И примерно так всю таблицу Менделеева?
Нет, хорошо бы!
Но как-то не вериться что всю... Хорошо если бы хотя бы треть...
Например куда расходуется платина (где-то читал, теперь не вспомню где)?
Я писал, и еще ссылки на некоторые работы по биотехнологиям добычи были там:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,103468.msg2323665.html#msg2323665https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,105165.msg2340897.html#msg2340897Другой подход - мы научимся добывать ресурсы с очень большой глубины. Чуть ли не из мантии (если посчитать все ресурсы нашей планеты до ядра, то там действительно на миллиарды и миллиарды лет!). Не зря я тут поминал Петра Петровича Гарина. 
Допустим, мы откроем доступ к некому неожиданному для нас волшебному оливиновому поясу… (как те несметные гидриты о которых мечтает Никонов) Научимся уходить на десятки километров под землю, откроем для себя "подземный космос" и его чудесные богатства… Опять таки некую ШАРУ. Нам неслыханно повезет.
Такая шара в некотором роде существует - вулканы. При подобных временных масштабах вообще, в силу протекания естественных геологических процессов, не возобновляемые ресурсы уже нельзя считать таковыми в строгом смысле этого слова.
Генрих Штейнберг о рении на вулкане КудрявыйРАСПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ В ОТЛОЖЕНИЯХ НА ФУМАРОЛЬНЫХ ПОЛЯХ ВУЛКАНА КУДРЯВЫЙ (ОСТРОВ ИТУРУП, КУРИЛЬСКИЕ ОСТРОВА)...Действующий вулкан Кудрявый (о. Итуруп, южные Курильские острова) стал широко известен в геологических кругах благодаря находке, в 90-х годах прошедшего столетия, среди возгонов, на фумарольных полях в его кратерной части собственного минерала элемента рения (одного из самых рассеянных в земной коре), названного рениит [19,24,40]. Рениит является конечным членом изоморфного ряда Mo-Re сульфидов, образовавшихся в полиминеральных возгонах из газовых струй с температурами ~560-900°С. Содержание рения в конденсатах из этих струй <10ppb[24], т.е. происходит природное концентрирование рения до 10
8-10
9 раз. Столь высокое природное концентрирование рения, кларк которого в земной коре, по А.П. Виноградову, составляет 8.5*10
-9 атом.%, позволило [36] высказать предположение о целесообразности поисков в этих возгонах химического гомолога рения - технеция, не имеющего природных стабильных изотопов, период полураспада его радионуклидов составляет ~10
5-10
6 лет, а также предположить и аналогичное концентрирование сверхтяжелых элементов с «острова стабильности»...
...Собственно редкометальная минерализация[39], благодаря которой вулкан стал широко известен, приурочена к высокотемпературным площадкам кратера вулкана, а рудные залежи контролируются высокотемпературными (≥400°С) фумарольными площадками, получившими собственные названия (в скобках: площадь в м
2; средние/максимальные t°С): «Поле Рениевое» (1048; 481/620); «Поле Ангидритовое» (140; 280/360); «Поле-206» (30; 216/218); «Трещина» (322; 528/750), «Купол» (980; 620/940); «Седловина» (106; 566/723) и «Поле-605» (396; 586/784). Характер и состав рудных скоплений зависят как от температуры, так и от текстурных особенностей вмещающих пород. Наиболее благоприятными для образования эксгаляционных руд являются пористые шлаки, плащеобразно перекрывающие высокотемпературные фумарольные поля и тектонические зоны трещиноватости. Рудные минералы (сульфиды, оксиды, сульфосоли, оксисоли) выполняют промежутки между обломками, полости в них и мелкие трещины. Для всех фумарольных площадок установлены концентрации элементов, на несколько порядков превышающие кларковые (в скобках средние/максимальные содержания в % вес.): Re (0.0017/3); In (0.0146/0.2); Ge (0.0038/0,05); Mo (0.4280/1.8 ); Cd (0.0462/0.5); Cu (0.0305/0.2); Zn (0.2359/1.5); Pb (0.2835/2.10); W (0.0225/0.4); Bi (0.0807/1.4); Sn (0.0360/0.24). По коэффициентам накопления элементов в рудных залежах (К
