Михаил Васильев - Металлы и человек

Сегодня рассеянные элементы получают из руд других металлов, в которые они входят, как правило, в ничтожном количестве. Но человеческая мысль непрерывно бьется в поисках иных, более обильных источников этих элементов. И тут внимание человека начинают привлекать бескрайные просторы зыбящегося волнами мирового океана.

Морская вода содержит в себе в растворенном виде почти все металлы, в том числе и редкие. Конечно, концентрация их очень невелика. Если натрия в ней содержится более одного процента по весу, то уже магния — второго по количеству металла — в ней имеется всего 0,14 процента. Еще меньше кальция и калия — по 0,04 процента. И, конечно, еще меньше рассеянных элементов. Но все же их не так уж мало. Рубидия, например, в ней содержится 0,0002 процента, лития — 0,00015, селена — 0,000 004, цезия — 0,000 002, германия — 0,000 001. Значительно меньше в морской воде скандия — 0,000 000 04 и радия — 0,000 000 000 000 1 процента. Ну, а если перейти с языка процентов на язык точных цифр, то это означает, что в каждом кубическом кубометре воды содержится 2 г рубидия, 1,5 г лития, 0,04 г селена, 0,01 г германия.

Обычно в подтверждение того, насколько велики запасы металлов, содержащихся в воде, приводят цифры из общего содержания в мировом океане. Получаются головокружительные величины. Оказывается, что в морской воде содержится 5,5 млрд. тонн скандия, еще большие количества германия, цезия, селена. Но…

Но ведь чтобы добыть этот скандий, надо пропустить сквозь какие-то фильтрующие аппараты всю воду океанов земного шара. Несбыточная, фантастическая даже в перспективе ряда ближайших столетий задача! И все-таки отказываться от сокровищ, содержащихся в морской воде, не следует. Надо найти способ концентрации этих металлов в отдельных местах.

Но как это сделать? Каким способом «заманить», например, атомы растворенного в воде золота из всего мирового океана в одно Азовское море? Или весь германий — в воды Финского залива?

Нечто подобное (конечно, в значительно меньших масштабах) можно сделать с помощью морских животных и растений; ведь металлы входят в состав и живых организмов, причем нередко играют там очень важную роль.

Так, железо является важнейшей составной частью гемоглобина крови. Благодаря ему имеет красный, ржавый, цвет наша кровь. Лет полтораста назад, когда определили химический состав крови, один влюбленный юноша решил подарить своей невесте обручальное кольцо, сделанное не из золота, а из железа, добытого из собственной крови. Трогательная история не имеет конца: во всем организме человека вряд ли найдется столько железа, чтобы из него можно было сделать обручальное кольцо. Его там всего несколько граммов.

В человеческом организме имеются цинк, медь, кобальт. Считают, например, что наличие никеля в человеческих волосах делает их светлыми, титан придает им золотистый оттенок, молибден делает их ярко-красными, рыжими. Даже такие редкие металлы, как уран и радий, входят в состав человеческого организма.

Металлы входят и в состав животных, насекомых, растений, водорослей, одноклеточных организмов. Причем, самое интересное, многие растения и водоросли могут концентрировать в своем организме те или иные металлы. Так, в теле асцидий Кольского залива содержится до 0,5 процента ванадия, хотя содержание его в морской воде составляет всего 0,000 005 процента.

Один из видов болотного хвоща накапливает в своем организме золото. Даже при концентрации его в почве всего в 0,1 г на тонну зола хвоща имела его свыше 600 г на тонну.

В морских растениях сосредоточено примерно в 100 раз больше радия, чем в воде.

Не отстают и сухопутные растения. Так, в одном грамме сухого вещества гриба-дождевика содержится до 0,25 г цинка. Зола некоторых растений, живущих на богатой цинком почве, содержит в каждом килограмме до 294 г этого металла. Это уже настоящий концентрат цинка, могущий пойти без дальнейшего обогащения прямо на переплавку.

Зола некоторых трав и листьев содержит до 0,001 процента германия, хотя его среднее содержание в почве не превышает 0,000 000 7 процента.

В золе одного из видов лавров обнаружено до 15 процентов марганца.

Что ж, геохимики знают, что эта удивительная способность живых организмов концентрировать в себе те или другие элементы не раз была причиной образования мощных залежей ископаемых. «Железные, марганцевые, алюминиевые руды в очень большой, может быть главной, части связаны с явлениями жизни, — писал основатель интереснейшей новой науки, биогеохимии, академик В. И. Вернадский. — Она дает начало фосфорным отложениям, селитрам, самородной сере. По-видимому, с нею связано образование некоторых рудных отложений: меди, ванадия, серебра, свинца…» Живое вещество — самый стремительный, в геологическом смысле слова, концентратор тех или иных веществ.

Так почему не воспользоваться этой удивительной способностью живых организмов концентрировать в себе те или иные вещества для их добычи? В первую очередь, видимо, для их добычи из вод океана.

Человек много столетий занимался «усовершенствованием» яблони— и из лесного дичка с кислыми, почти несъедобными, величиной с орех плодами вывел он десятки сортов с плодами самых разнообразных свойств: сладкими, мягкими, способными долго не портиться, кислыми, твердыми и т. д. Человек занялся пшеницей — и еще сегодня ученые как следует не представляют, кто является ее диким предком, так сильно изменила она свой характер. А как непохожи приземистая такса или скуластый бульдог на своего прародителя — волка. Все это — вмешательство человека.

Но никогда ни один генетик не ставил перед собой задачи вырастить сорт капусты, в листьях которой содержалось бы предельно возможное количество германия или лития, вывести породу свиней, в костях которых концентрировался бы теллур или актиний. А, наверное, такая задача вполне осуществима.

По всей вероятности, для такой цели наиболее подходящи простейшие одноклеточные организмы — бактерии разных видов, водоросли и грибки. Они наиболее быстро размножаются, наиболее легко изменяют свою природу под действием различных искусственных воздействий, которыми располагает современная генетика. Так, исходный грибок пенициллина имел активность всего 40–80 условных единиц. Ученые взялись за его «воспитание». Они облучали его рентгеновскими и ультрафиолетовыми лучами, отбирали лучшие экземпляры, и сегодня продуктивность этого грибка превышает 1000 единиц. Вероятно, также в сотни раз можно будет поднять за короткий срок и способность простейших организмов концентрировать редкие элементы. Интересно отметить, что в СССР, США, Канаде и в Англии ведутся работы по использованию бактерий для переработки руд, например сульфидов меди, путем окисления и перевода их в растворимое состояние.