные трещины в земной коре, называются дайками.
Значение интрузивных пород огромно потому, что они образовались из той же магмы, которая одновременно являлась источником горячих расплавов и растворов, при застывании которых возникли месторождения золота. В этом смысле наличие интрузивных пород служит указателем на возможное нахождение возле них промышленных рудных тел.
Золото обычно тесно связано с сернистыми соединениями цветных металлов и родственными им минералами или с продуктами их окисления. Эти спутники золота представлены халькопиритом, пиритом, сфалеритом, галенитом, арсенопиритом, антимонитом, бурым железняком и др.
Широко распространенный спутник - халькопирит (медный колчедан) имеет золотистую окраску с металлическим блеском и внешне в породе очень похож на золото. Но даже неопытный разведчик, не прибегая к опробованию кислотой, легко узнает халькопирит по его более высокой твердости. Еще тверже халькопирита, также похожий на золото, другой его спутник - п и р и т (серный колчедан). Они являются ценными полезными ископаемыми: халькопирит -главнейшая руда на медь, а пирит используется для получения серной кислоты.
Сфалерит (цинковая обманка) имеет черный, бурый или коричневый цвет, блеск алмазный. В кварцевых жилах встречается большей частью в виде кристаллов, ограненных системой правильных плоскостей. Царапается ножом.
Галенит (свинцовый блеск) серебристо-белый или серый минерал с ярким металлическим блеском, мягкий, тяжелый, почти в два раза тяжелее сфалерита. Спайность отчетливо выражена, а при ударе молотком минерал рассыпается по трещинам спайности на правильные кубики.
Арсенопирит (мышьяковый колчедан) минерал серебряно-белого цвета с металлическим блеском, твердый к хрупкий. При ударе молотком издаст запах чеснока.
Антимонит (сурьмяный блеск) обычно образует столбчатые и игольчатые кристаллы или радиально-лучистые, нередко спутанные скопления в кварце. Цист свинцово-серый, блеск металлический. Мягкий и хрупкий.
Лимонит (бурый железняк) - желто-бурого и темно-бурого цвета. Представлен рыхлой охристой массой или комковатой натечной разностью, нередко образует кубики по пириту. Наиболее широко распространенный минерал. Почти все кварцевые жилы, выходящие на поверхность, имеют пятнистый цвет за счет лимонита. Часто охристая масса заполняет пустотки в кварце, образованные на месте разложившихся пирита и халькопирита. Большие «массы бурых железняков наблюдаются на выходах кварцевых жил, богатых пиритом, халькопиритам и другими сульфидами или на рудных сульфидных телах.
Скопления бурых железняков на сульфидных телах, называют железными шляпам и. Они представляют интерес, так как сами могут содержать золото в больших количествах.
Кварц является главнейшим минералом, с которым связано золото. Поэтому наиболее часто золото можно встретить в кварцевых жилах.
Кварц по цвету бывает самый разнообразный: белый, серый, молочно-белый, дымчатый, желтоватый и др. По строению он также неодинаков: мелкозернистый, крупнозернистый, сливной, полосчатый, концентрически-слоистый (характерно для халцедона), иногда с пустотами, на стенках которых можно наблюдать кристаллы (друзы) прозрачного горного хрусталя. В желто-буром кварце с охристыми включениями часто можно встретить видимое золото.
Коренные (рудные) месторождения золота являются первоисточниками многочисленных золотоносных россыпей. Состав золотоносных россыпей определяется составом тех коренных месторождений, в результате разрушения которых они образовались.
Нередко в россыпях золота в виде примесей встречаются платина, осмистый иридий, оловянный камень - касситерит, вольфрамит, титановая руда - ильменит, алмаз, рубнин . Эти минералы также обладают большим удельным весом (кроме двух последних), хорошо сопротивляются истиранию и другим видам разрушения при переносе их в струе водного потока.
Большая часть золотоносных россыпей относится к аллювиальным , т. е. к речным, образованным путем переноса и отложения обломочного материала русловыми потоками и приуроченным к долинам малых и средних горных рек.
Существуют россыпи, где коренные рудные тела после разрушения не подвергались размыву и остались в виде щебня, песка и глины на месте их образования. Такие россыпи называются элювиальными : они обычно залегают на широких плоских водоразделах современных рек.
Встречаются россыпи и на склонах гор, где накапливались содержащие золото разрушенные породы, сползавшие по склону от расположенного выше коренного месторождения. Такие россыпи называются делювиальными : по своему промышленному значению они намного уступают аллювиальным и даже элювиальным. Следует еще отметить прибрежно-морские и озерные россыпи, распространенные на побережьях морей и крупных озер.
В природе известны и другие типы россыпей, но они имеют второстепенное значение.
Наибольшую ценность для промышленности имеют аллювиальные золотоносные россыпи. В зависимости от условии и места залегания россыпей они подразделяются на русловые, косовые, долинные, террасовые и ложковые.
Русловые россыпи залегают в руслах современных рек. Для этих россыпей характерна относительно небольшая мощность гравийно-галечных песков и часто полное отсутствие торфов -отложений, в которых золото почти не встречается.
Косовые россыпи залегают на косах, островах и отмелях современных крупных рек. На большинстве кос торфа отсутствуют. На косах значительная доля золота представлена очень тонкими «плавучими» частицами. Некоторое увеличение золота наблюдается в головной части косы.
Долинные россыпи характеризуются более значительной по сравнению с русловыми россыпями мощностью песков и наличием торфов. Общая мощность составляет 5-10, а иногда и более метров. Россыпи этого типа залегают в пойме и большей частью на первой террасе речной долины.
Террасовые россыпи залегают на продольных террасовидных уступах коренных пород, слагающих склоны речных долин. Эти россыпи обычно расположены выше уровня реки. При этом «высокие террасы сохраняются плохо и представлены узкими обрывками на склонах долин.
Ложковые россыпи залегают в долинах логов и мелких ключей и речек с непостоянным водотоком. В составе ложковых отложений наряду с гравием и галькой присутствует щебень и глыбы. Многие ложковые россыпи начинаются непосредственно от коренных месторождений. Россыпи этого типа характеризуются высокой концентрацией металла, что необходимо иметь в виду при поисках.
Размеры россыпей различны. Наибольшее их количество (около 60%) имеет длину не более 3 км; россыпи длиной 3-10 км составляют 20-30%, а свыше 10 км - не более 10%. Таким образом, основная масса россыпей обычно располагается в пределах развития коренных, месторождений золота или неподалеку от них в логах, долинах или на террасах.
Возраст россыпей бывает самый различный - от древнейшего до-современного. Наиболее древние россыпи, как правило, сложены крепкими, прочно сцемеитиро-ванными горными породами; отложения молодых россыпей, возраст которых не превышает 60-70 млн. лег, обычно представлены рыхлыми породами.
Для россыпей всех возрастов отмечается максимальная концентрация золота в самых нижних слоях обломочных (песчано-галечннковых, часто с валунами) oтложений, залегающих непосредственно на коренных породах. В практике поверхность коренных пород, подстилающих россыпи, называется плотиком , а золотосодержащий пласт-песками . Выше песков расположен практически незолотоносный слой, называемый «торфами»
Наибольшая концентрация золота наблюдается у самой границы песков с плотиком. Особенно благоприятными местами для накопления золота являются неровности плотика; выступы коренных пород, трещины, углубления- карманы, воронки и т. д. Вместе с золотом здесь накапливаются его спутники и другие тяжелые минералы, такие как магнетит, ильменит и др.