н – средние составы руд высокотемпературных площадок, нормированные по среднему составу земной коры, выделяются типоморфные группы по степени концентрирования: >1000 для Bi, Re, Cd, Mo, In; 100÷1000 для W, Sn, Ag; 10÷100 для Tl, B, Zn, Ge, Au, Sb, Cl, Pb, F, Cu. Приведенные цифры характеризуют лишь общие тенденции накопления элементов в рудах влк.Кудрявый. По частным анализам отдельных минеральных видов руд К
н могут быть выше на 1-3 порядка. Обращает на себя внимание тот факт, что наибольшие К
н имеют элементы с наименьшими кларками и обладающие халькофильными и сидерофильными свойствами. Для выявления геохимических ассоциаций элементов в рудах влк. Кудрявый рассчитаны коэффициенты парной корреляции для проб «Рениевого Поля» и «Поля-605». С учетом максимальной встречаемости отдельных элементов и температурных характеристик рудообразования, выделены следующие ассоциации: Bi, Pb, As – при температурах 320-480
0C, с преобладанием Pb-Bi сульфосолей; Re, In, Cd, Sn, Zn – при температурах 460-610°С, с преобладанием сульфидов этих металлов; Mo, W, Cu, Ge, Zn - при температурах 600-760
0C, с преобладанием сульфидов и оксидов Mo, W, Zn.
Газовыделение в высокотемпературных струях носит фактически стационарный характер, измеренные колебания температур за пятилетний период измерений лежит в пределах ~200°С [46], хотя имеется дрейф и за период с 1990 по 1999гг. температура понизилась на 40°С (с 940 до 900°С). Годовой дебит водяного пара с высокотемпературных полей составляет ~19 млн.т [20]. При конденсации вещества паро-газовых струй образуются ультракислые растворы с pH<1 [20]. На дне кальдеры тоже имеются выходы слабоминерализованных, гидрокарбонатных, теплых(~38°С) источников с дебитом до 100 л/сек [20].
Открытие концентрирования рения, вплоть до образования собственных минералов в современных возгонах вулкана Кудрявый, позволило ревизовать ряд полиметаллических рудопроявлений Курильских островов, имеющих неоген-четвертичный возраст, и преимущественно Au-Ag и Ba-Cu-Pb-Zn специализацию [15]. Выявилась обогащенность всех этих руд рением, что позволило авторам [15] высказать предположение о существовании редкометальной специализации островодужных формаций. К сожалению аналогичная работа для Камчатского региона не проводилась, хотя подобные длительно живущие вулкано-тектонические структуры, представляющие собой кальдеру с активными в настоящее время вулканами внутри, на Камчатке известны: Шивелуч, Большой Семячик, Карымский, Опала, Горелый, Мутновский, Ксудач, среди которых, вероятно, наиболее схожим по многим признакам можно считать вулкан Горелый. Его последнее извержение произошедшее в 1984-86гг., было слабым, но сопровождалось мощной газовой эмиссией. На полуострове, включая и Западно-Камчатско-Корякский пояс, имеется и ряд более древних (погребенных) вулканотектонических структур с рудоносностью [4, 37] которые, вероятно, могут представлять практический интерес на редкометальную минерализацию...
Проблема только в том, что большая часть того, что нужно нашей технологии, биологической жизни не нужно вообще (и она соответственно совершенно не стремится это накапливать). Хотя конечно есть какие-то надежды на биотехнологию.
Точнее, биосистемы могут обойтись и субкларковыми концентрациями...
Редкая соль землиТяжелые металлы для жизни вредны. Радиоактивные — тем более. Однако в конце XX — начале XXI века именно тяжелые металлы обеспечили своего рода революцию в сельском хозяйстве: в КНР площади культур, которые удобряют редкоземельными элементами, стремительно растут и уже исчисляются миллионами гектаров. Каким образом металлы, расположенные в таблице Менделеева далеко за вреднейшими медью и кадмием, помогли повысить урожай самой многонаселенной страны планеты в среднем на 5—15%, а в отдельных случаях и в полтора, и в два раза?
