编辑推荐：
植物修复技术通过超积累植物吸收并稳定土壤重金属，结合金属回收实现生态与经济效益。研究系统综述了植物修复机制（如 phytoextraction、rhizofiltration）、超积累植物生理特性（如铅吸收实例）及金属回收技术（如 phytomining），指出基因编辑和植物筛选可提升该技术效能。
乔尔·奥克波戈诺（Joel Okpoghono）| 安东尼·奥西凯梅克哈·阿纳尼（Anthony Osikemekha Anani）
尼日利亚德尔塔州奥佐罗市德尔塔州立科技大学（Delta State University of Science and Technology）理学院生物化学系
摘要
修复技术至关重要，因为包括人为活动和自然过程在内的多种因素导致环境中重金属的积累，这对生态系统和人类健康构成了重大威胁。本研究旨在综述植物修复（phytoremediation）和重金属回收的方法。研究结果表明，植物修复是一种创新、环保且持久的清理重金属污染区域的方法。根际过滤（rhizofiltration）、植物提取（phytoextraction）和植物稳定化（phytostabilization）是该技术中的关键步骤，尤其适用于重金属污染情况。通过这种技术可以种植能够大量积累重金属的超积累植物（hyperaccumulators）。这些植物具有适应性调节系统，能够将过量的重金属从根部转移到地上部分。金属转运蛋白的自然过表达以及快速将重金属从根部输送到地上部分的能力，使得超积累植物具有独特的积累特性。例如Brassica juncea这种植物可以在其根部（108.3 mg/g DW）和地上部分（34.5 mg/g DW）中积累大量铅。回收的金属还具有回收利用和工业应用的潜力。
引言
环境污染，特别是重金属污染，对全球生态系统和人类健康构成了严重威胁。随着工业活动的持续扩张，有效且可持续的修复策略的需求日益迫切（Sabreena等人，2022年）。环境中的重金属污染源于采矿、工业排放、农业实践和不当废物处理等多种人为活动（Khan等人，2023年）。这些有毒元素如铅（Pb）、镉（Cd）、铬（Cr）、砷（As）、锌（Zn）、铜（Cu）、镍（Ni）和汞（Hg）具有不可生物降解性，可在环境中长期存在，并在食物链中积累，从而威胁生物多样性（Yan等人，2020年）。由于这些有毒元素无法被生物体代谢或排出，其不可生物降解的特性加剧了污染问题（Khalef等人，2022年）。植物修复是一种利用植物去除、降解或稳定土壤和水中污染物的绿色技术，已成为解决重金属污染的有效方法（Bhat等人，2022年）。与传统修复技术相比，这种方法具有成本效益高、对环境干扰小以及能回收金属等优点（Lavanya等人，2024年）。
重金属（HMs）因其高丰度及在环境中的不可生物降解性和持久性而成为备受关注的污染物。它们容易在环境中积累，因此去除这些金属对于减少对所有生命形式和自然环境的威胁至关重要（Sabreena等人，2022年）。通过从植物生物质中回收金属，植物修复进一步提高了其价值。这一过程不仅有助于环境清理，还为宝贵资源提供了可持续的来源（Barathi等人，2023年）。植物修复利用称为超积累植物的植物通过根系吸收污染物（包括重金属），并将其转移到植物的地上部分（Jiang等人，2022年）。利用超积累植物可以提取并重新利用这些金属，从而防止其重新进入生态系统，并创造潜在的商业应用（Tan等人，2023年）。生物技术和植物育种的最新进展培育出了能够积累远超普通植物水平的重金属的超积累植物（Bhat等人，2022年；Tan等人，2023年；Reeves，2024年）。这些植物不仅提升了修复效果，还为从受污染土壤或低品位矿石中提取贵重金属的植物采矿（phytomining）提供了可能（Akinbile等人，2021年；Tognacchini等人，2020年；Medina-Díaz等人，2024年）。
