Από τον άνθρακα, μια νέα πηγή σπάνιων γαιών στοιχείων — αλλά και ένας νέος εντοπισμένος κίνδυνος για τον πληθυσμό!
Τα στοιχεία σπάνιων γαιών (REE) έχουν γίνει ένα προϊόν υψηλής αξίας λόγω της αυξημένης χρήσης τους σε αναδυόμενες τεχνολογικές εφαρμογές. Η μελλοντική εκμετάλλευση περιοχών με υψηλό περιεχόμενο REE θα παίξει στρατηγικό γεωπολιτικό ρόλο σε όλο τον κόσμο, όπως φαίνεται σε προηγούμενο άρθρο.
Η προοδευτική δραστηριότητα στο άνοιγμα νέων περιοχών εξόρυξης θα συμβάλει στην αύξηση της κινητικότητας των REE και θα επηρεάσει την τύχη αυτών των στοιχείων στο περιβάλλον τις επόμενες δεκαετίες. Προκειμένου να παρακολουθείται η αντίστοιχη συμβολή της εξορυκτικής δραστηριότητας, είναι σημαντικό να καθοριστεί ένα όριο τοξικότητας σε αυτές τις περιοχές.
Επιπλέον, η ανάγκη για άνθρακα μειώνεται και η βιομηχανία δέχεται πυρά για ρυπογόνα ρεύματα και ποτάμια με τέφρα άνθρακα και αποστράγγιση ορυχείων οξέων (AMD) όπως φαίνεται σε αυτό το προηγούμενο άρθρο. Μεταξύ όλων των μετάλλων που δυνητικά υπάρχουν στον άνθρακα και απελευθερώνονται στο περιβάλλον από την AMD, τα REE εξετάζονται τώρα πιο προσεκτικά. Εάν κάποιος μπορεί να καταλάβει πώς να τα εξαγάγει οικονομικά, οι πωλήσεις REE θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην πληρωμή μέρους του κόστους καθαρισμού που σχετίζεται με τη βιομηχανία εξόρυξης άνθρακα.
Ωστόσο, η εξόρυξη άνθρακα εξαντλεί και μολύνει τους υδάτινους πόρους, αφήνοντας προηγουμένως καλλιεργήσιμη γη ακατάλληλη για τη γεωργία. Οι δραστηριότητες εξόρυξης άνθρακα μειώνουν έτσι τα διαθέσιμα νερά του εδάφους και των ρευμάτων και μολύνουν αυτούς τους ζωτικούς πόρους με AMD και απελευθερωμένα μέταλλα (συμπεριλαμβανομένων των REE). Οι πληθυσμοί που ζουν κοντά σε ανθρακωρυχεία πρέπει να χρησιμοποιούν το νερό των ορυχείων για άρδευση καλλιέργειας.
Σε μια πρόσφατα δημοσιευμένη μελέτη, ο Martinez και οι συνεργάτες του προσπάθησαν (1) να ποσοτικοποιήσουν την επίδραση REE στην ανάπτυξη των φυτών του ρυζιού και (2) να προσδιορίσουν εάν η παρουσία οξειδίου του σιδήρου (III) στην επιφάνεια της ρίζας του φυτού (δηλαδή πλάκες οξειδίου του σιδήρου) έπαιξε ρόλο στην αναστέλλοντας τις τοξικές επιδράσεις που προκαλούνται από την εμφάνιση REE. Η ανάπτυξη του ρυζιού πραγματοποιήθηκε σε θερμοκήπιο υπό ελεγχόμενες υδροπονικές συνθήκες. Τα φυτά εκτέθηκαν σε REE και σε θειικό σίδηρο (II) ή χλωριούχο σίδηρο (II) (Εικόνα 1).
Παρουσία του θειικού Fe(II), παρατηρήθηκε αρνητική επίδραση ανάπτυξης, η οποία ήταν πιο αισθητή στις υψηλότερες συγκεντρώσεις REE.
Για τα πειράματα χλωριούχου Fe(II), η μοντελοποίηση ειδοποίησης υπολόγισε ότι τα REE είναι παρόντα ως ενυδατωμένα ιόντα (REE) ή απορροφώνται από οξυϋδροξείδια Fe(III). Με το χλωρίδιο Fe(II), τα ελαφρά στοιχεία σπάνιων γαιών (La, Ce, Pr, Nd, LREE) παρέμειναν ως επί το πλείστον διαλυτά, ενώ τα μεσαία (Sm, Eu, Gd, MREE) και τα βαριά (Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, HREE) στοιχεία σπανίων γαιών δεσμεύονταν κυρίως από επιφάνειες οξειδίου Fe(III). Καθώς παρατηρήθηκαν αρνητικά αποτελέσματα ανάπτυξης με το χλωριούχο Fe(II), το πιο διαλυτό LREE θα μπορούσε να καθιζάνει ώστε να παίζει ρόλο στην αναστολή της ανάπτυξης των φυτών του ρυζιού.
Επιπλέον, με την προσθήκη θειικού Fe(II), τα MREE και HREE συμπλοκοποιήθηκαν σημαντικά με θειικό. Έχει ως αποτέλεσμα μια επανακτημένη τοξική επίδραση για τα φυτά ρυζιού, ειδικά στην υψηλότερη συγκέντρωση REE. Προέβαλε επίσης την επίδραση των διαλυμένων συμπλοκών MREE- και HREE-θειικών στην ανάπτυξη των φυτών. Αυτή η παρατήρηση, σε συνδυασμό με τη γνώση ότι τα θειικά είναι ένα απαραίτητο θρεπτικό συστατικό για τα φυτά, υποδηλώνει την απορρόφηση αυτών των ειδών από τα φυτά ρυζιού.
Αυτή η μελέτη παρέχει ισχυρές ενδείξεις ότι οι REE είναι επιβλαβείς για την ανάπτυξη του ρυζιού. Αυτά τα αρνητικά αποτελέσματα ανάπτυξης μπορεί να έχουν εξασθενήσει ως συνέπεια της προσρόφησης REE σε πλάκες οξειδίου του σιδήρου που παρατηρούνται στην επιφάνεια της ρίζας. Αυτή η υπόθεση προτάθηκε περαιτέρω από τη μοντελοποίηση επιφανειακής συμπλοκοποίησης REE σε οξείδια σιδήρου (III).
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Επίδραση των στοιχείων σπάνιων γαιών στην ανάπτυξη του ρυζιού, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Chemical Geology . Αυτή η εργασία διεξήχθη από τους Raul E. Martinez και Charlotte Dian από το Albert-Ludwigs University και Olivier Pourret και Michel-Pierre Faucon από το UniLaSalle.