История изучения этого вопроса началась в 30-х годах. В частности, этим вопросом занимался А.А.Дробков, проявляя изрядное хитроумие в своих экспериментах. Например, изучая роль микроэлементов, он помещал разные корешки одного и того же экземпляра растения одновременно в четыре сосуда с растворами разного состава и следил за реакцией. Эффект порой оказывался значительным; так, в одном из опытов корешки гороха, оказавшиеся в питательном растворе, обогащенном магнием, росли гораздо лучше, чем соседи в таком же растворе, но без ионов этого металла. Именно Дробкову принадлежит приоритет в изучении роли редкоземельных, в том числе радиоактивных, элементов в жизни растений.
Опыты он ставил в двух вариантах: в растворе и в искусственном грунте. Базовый раствор представлял собой смесь Гельригеля (состав в граммах на литр воды: 0,492 Ca(NO
3)
2, 0,136 KH
2PO
4, 0,075 KCl, 0,06 MgSO
4, 0,025 FeCI
3) с добавкой бора, жизненно важного микроэлемента. В таком растворе выращивали контрольные экземпляры, а для экспериментов в него вносили добавки. В случае с искусственным грунтом растения сажали в чистый кварцевый песок с питательными веществами и время от времени подкармливали раствором с исследуемыми элементами. Цель у этих опытов была не прикладная — найти правильный состав удобрения, а фундаментальная — определить роль элементов в жизни растения.
Возможно, интерес к влиянию редкоземельных металлов на растения возник из-за того, что в ходе интенсификации сельского хозяйства резко возросло производство минеральных удобрений, в частности фосфорных из хибинских апатитов, а в них содержание редкоземельных элементов весьма велико (0,7—3,5%). Есть там и радиоактивные актиниды. Другие источники фосфора для сельского хозяйства — костная мука и фосфориты, и в них РЗМ тоже немало, до 0,8%. Это гораздо больше, чем в наиболее распространенных отечественных почвах — подзолах и суглинках (0,01—0,08%).
Опыты показали: и редкоземельные элементы, и радиоактивные жизненно необходимы растению, но в малой дозе, в больших же — губительны. Вот некоторые подробности.
Сама по себе смесь Гельригеля, содержащая, казалось бы, все основные химические элементы, нужные растению, — фосфор, азот и калий, причем в требуемых пропорциях, оказалась совсем неблагоприятной для растений: раз за разом экспериментальный горошек погибал раньше, чем наступало время цветения, такие опыты даже не могли служить контролем. Добавки бора в виде борной кислоты дело улучшили: цветения удавалось добиться, и даже горошины завязывались, но мелкие — их взяли в качестве контроля. А вот небольшие добавки азотнокислых солей редкоземельных элементов — церия, лантана, неодима, празеодима, иттрия и диспрозия (именно тех элементов, которых больше всего и в природной почве, и в фосфорных удобрениях) — давали качественное изменение результата. Так, если в шестилитровый сосуд добавляли один миллиграмм РЗМ (в пересчете на оксид редкоземельных металлов) в виде их нитратов, вес сухого стручка вырастал на 291% по сравнению с контролем. Пять миллиграммов эффект снижали — вес увеличивался лишь на 198%. При оптимальной дозе вес сухих стеблей возрастал на 58%, а корней — на 61%. На начальных фазах роста редкоземельные элементы сказывались слабо, зато вовсю проявляли себя в момент перехода к цветению: горох резко ускорял рост по сравнению с контролем. Аналогичный эффект вызывали добавки радия, а также актиноидов — тория и урана. Так, 10
-11 грамма радия в виде хлорида, растворенного в том же шестилитровом сосуде с питательным раствором, увеличили сухой вес стеблей на 186%, десятикратное же увеличение концентрации привело к снижению эффекта до 169%. Для семян, впрочем, 10
-10 грамма радия было в самый раз — их сухой вес вырос на 309%. Впрочем, и соседние «гомеопатические» дозы (10
-11 и 10
-9 грамма) были неплохи: увеличивали урожай на 282 и 237% соответственно.
