希土類元素 (REE) は、新興技術アプリケーションでの使用が増加しているため、非常に価値のある商品になっています。以前の記事で示したように、REE 含有量の高い地域の将来の開発は、世界中で戦略的な地政学的役割を果たします。
新たな採鉱地域を開く活動の進行は、REE の流動性の増加に寄与し、今後数十年にわたる環境中のこれらの元素の運命に影響を与えるでしょう。採掘活動のそれぞれの寄与を監視するために、これらの分野で毒性の閾値を確立することが重要です。
さらに、石炭の必要性は減少しており、業界は、以前の記事で示したように、石炭灰と酸性鉱山排水 (AMD) で小川や河川を汚染していると非難されています。石炭に潜在的に存在し、AMD によって環境に放出されるすべての金属の中で、REE は現在、より詳細に検討されています。それらを経済的に抽出する方法を見つけ出すことができれば、REE の販売は、石炭鉱業に関連する浄化費用の一部を賄うのに役立つ可能性があります.
しかし、石炭採掘は水資源を枯渇させ、汚染し、以前は耕作できなかった土地を農業に適さないものにしています。したがって、石炭採掘活動は、利用可能な地下水と河川水を減少させ、これらの重要な資源を AMD と放出された金属 (REE を含む) で汚染します。炭鉱の近くに住んでいる人々は、炭鉱のピットの水を栽培用の灌漑に使用する必要があります。
最近発表された研究で、Martinez と同僚は、(1) イネの成長に対する REE の影響を定量化し、(2) 植物の根の表面に存在する酸化鉄 (III) (酸化鉄プラーク) がREE の発生による毒性の影響を抑制します。イネの成長は、制御された水耕条件下の温室で行われました。植物は REE と、硫酸鉄 (II) または塩化鉄 (II) に暴露されました (図 1)。
硫酸鉄 (II) の存在下では、負の成長効果が観察されました。これは、最高の REE 濃度でより顕著でした。
塩化鉄（II）の実験では、スペシエーション モデリングにより、REE が水和イオン（REE）として存在するか、オキシ水酸化物鉄（III）によって収着されると計算されました。塩化鉄 (II) では、軽希土類元素 (La、Ce、Pr、Nd; LREE) はほとんどが可溶性のままでしたが、中間 (Sm、Eu、Gd; MREE) および重希土類元素 (Gd、Tb、Dy、Ho、 Er、Tm、Yb、Lu; HREE) 希土類元素は、主に Fe(III) 酸化物表面に結合していました。塩化鉄(II)で負の成長効果が観察されたため、最も可溶性の LREE がイネの成長の阻害に関与するように設定できました。
さらに、硫酸鉄（II）を添加すると、MREEとHREEは硫酸塩によって著しく複合化されました。これは、特に REE 濃度が最も高い場合に、イネに対する毒性効果を回復させます。それはまた、溶解したMREE-およびHREE-硫酸塩複合体が植物の成長に及ぼす影響を提唱しました。この観察結果は、硫酸塩が植物にとって必須の栄養素であるという知識と相まって、イネがこれらの種を吸収することを示唆しています.
この研究結果は、REEs がイネの発育に有害であることを強く証明しています。これらの負の成長効果は、根の表面に観察された酸化鉄プラークへの REE 収着の結果として弱められた可能性があります。この仮説は、REE から鉄 (III) 酸化物への表面錯体形成モデルによってさらに示唆されました。
これらの調査結果は、雑誌 Chemical Geology に最近掲載された、イネの成長に対する希土類元素の影響というタイトルの記事で説明されています。 .この作業は、アルベルト・ルートヴィヒ大学のラウル・E・マルティネスとシャーロット・ディアン、およびユニラサールのオリヴィエ・ポレットとミシェル・ピエール・フォコンによって行われました。
