吃铜的草你见过吗

在一些探险小说，恐怖电影或是动画片中，我们常会看到有一种名叫食人花的植物，花瓣一开一合，在它身边的动物或人类顷刻间变成一堆白骨。食人花的存在与否还有待考究，今天我们不讲食人花，而是另一种植物，它吃铜。然而它的奇怪之处还远不止如此，它长相奇、气味奇、叶子还会变色呢！可以想象一下它是否会有血盆大口呢？

奇怪的“ 牙刷草”

下面让我们看看它的真面目。它花开呈紫色，有一种奇特的香味，长相怪异，只在一侧开花，就像牙刷一样，因此人们形象地叫它牙刷草。由于对土壤中的含铜量十分敏感，随着土壤中含铜量的不同，它的叶子会出现绿中带红、大红、深红、睛红等不同颜色 [1] 。民间还有这样一句俗语：“牙刷草，开紫花，哪里有铜，哪里就有它”。说到这里，大家应该会猜出它的真正用途与铜矿有关。那么花与矿之间有什么关系呢?我们带着这个问题接着往下看。

                                                    图 1 铜草

不畏“ 铜毒” 的侦察兵

在 1951 年秋天，一位名叫谢学锦的地球化学家在安庆月山勘探时，偶然发现在废铜矿堆上长着一簇簇紫花，却不见其他花草。这引起了他的思考：为什么独独这种紫花能不畏铜毒，傲然盛开呢？后来，经过几位科学家的讨论，谢学锦、徐邦粱二人将这种草的根、茎、叶烧成灰化验，发现它的根部含铜最高，为 0.5%-3.0%。因为其含铜量高，又能作为铜矿向导，于是他们把这种植物取名铜草。即使是在勘查技术迅猛发展的今天，它也仍然是地质学家们寻找铜矿的重要标志，被誉为铜矿“侦察兵” [2] 。

那么铜草为什么可以指示找铜呢？为什么山上有草可以指示山下有矿呢？

山上有草， 山下有矿的秘密

我们知道，一般的植物都需要通过根部从土壤中吸收营养成分，它们需要一些微量元素来促进自身生长，那么铜也是植物生长所需的微量元素之一。但由于植物种类不同，对各种微量元素的耐受能力也不同。对于一般的植物，像小麦，玉米，如果缺铜，会造成叶片枯黄萎缩，生长畸形，甚至造成植株死亡；但铜浓度过高呢，比如空心菜，铜浓度大于 800mg/kg 时，根部受损，植株丧失水分调控能力，会出现各种病症。

而铜草对铜却很偏爱，在高浓度铜的土壤中反而长得很旺盛。土壤中的铜元素，一方面来自于矿石风化，另一方面来自于地下水的渗透。当附近存在铜矿时，土壤中的铜浓度自然很高，它们来到植物根部，被植物吸收供给生长，如果是对铜耐受力强的比如铜草，便会蓬勃生长，如果耐受力弱的一般植物，便因铜吸收过量而中毒死亡。因此当看到有大量铜草生长时，我们便推测附近大概率是存在铜矿了。

图 2 铜草中铜元素的来历

治土、炼铜、调香样样行

除了勘察铜矿之外，它还有很多本领，你绝对想不到，它还可以用来治理土壤甚至可以制作香水。

            图 3 铜草种植治理土壤                          图 4 铜草调制香水

一些环境科学家研究发现，铜草含铜量高，相当于等量普通铜矿石的 1/3；且吸附能力强生长速度快；便于大面积培养和收获。由于它具有这些特点，如果将它放在土壤含铜量很高的地方则可以治理铜污染的问题，将它用作肥料，又可以补给一些缺铜的土壤 [3] 。还有一些科学家认为，铜草含铜量如此之高，甚至可以炼铜，目前已有实验室从铜草根茎中将铜提取的案例。由于它的叶子和花具有特殊气味，从中提取的香油具有明显的杀菌作用，还可以制成香水或空气清新剂。浙江大学环境资源学院老师杨肖娥带领的实验室先后取得了“利用铜草治理土壤污染”和“铜草香料的提取与加工方法”两项国家发明专利，铜草开发天然香水、空气清新剂的工艺已经完全成熟。

故事讲到这里，想必大家对这株“吃”铜的草已十分了解。你可能会好奇，是不是只有铜草才能探矿呢？下面我们将思绪的帷幕拉开，看看古今中外的科学家们又是如何寻宝探矿的。

古今中外寻宝探矿

在我国古代，植物探矿的例子比比皆是，在很多古文中都有所记载。例如：《荀子·劝学篇》中：“玉在山而草木润”，晋张华《博物志》也说：“山，……有谷者生玉”，南北朝有名的植物找矿著作——《地镜图》曾记载有“山上有葱，下有银；山上有薤，下有金；山上有姜，下有铜锡；山有宝玉，木旁枝皆下垂”等等 [4] 。而在国外这样的例子也屡见不鲜。五十年代中期，美国地质学家利用桉树作指示植物，在科罗拉多高原上发现 5 个大铀矿。赞比亚也曾发现一种蓝色的龙舌兰，也可指示找铜。澳大利亚的科学家也曾在一种桉树的叶子里发现了微量黄金，中国科技网在报道时将其称为“摇钱树”。这些发现是偶然也是必然，正如：“生活中并不缺少美，而是缺少发现美的眼睛。”

现如今，我们的科技发展迅速，研究手段越发先进，多元化。植物找矿与遥感、显微镜、X 射线手段等相结合，帮助人眼看的更多、看的更远、看的更精，使得我们寻找矿藏更加迅捷。遥感找矿的原理是植物体对重金属元素的富集，会干扰植物体本身对基本营养物的吸收和利用，影响其正常发育，使植物的色素含量、细胞结构和水含量等出现异常，进而导致植物群落的变化。当遥感图像的分辨率能够区分这些异常的时候，便可以重点研究这片异常区的土地，寻找矿产资源是否存在。

图 5 树叶里的金子成分（中国科技网）        图 6 遥感找矿　

我们寻找矿藏还有经典的找矿五法。探矿工作者在长期实践活动中总结出了丰富的找矿标志信息，是找矿的良好向导。这五种方法分别是地质标志找矿法（例如矿产露头、特殊矿物或地质构造等），以及地球物理标志找矿法（主要是依据不同矿物所表现出的特殊物理性质，如密度磁性电阻率放射性等，通过仪器测试反推矿产分布信息）、还有地球化学标志找矿法（依据是矿体周围会出现成矿元素局部含量增高的现象）、人工标志找矿法（可以依据曾经开采的矿场遗迹、废石堆、炼渣、特殊地名等进行找矿）、最后一种是生物标志找矿法，如我们所提到的植物找矿，就属于生物标志找矿法的类型。其实，科学问题和矿藏一样都像金子闪闪发光，寻找它们的秘诀也是一样，都需要我们善于观察，勤于思考，做有心人，读万卷书，行万里路。如此，才有可能发现生活中的“摇钱树”哦！

参考文献

[1] 王敏. 探矿向导——铜草[J]. 科学之友(A 版), 2008(5): 54.

[2] 马志飞. 地下矿藏的“侦察兵”——指示植物[J]. 生命世界, 2011(5): 48-52.

[3] 周炜. 种植“铜草”可治理重金属污染[N]. 中国矿业报, 2005/10/20(6).

[4] 叶水英. 植物探矿原理及其应用[J]. 农业与技术, 2014, 34(9): 1+19.