综述：植物修复技术促进可持续发展——基于植物的土壤与废水修复策略整合

本综述系统阐述了植物修复技术（Phytoremediation）在应对土壤和废水污染中的前沿应用，通过整合植物-微生物互作机制（如根际降解Rhizodegradation、植物提取Phytoextraction）与基因编辑（CRISPR/Cas9）、纳米生物技术等现代手段，为低成本、生态友好的污染治理提供了创新方案。重点对比了传统处理技术与植物修复在重金属（HMs）、有机污染物（如PAHs、PPCPs）清除中的效能与经济性，并探讨了植物筛选、系统设计及环境适配性等关键因素。

　　

植物修复技术：自然与科技共筑的污染治理新范式

引言

全球仅0.007%的淡水资源可直接利用，而工业废水携带的重金属（HMs，如Cd、Pb）、持久性有机污染物（POPs）及药物残留（PPCPs）加剧了水危机。传统处理技术如膜过滤（MBR）成本高昂（>110万美元/年），而植物修复凭借其1/10的成本（37.7美元/m³）和生态兼容性成为新兴解决方案。

植物修复的多元机制

针对重金属污染，植物通过根际稳定化（Phytostabilization）降低HM迁移性，或通过超富集作用（如Thlaspi caerulescens积累Cd达93 μg·g^?1 FW）实现土壤净化。浮萍（Lemna minuta）和水葫芦（Eichhornia crassipes）可去除60%的COD（化学需氧量）和磷酸盐（P-PO₄^3?），而杨树杂交种在2年内处理污水达4950 m³/ha。

生物技术赋能

基因编辑工具CRISPR/Cas9可强化植物耐污性，如过表达金属硫蛋白（MTs）基因的转基因杨树对砷的提取效率提升3倍。纳米载体（如Fe₃O₄ NPs）能定向递送降解酶至根系，加速有机污染物（如DDT）分解。

挑战与前景

植物修复面临生长周期长（需2-7年）、污染物再释放风险等问题。未来需优化植物-微生物联合系统（如根瘤菌增强Phragmites australis的氮磷吸收），并开发模块化人工湿地（FTWs）以适应不同气候带。

案例启示

印度学者利用水葫芦在5周内清除89%的Fe和99%的COD；中国团队通过杨树修复砷污染土壤，成本仅为传统方法的15%。这些实践印证了植物修复在实现环境-经济双赢中的巨大潜力。

结语

从实验室到田间，植物修复正从辅助技术成长为污染治理的核心策略。随着多学科交叉（如合成生物学与AI建模）的深入，这一“绿色武器”将在全球生态修复中扮演更关键角色。