综述：可持续植物修复技术在煤矿污染土壤有毒金属高效去除中的应用及循环生物经济潜在途径

这篇综述系统阐述了利用植物修复技术（Phytoremediation）结合循环生物经济（Circular Bioeconomy）策略治理煤矿污染土壤的创新方案。文章重点分析了Brassicaceae和Asteraceae科超富集植物的重金属（Pb/Cu/Cr/Cd/As）吸收机制，探讨了微生物辅助修复（Microbial Phytoremediation）、基因工程改良及土壤改良剂对提升修复效率的作用，并提出了生物炭（Biochar）制备和金属回收等增值应用方向。

　　

煤矿污染土壤的生态挑战

煤矿开采活动导致铅（Pb）、铜（Cu）、铬（Cr）、镉（Cd）和砷（As）等有毒金属在土壤中持续累积，这些污染物通过食物链富集对生态系统和人类健康构成严重威胁。传统物理化学修复方法存在成本高、易造成二次污染等局限性，亟需开发环境友好型解决方案。

植物修复技术机制

特定植物物种通过以下途径实现金属去除：

1. 植物提取（Phytoextraction）：Brassicaceae科植物如芥菜型油菜可将金属转运至地上部组织；
2. 根系固定（Phytostabilization）：Asteraceae科植物通过分泌有机酸将金属转化为难溶态；
3. 微生物协同：根际促生菌（PGPR）通过分泌铁载体（Siderophores）增强金属生物有效性。

强化修复策略

• 基因工程：过表达金属转运蛋白（如ZIP家族）和螯合肽（Phytochelatins）可提升植物耐受性；
• 土壤改良：施加腐殖酸（HS）和磷酸盐（PO₄^3-）可降低Cd生物有效性达40-60%；
• 纳米材料：羟基磷灰石纳米颗粒（nHAP）对Pb的固定效率超过85%。

循环经济整合

修复后生物质可通过热解转化为生物炭（比表面积＞300 m²/g），或通过湿法冶金回收稀有金属。案例显示，每公顷富集植物可提取2.3 kg镉，经加工后经济价值可达1.2万美元。

未来展望

需建立跨学科研究框架，优化超富集植物-微生物-土壤改良剂的协同体系，同时开发基于区块链技术的污染溯源系统。这种"修复-增值"双轨模式为全球1,200万公顷煤矿废弃地治理提供了新范式。