Другая серия опытов была поставлена на кок-сагызе (напомним, что тогда, в середине 30-х, еще не было искусственного каучука и советское правительство из-за трудностей с закупкой зарубежного сырья рассчитывало получать каучук из корней этого среднеазиатского одуванчика). Кок-сагыз выращивали не в растворе, а в кварцевом песке, опять-таки добавляя туда РЗМ в виде нитратов, а радий — в виде хлорида. Результат принципиально был тем же: добавка РЗМ в дозе 10
-3 грамма на 10 кг песка увеличивала вес корней на 121%, в дозе 10
-2 — практически не меняла; 10
-8 грамма радия увеличивали вес корней на 150%. При этом содержание каучука изменялось значительнее: 178%, 201% и 150% соответственно.
Печальная практикаОтсюда следовали важные выводы. Во-первых, и РЗМ, и радиоактивные элементы жизненно важны для растения. Во-вторых, они влияют не только на усвоение питательных веществ, обеспечивая большую скорость роста корней, стеблей и плодов, но и вмешиваются в процессы регуляции биосинтеза, увеличивая скорость образования одних веществ (того же млечного сока у кок-сагыза) и уменьшая — других. А кроме того, полезная доза этих элементов весьма мала, значительно меньше природного содержания этих металлов. Как нетрудно вычислить, в опытах с кок-сагызом при эффективной дозе 10
-3 грамма на 10 кг песка концентрация РЗМ составляла 10
-5%, что на три порядка меньше, чем содержание в суглинке.
Это последнее обстоятельство, видимо, в значительной мере определило судьбу микроудобрений на основе РЗМ, потому что последовавшие после войны опыты в поле давали противоречивые результаты. Как правило, применяли две методики: замачивание семян в растворе солей РЗМ, в первую очередь церия, как самого распространенного, и опрыскивание таким раствором листьев. Концентрация была в десятки раз больше, чем в опытах Дробкова, — от 50 до 300 мг РЗМ на литр.
Оказалось, что на разные виды растений и даже на разные сорта эти процедуры могут действовать в противоположных направлениях. Так, замачивание кукурузы в хлориде церия (200 мг/л) привело к снижению урожая на 45%, опрыскивание пшеницы в концентрациях от 10 до 200 мг/л не дало никакого результата, опрыскивание сахарной свеклы раствором 50 и 100 мг/л увеличило массу клубней на 24% и 178% соответственно, причем содержание сахара в них не только не уменьшилось, но слегка выросло. Угнетающе такая обработка подействовала на томаты и фасоль — число плодов у них резко сократилось, соответственно уменьшился и урожай.
Эти опыты в СССР и странах СЭВ в целом закончились к середине 70-х годов. Стало очевидным, что использование РЗМ в качестве микроудобрений — дело возможное, но требующее значительных усилий от селекционеров и агрономов. В частности, необходимо будет найти ответы на некоторые важные вопросы: оптимальные сроки, дозы и способы внесения, роль РЗМ в жизни растений, их накопление и влияние на жизнь животных, поедающих такие растения. Нужно было выяснить, сколько РЗМ находится в почве того или иного района, в какой форме и сколь легко эти природные РЗМ могут поступать в растение. Открытым остался и вопрос, на каких почвах и в каких районах внесение фосфорных удобрений из апатитов с высоким содержанием РЗМ будет снижать урожай. И само по себе употребление веществ в малых концентрациях дело непростое, и точные химические анализы состава почвы на каждом поле вряд ли были доступны советским колхозам и совхозам, поэтому редкоземельные удобрения отошли на второй план. Не спасли их ни идеи использовать отходы различных производств, содержащих РЗМ, ни то, что расчетный экономический эффект от такого дарового сырья оказывался немалым. Наверное, свою роль сыграла и традиционная для развитого социализма невосприимчивость экономики к новациям.
