根據(jù)國際植物技術(shù)學(xué)會的網(wǎng)站，植物技術(shù)被定義為利用植物解決環(huán)境問題的科學(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)境問題且無法進(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)為對植物或動物有毒。

        為什么要使用植物修復(fù)？

        用于補救被重金屬污染的土壤的其他方法可能每英畝花費100萬美元，而對植物進(jìn)行補救的費用估計為每平方英尺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蓄積體。超級蓄積劑吸收的重金屬比其生長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，甚至超過其正常生長所需的金屬，而不會表現(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，耐金屬蛋白告訴植物它需要多的鋅，因為即使不需要，它也“需要多”，因此需要多的鋅！

        工廠內(nèi)的專門金屬運輸工具也可以幫助攝取重金屬。轉(zhuǎn)運蛋白對與其結(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，一些補救性微生物能夠分解有機物質(zhì)，例如石油，并從土壤中吸收和吸收重金屬。這對微生物和植物都有利，因為該過程可以為微生物提供模板和食物來源，從而可以降解有機污染物。植物隨后釋放根系分泌物，酶和有機碳，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的高記錄。任何開花植物。

        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來清潔污染土壤的疑問。關(guān)于植物修復(fù)的篇文章是由羅格斯大學(xué)的科學(xué)家撰寫的，內(nèi)容涉及如何使用經(jīng)過特別選擇和設(shè)計的金屬積累植物來清潔污染的土壤。1993年，一家名為Phytotech的公司申請了美國專利。該專利標(biāo)題為“金屬的植物修復(fù)”，公開了一種使用植物從土壤中去除金屬離子的方法。基因改造了幾種植物，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，因此不會發(fā)生植物毒性。由于這項技術(shù)，轉(zhuǎn)基因植物對擬南芥，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。年輕的根比根生長快，吸收養(yǎng)分的速率更高，而且年齡也會影響化學(xué)污染物在整個植物中的移動方式。自然，根部區(qū)域的微生物種群會影響金屬的吸收。由于陽光/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重金屬的吸收。

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        植物修復(fù)用植物

        據(jù)報道有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，因為它們具有抗洪能力并且能夠吸收污染物。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)。

        如何測試植物的超積累能力？由于植物組織培養(yǎng)物具有預(yù)測植物反應(yīng)并節(jié)省時間和金錢的能力，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簡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)存在的問題包括植物根部無法深入土壤核心以積累一些污染物的事實，以及過度積累后對植物的處置。這些植物不能耕種回土壤，不能被人類或動物食用，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拓性工作。此過程稱為植物提取，涉及冶煉植物中的金屬。