不只靠鉬、也能靠釩 科學家發現自然界固氮有「B計畫」

北美三所大學的科學家發現植物的固氮方式不止一種,當固氮所需主要微量元素缺乏時,自然界有其「B計畫」。

氮元素佔地球大氣層的78%和人體的3%,是所有生物都不可或缺的元素,但植物和自然系統要獲得氮卻並不容易。大多數生物不能直接利用大氣中的氮,而是透過土壤和水中的特殊微生物將氮轉化為生物可以直接利用的氨,這個過程就是固氮作用。

問題來了。微生物固氮時使用了一種複雜的蛋白質叫做「固氮酶」,其中富含金屬。過去的研究聚焦於含有稀有金屬「鉬」的固氮酶。鉬不會以游離金屬的形式存在自然界,只以各種氧化態存在於礦物中。由於鉬很稀有,人們注意到這是土地固氮的自然限制。科學家擔心,在人為干擾、人口成長而需要開墾貧瘠土地的情況下,鉬的稀有性會阻礙生態系統恢復肥沃度的能力。

現在,普林斯頓大學、杜克大學和加拿大魁北克舍布魯克大學的科學家合作,發現當鉬缺乏時,至少還有另外一種金屬可以完成固氮工作。科學家們在加拿大的北寒林中進行研究工作,發現金屬釩可以催化整個生態系統的固氮活動,尤其是在自然氮來源有限的北部地區。

荷蘭烏特勒支大學科學家2018年7月的一項研究中警告,地球上的鉬資源可能會在50至100年內耗盡。同時烏特勒支大學的研究也指出,由於轉型零化石燃料能源生產必須要用到鉬,鉬的使用量無可避免會增加。尋找替代品、提高材料效率和減少耗損的空間有限,只有尾礦中的鉬損失可以減半。此外,科學家說,要實現永續利用,鉬的回收率必須從目前的約20%增加到至少80%。有必要採取政策性的措施,【新聞來源:環境資訊中心】