Китайский опытНа Западе эти идеи никакой популярностью не пользовались, чему могли способствовать как отсутствие запасов РЗМ в Европе, так и недоступность советских научных работ из-за языкового барьера. А вот китайцы, с большими запасами РЗМ и хорошим знанием русского языка, эстафету переняли и в 1972 году начали систематические исследования эффекта. Уже в 1984 году 0,37 млн. га в КНР обрабатывали экспериментальным удобрением «Нонгле», что означает «Счастливый фермер», на основе хлоридов РЗМ. В 1986 году началось промышленное производство удобрения «Чангле» («Счастлив навсегда»), действующим веществом которого были нитраты легких РЗМ — церия, лантана, празеодима и неодима. К 1998 году эти препараты испытали уже на ста культурах, а на площади 2,8 млн. га земли их применяли для коммерческого выращивания урожая, увеличивая его на 5—10%.
Несомненно, что столь бурному расцвету поспособствовали и сама политика Дэн Сяопина по построению социализма с учетом национальной специфики на основе четырех модернизаций, и вызванное ею бурное развитие добычи РЗМ. Начав добычу в 80-х годах, Китай быстро вышел в мировые лидеры, с помощью демпинга успешно подавил конкурентов, в частности из СССР, и теперь диктует миру цены на свою продукцию.
Поскольку дозы микроудобрений с РЗМ составляют сотни граммов на гектар в год или десятки миллиграммов на килограмм семян при их замачивании в удобрении или обволакивании питательной оболочкой, экономическая эффективность такого приема очень высока. Сравним масштабы: четыре пригоршни белого порошка, разведенные в бочке воды, в которой потом замачивают картошку для поля площадью в гектар, обеспечивают среднюю прибавку урожая в добрую сотню мешков — 2880 кг по десятилетним испытаниям метода на 43 полях разных районов КНР. Открыв эту золотую жилу, исследователи успешно продолжают ее раскапывать, изобретая новые формулы микроудобрений. Самое свежее изобретение — комплексы семнадцати аминокислот с легкими РЗМ.
Столь интенсивные исследования позволили решить многие вопросы, оставшиеся без ответа на первом, советском этапе. Так, было установлено, что после применения удобрений выше всего концентрация РЗМ в корнях (впрочем, всегда раз в десять меньше, чем в почве), а меньше всего — в плодах. Причем существенно меньше, что не может не радовать потребителя. Правда, некоторые исследователи отмечают, что отмыть корни от почвы очень трудно, поэтому следы почвы могут давать ошибку измерений. После опрыскивания картина может и меняться: в листьях РЗМ оказывается несколько больше, чем в корнях. Их содержание все равно не превышает 3% от того, что было в растворе, но и это сказывается на синтезе хлорофилла: листья после опрыскивания приобретают густой зеленый цвет. А кроме того, они дольше не желтеют и вообще РЗМ замедляют старение растения. Например, та же картошка цветет на пять дней дольше, что ускоряет рост клубней и повышает содержание в них крахмала. Это, конечно, наблюдают при оптимальной дозе. Повышенные дозы, для каждого сорта свои, угнетают рост.
Доказано также, что под влиянием РЗМ увеличивается протяженность корней при сохранении их массы. Следовательно, возрастает площадь, с которой растение берет питательные вещества, а у бобовых, например сои, становится больше клубеньков с азотфиксирующими бактериями.
РЗМ и физиология растенийЕсть идеи и относительно действия РЗМ на уровне клетки. Диаметр их ионов примерно такой же, как у иона кальция: 9,6—11,5 нм и 9,9 нм соответственно. Особенно близок кальцию лантан, его еще называют «сверхкальцием». Поэтому, несмотря на более высокую степень окисления, РЗМ блокируют кальциевые каналы в мембране клеток и замещают его в межклеточном матриксе или в содержащих этот металл ферментах. Доказано, что, например, лантан тормозит деятельность многих ферментов, зависящих от кальция, если же обработать корни кукурузы раствором, содержащим всего 5 мкМ/л лантана, концентрация кальция в них падает на 41%! А что происходит, если поток кальция в растение уменьшается? Есть опыты на огурцах: те начинают гораздо быстрее расти, увеличивается активность корней, замедляется старение. Впрочем, если переборщить, то лишенные кальция клетки умирают из-за того, что их мембраны перестают работать.
