【为什么要使用植物修复土壤，如何工作的？】
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用于修复被重金属污染的土壤 ， 如果用其他方法每英亩可能花费 100 万美元 ， 而植物修复估计花费在每平方英尺 45 美分到 1.69 美元之间 ， 将每英亩的成本降低到数万美元 。 并非每种植物都可用于植物修复 ， 能够比普通植物吸收更多金属的植物称为超富集植物 ， 超富集植物可以吸收比它们生长的土壤中更多的重金属 。 所有植物都需要少量的重金属 ， 铁、铜和锰只是对植物功能至关重要的几种重金属 。 此外 ， 有些植物可以耐受其系统中的大量金属 ， 甚至超过正常生长所需的金属 ， 而不是表现出毒性症状 。
例如 ， 一种菥蓂具有一种称为“金属耐受性蛋白质”的蛋白质 。 由于系统性缺锌反应的激活 ， 菥蓂大量吸收了锌 。 换句话说 ， 金属耐受性蛋白质告诉植物它需要更多的锌 ， 因为它“需要更多” ， 即使它不需要 ， 所以它需要更多 。 植物内的专门金属转运蛋白也可以帮助吸收重金属 。 特定于与其结合的重金属的转运蛋白是帮助植物内重金属转运、解毒和螯合的蛋白质 。 根际微生物附着在植物根部表面 ， 一些修复微生物能够分解石油等有机物质 ， 并将重金属带出土壤 。 这对微生物和植物都有好处 ， 因为该过程可以为可以降解有机污染物的微生物提供模板和食物来源 。 植物随后释放根系分泌物、酶和有机碳 ， 供微生物食用 。
植物修复的历史
植物修复和超富集植物研究的“教父”很可能是新西兰的一位植物学家 ， 于 1983年撰写了第一篇涉及污染生态系统中植物吸收异常高水平重金属的论文 。 他们发现 ， 位于矿区的菥蓂的铅浓度很容易达到有史以来最高的记录 。 布鲁克斯教授关于植物重金属超积累的工作 ， 从而引发了关于如何利用这些知识来清洁受污染土壤的问题 。 第一篇关于植物修复的文章是由罗格斯大学的科学家撰写的 ， 关于使用经过特殊选择和工程改造的金属积累植物来清洁受污染的土壤 。 1993 年 ， 一家公司申请了美国专利 ， 该专利名为“金属植物修复” ， 公开了一种使用植物从土壤中去除金属离子的方法 。 包括萝卜和芥菜在内的几种植物经过基因工程改造 ， 可以表达一种叫做金属硫蛋白的蛋白质 。 植物蛋白结合重金属并去除它们 ， 从而不会发生植物毒性 。 由于这项技术 ， 转基因植物 ， 拟南芥、烟草、油菜和大米已被改良以修复受汞污染的地区 。
影响植物修复的外部因素
影响植物超积累重金属能力的主要因素是年龄 ， 幼根比老根长得更快 ， 吸收养分的速度也更高 ， 而且年龄也可能影响化学污染物在整个植物中的移动方式 。 自然地 ， 根部区域的微生物种群会影响金属的吸收 。 由于阳光/阴影暴露和季节变化 ， 蒸腾速率也会影响植物对重金属的吸收 。
用于植物修复的植物物种
据报道 ， 超过 500 种植物具有超积累特性 。 天然超富集植物包括披针叶屈曲花和遏蓝菜属植物 。 不同的植物积累不同的金属；例如 ， 芥菜积累铜、硒和镍 ， 而拟南芥积累镉 ， 长白菜积累砷 。 人工湿地中使用的植物包括莎草、灯心草、芦苇和香蒲 ， 因为它们具有抗洪能力并且能够吸收污染物 。 转基因植物 ， 包括拟南芥、烟草、油菜和水稻 ， 已被改造以修复受汞污染的地区 。 如何测试植物的超积累能力？植物组织培养经常用于植物修复研究 ， 因为它们能够预测植物反应并节省时间和金钱 。
植物修复的适销性
植物修复在理论上很受欢迎 ， 因为它的建立成本低且相对简单 。 在 1990 年代 ， 有几家公司从事植物修复工作 ，， 雪佛龙和杜邦等其他大公司也在开发植物修复技术. 然而 ， 这些公司最近几乎没有做任何工作 ， 一些较小的公司已经倒闭 。 该技术的问题包括植物根部无法深入土壤核心以积累一些污染物 ， 以及在过度积累后对植物的处置 。 这些植物不能被犁回土壤 ， 不能被人类或动物食用 ， 也不能被投入垃圾填埋场 。 布鲁克斯博士领导了从超富集植物中提取金属的开创性工作 ， 这个过程称为植物开采 ， 涉及从植物中冶炼金属 。
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