根據(jù)國(guó)際植物技術(shù)學(xué)會(huì)的網(wǎng)站，植物技術(shù)被定義為利用植物解決環(huán)境問(wèn)題的科學(xué)，例如污染，重新造林，生物燃料和填埋。植物修復(fù)是植物技術(shù)的一個(gè)子類別，利用植物從土壤或水中吸收污染物。

        涉及的污染物可能包括重金屬，重金屬定義為任何可能導(dǎo)致污染或環(huán)境問(wèn)題且無(wú)法進(jìn)一步降解的金屬元素。土壤或水中大量重金屬的積累被認(rèn)為對(duì)植物或動(dòng)物有毒。

        為什么要使用植物修復(fù)？

        用于補(bǔ)救被重金屬污染的土壤的其他方法可能每英畝花費(fèi)100萬(wàn)美元，而對(duì)植物進(jìn)行補(bǔ)救的費(fèi)用估計(jì)為每平方英尺45美分至1.69美元，這使每英畝的成本降低到了數(shù)萬(wàn)美元。

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        植物修復(fù)如何工作？

        并非每種植物都可以用于植物修復(fù)。與正常植物相比，能夠吸收更多金屬的植物稱為超級(jí)蓄積體。超級(jí)蓄積劑吸收的重金屬比其生長(zhǎng)在土壤中的重金屬多。

        所有工廠都需要少量的重金屬。鐵，銅和錳只是植物功能所必需的幾種重金屬。同樣，有些植物可以忍受其系統(tǒng)中的大量金屬，甚至超過(guò)其正常生長(zhǎng)所需的金屬，而不會(huì)表現(xiàn)出毒性癥狀。例如，Thlaspi物種具有一種稱為“金屬耐受性蛋白質(zhì)”的蛋白質(zhì)。由于全身性鋅缺乏反應(yīng)的激活，Thlaspi大量吸收了鋅。換句話說(shuō)，耐金屬蛋白告訴植物它需要多的鋅，因?yàn)榧词共恍枰病靶枰唷?，因此需要多的鋅！

        工廠內(nèi)的專門(mén)金屬運(yùn)輸工具也可以幫助攝取重金屬。轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白對(duì)與其結(jié)合的重金屬具有特異性，是協(xié)助植物中重金屬的運(yùn)輸，解毒和螯合的蛋白質(zhì)。

        根際中的微生物附著在植物根部的表面，一些補(bǔ)救性微生物能夠分解有機(jī)物質(zhì)，例如石油，并從土壤中吸收和吸收重金屬。這對(duì)微生物和植物都有利，因?yàn)樵撨^(guò)程可以為微生物提供模板和食物來(lái)源，從而可以降解有機(jī)污染物。植物隨后釋放根系分泌物，酶和有機(jī)碳，以供微生物攝食。

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        植物修復(fù)的歷史

        植物修復(fù)的“教父”和對(duì)高蓄積植物的研究很可能是新西蘭的RR Brooks。Reeves和Brooks于1983 年撰寫(xiě)了批涉及被污染的生態(tài)系統(tǒng)中植物中重金屬攝入量異常高的論文。他們發(fā)現(xiàn)，位于礦區(qū)的Thlaspi中的鉛含量很容易成為有史以來(lái)的高記錄。任何開(kāi)花植物。

        布魯克斯教授在植物中重金屬超富集方面的工作引發(fā)了關(guān)于如何利用這些知識(shí)來(lái)清潔污染土壤的疑問(wèn)。關(guān)于植物修復(fù)的篇文章是由羅格斯大學(xué)的科學(xué)家撰寫(xiě)的，內(nèi)容涉及如何使用經(jīng)過(guò)特別選擇和設(shè)計(jì)的金屬積累植物來(lái)清潔污染的土壤。1993年，一家名為Phytotech的公司申請(qǐng)了美國(guó)專利。該專利標(biāo)題為“金屬的植物修復(fù)”，公開(kāi)了一種使用植物從土壤中去除金屬離子的方法?；蚋脑炝藥追N植物，包括蘿卜和芥末，以表達(dá)一種稱為金屬硫蛋白的蛋白質(zhì)。植物蛋白結(jié)合重金屬并去除它們，因此不會(huì)發(fā)生植物毒性。由于這項(xiàng)技術(shù)，轉(zhuǎn)基因植物對(duì)擬南芥，煙草，低芥酸菜子和大米進(jìn)行了改良，以修復(fù)被汞污染的區(qū)域。

        影響植物修復(fù)的外部因素

        影響植物超重金屬積累能力的主要因素是年齡。年輕的根比根生長(zhǎng)快，吸收養(yǎng)分的速率更高，而且年齡也會(huì)影響化學(xué)污染物在整個(gè)植物中的移動(dòng)方式。自然，根部區(qū)域的微生物種群會(huì)影響金屬的吸收。由于陽(yáng)光/陰影和季節(jié)變化而導(dǎo)致的蒸騰速率也可能影響植物對(duì)重金屬的吸收。

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        植物修復(fù)用植物

        據(jù)報(bào)道有500多種植物具有超富集特性。天然的高蓄積物包括中間伊伯氏菌和Thlaspi spp。不同的植物會(huì)積累不同的金屬。例如，芥菜油菜積累銅，硒和鎳，而擬南芥哈雷里積累鎘，Lemna gibba積累砷。在工程濕地中使用的植物包括莎草，草皮，蘆葦和香蒲，因?yàn)樗鼈兙哂锌购槟芰Σ⑶夷軌蛭瘴廴疚?。轉(zhuǎn)基因植物，包括擬南芥，煙草，低芥酸菜子和大米，已被修飾以修復(fù)被汞污染的地區(qū)。

        如何測(cè)試植物的超積累能力？由于植物組織培養(yǎng)物具有預(yù)測(cè)植物反應(yīng)并節(jié)省時(shí)間和金錢(qián)的能力，因此在植物修復(fù)研究中經(jīng)常使用。

        植物修復(fù)的適銷性

        植物修復(fù)由于其建立成本低和相對(duì)簡(jiǎn)單而在理論上很受歡迎。在1990年代，有多家從事植物修復(fù)的公司，包括Phytotech，PhytoWorks和Earthcare。雪佛龍和杜邦等其他大公司也在開(kāi)發(fā)植物修復(fù)技術(shù)。但是，這些公司近很少進(jìn)行任何工作，并且一些較小的公司已經(jīng)倒閉。該技術(shù)存在的問(wèn)題包括植物根部無(wú)法深入土壤核心以積累一些污染物的事實(shí)，以及過(guò)度積累后對(duì)植物的處置。這些植物不能耕種回土壤，不能被人類或動(dòng)物食用，也不能填埋。Brooks博士領(lǐng)導(dǎo)了有關(guān)從超蓄能工廠提取金屬的開(kāi)拓性工作。此過(guò)程稱為植物提取，涉及冶煉植物中的金屬。