На клеточные мембраны РЗМ оказывают очень сильное влияние. Так, микродобавки лантана, образующего комплексы с макромолекулами, существенно увеличивают в них концентрацию ненасыщенных жирных кислот, а это стабилизирует мембрану и снижает ее проницаемость. Сходным образом действует и церий. В результате мембрана лучше выдерживает снижение температуры, то есть растение менее подвержено заморозкам. Неодим, церий и лантан, главные компоненты соответствующих удобрений, опять-таки в микромолярных дозах резко повышают сопротивляемость мембран свободным радикалам и за счет активации систем защиты. Это тоже устойчивость к различным стрессам — и к заморозкам, и к засухе. Действительно, опыты уже не на клетках, а на целых растениях продемонстрировали такой эффект: снижение содержания влаги в поле в два раза по сравнению с нормой увеличивало сухой вес клубней обработанной РЗМ сахарной свеклы на 18% по сравнению с контролем. Другие опыты показали, что при избытке влаги никаких различий нет, а при засухе обработанные РЗМ растения используют влагу на 20% более эффективно, на треть возрастает у них и число побегов.
Важнейшее влияние оказывают они на фотосинтез. Так, при опрыскивании листьев сахарной свеклы растворами удобрения «Чангле» в концентрации 0,1—0,01% интенсивность потребления углекислого газа выросла на 36—80%. Число хлоропластов в листьях рапса, опрыснутых хлоридом церия с нитратом неодима, увеличивалось на 9—40%. Ускоряется и перемещение продуктов фотосинтеза от листьев к корням: по одним данным, на 5—8%, по другим — на 17—149%. Видимо, большой разброс связан с некими незадокументированными различиями в постановке опытов и лишний раз свидетельствует о сильной зависимости эффекта применения РЗМ от местных условий. Об этом же говорят и противоречивые данные об изменении урожайности. Лидером здесь оказывается кукуруза, у которой рост составляет от 9 до 103%! Следующим идет рапс (4—48%), затем сахарная свекла (17—24%), капуста (10—20%), китайский крыжовник личи (14—17%).
Что за условия так сильно влияют на эффективность применения РЗМ, до сих пор неясно. В числе главных подозреваемых — свойства применяемых почвы и воды. Высказывалось предположение, что если в почве содержится менее 10 мг/кг РЗМ в легкоусвояемой форме, то польза от микроудобрений будет, а если больше 20, то нечего и стараться. Кислотность почвы и воды весьма сильно сказывается на усвояемости этих веществ: чем кислее, тем она выше. Однако системными анализами химсостава почв на предмет выявления РЗМ за прошедшие со времен Дробкова десятилетия никто так и не озаботился. Кроме того, несмотря на массовость применения таких удобрений, полной ясности с дозами и способами внесения все еще нет, как нет ее и относительно влияния редкоземельных металлов на организмы млекопитающих.
Впрочем, китайским фермерам подобные неясности не мешают применять удобрения с РЗМ: в 2001 году площадь обрабатываемых ими земель выросла до 4 млн. га, причем из добытых тогда в КНР 75 тысяч тонн оксидов РЗМ на нужды сельского хозяйства пошло 1100 тонн.
Что еще можно почитать о роли редкоземельных металлов в жизни растенийА.А.Дробков. Влияние редкоземельных элементов на рост растений. «Доклады АН СССР», 1935, 17(5), 261—263.
А.А.Дробков. Влияние радиоактивных элементов (Ra) и редких земель на урожайность кок-сагыза. «Доклады АН СССР»,
1941, 32(9), 666—667.
Б.И.Коган, И.П.Скрипка. Редкоземельные элементы как микроудобрения. «Редкие элементы», 1973, 9, 8—36.
Zhengyi Hu, Herfried Richter, Gerd Sparovek, Ewald Schnug. Physiological and Biochemical Effects of Rare Earth Elements on
Plants and Their Agricultural Significance: A Review. «Journal оf Plant Nutrition», 2004, 27(1), 183—220.