植物修复包括多种机制，如植物提取、植物稳定化、植物降解、植物挥发和根际过滤（Tan等人，2023年；Sharma等人，2023年；Verma等人，2024年）。将植物修复与金属回收相结合，可以实现减少废物和最大化资源利用的循环经济模式。本综述探讨了植物修复技术的现状、其在重金属去除中的应用以及从受污染场地回收金属的潜力。通过研究植物对金属的吸收、转运和积累机制，以及与此方法相关的挑战和机遇，我们可以更好地理解植物修复在解决环境污染和资源回收中的作用。
方法论
通过搜索Science Direct、Medline（Pubmed）、Web of Science和Scopus平台截至2025年5月发表的所有科学文献，收集了有关重金属回收的植物修复信息。此外还参考了一些已出版的书籍。检索过程中使用了“MeSH术语”和“自由文本”术语。所有118篇符合条件的文献均被纳入研究范围。
超积累植物及其作用
超积累植物具有从环境中吸收和储存异常高水平重金属的独特能力，其积累浓度远高于其他植物物种（Skuza等人，2022年）。这些植物在恢复受污染区域方面发挥着重要作用，为传统修复技术提供了一种具有成本效益的替代方案。虽然大多数植物会受到重金属的伤害，
常见的修复目标重金属
由于工业化进程加快和城市化进程，全球生态系统中的重金属污染问题日益严重。土壤中重金属浓度的增加对人类和动物健康以及植物生长和生产造成了威胁。自然界中存在两种类型的重金属：必需重金属（Zn、Cu、Fe和Mn）对植物生长和发展至关重要，而非必需重金属（Cd、Hg和Pb）在农业系统中没有公认的生物学作用。
用于金属回收的植物提取技术
从植物组织中提取积累的重金属的过程称为植物提取（phytoextraction）。这种方法常被称为植物采矿（phytomining），相比传统采矿方式更加环保，尤其适用于受污染地区或低品位矿石（Dhiman等人，2024年）。当金属积累达到峰值时，会收获用于植物提取的植物，然后对收获的植物生物质进行处理以回收有价值的金属。
植物修复的应用
作为一种先进且环保的方法，植物修复利用植物清除各种环境污染物，如土壤、水和空气中的污染物。利用植物的解毒特性，这种方法为处理污染问题提供了可持续的解决方案（Khan等人，2023年）。植物修复的应用领域广泛且影响深远，包括重金属修复、垃圾填埋场渗滤液处理和有机污染物清除等。植物修复和金属回收的优势
植物修复和金属回收在解决重金属污染方面具有显著优势，包括高效去除污染物、适用性强、成本效益高、经济可行性和环保性（Yan等人，2020年）。其环境优势还包括可持续性——因为植物修复是一种挑战与局限性
植物修复是一种有前景的环保方法，但其在实际应用中受到诸多信息缺失的制约。这些问题包括无法完全理解植物生理机制、优化植物与土壤的相互作用，以及处理生物质处置和工艺放大等实际问题。这些挑战源于多种生物和环境因素。未来展望
随着进一步的研究和技术进步，利用植物修复受污染环境的方法有望在未来有效应对重金属污染并提高金属回收效率。通过使用具有吸收和储存重金属能力的超积累植物，这种方法为传统修复技术提供了可持续且经济的替代方案。基因工程和植物选育方面的发展为植物修复带来了巨大潜力。结论
植物修复是一种环保且可持续的方法，能够从土壤和水中去除和降解污染物。它依赖于植物自身的有机过程，使植物能够吸收污染物并使其转化为挥发性物质。然而，在某些情况下，植物解毒速度慢、对生长有显著毒性影响以及耐受能力有限，这些因素引发了对其效果不佳的担忧。尽管如此，这一方法仍需进一步改进。作者贡献声明
乔尔·奥克波戈诺（Joel Okpoghono）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、项目管理、研究设计、资金获取、数据分析、概念构建。安东尼·奥西凯梅克哈·阿纳尼（Anthony Osikemekha Anani）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、资源协调、项目管理、研究设计、资金获取、数据分析、概念构建。利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究结果的已知利益冲突。
