综述：植物-微生物联合修复技术治理电子垃圾堆放场地重金属及有机污染物污染

《ACS Omega》：Plant-Microbe-Assisted Approaches for Remediating Heavy Metals and Organic Pollutant Contamination in Electronic Waste Dump Sites

　　

电子设备已成为现代生活中不可或缺的消费品，极大提升了日常生活的便捷性与舒适度。然而，这种过度依赖导致电子废弃物（e-waste）产生量持续攀升，年产生量已达200万公吨。由于管理不规范、监管缺失、基础设施不足以及政策法规缺位，大量电子废弃物被随意拆解与处置，导致其中包含的重金属与有机污染物渗入土壤，改变土壤理化性质与微生物组构成，抑制植物生长，并可通过食物链对人类与动物健康构成严重威胁。尽管物理与化学回收技术已得到广泛应用，但基于生物手段的替代方法因其环境友好特性正日益受到关注。本综述旨在系统阐述生物修复技术在可持续缓解重金属污染方面的效能。文中讨论了电子废弃物的组成及其对土壤健康与植物生长的负面影响，重点聚焦于生物修复策略，包括针对重金属与有机污染物的植物修复（phytoremediation）与微生物修复（bioremediation）。同时详细描述了这些修复过程的生物学机制，并强调了纳米技术、基因工程与基因编辑等现代生物技术工具推动下的领域进展，以期全面概述此类修复方法在缓解电子废弃物所致环境污染中的作用，并为未来的研究方向提供指引。

引言

随着现代化进程与技术革新达到顶峰，废弃物问题已成为全球性挑战。近几十年来，电子产品需求激增，使得电子废弃物在人类产生的总废弃物中占比显著上升。电子废弃物指被废弃的电子设备或其部件。根据近年全球电子废弃物产生趋势预测，到2030年其积累量将达8200万公吨，较2022年的6200万公吨增长33%，年产生速率将增至260万公吨。在日益增长的生命周期末端电子产品堆积背景下，如此巨量电子废弃物的管理与安全处置构成了严峻挑战，目前仅有不到25%进入正规回收流程。电子废弃物的不当管理会通过释放有毒有害物质造成严重环境污染，这些物质包括重金属（铅、汞、镉、砷）、有机污染物（多氯联苯PCBs、多溴二苯醚PBDEs、多环芳烃PAHs）及其他有害化学品。除非得到妥善管理，否则这些从电子废弃物中释放的有毒成分会降解环境，并对植物、动物和人类造成危害。它们进入土壤环境后，会对土壤微生物多样性与植物生命造成负面影响，损害生态系统功能。因此，确定特定场地废弃电气电子设备（WEEE）的污染物总体构成、调查其影响并制定有效的污染场地修复策略至关重要。传统处置方法主要包含对环境不友好的操作，危及电子废弃物处理场工人的健康及周边社区居民的安全。因此，迫切需要开发并标准化更具环境可行性的策略来修复受污染的生命周期末端电子产品处置场地，这亦符合可持续发展目标。其中，生物干预方法作为传统修复技术的替代方案备受关注，主要包括生物修复与植物修复技术。本综述旨在全面概述电子废弃物相关威胁、电子废弃物对土壤污染的贡献、其对植物健康的影响以及针对释放出的有毒物质的修复方法。文章重点强调利用植物与微生物进行生物修复作为一种生态可持续解决方案来管理电子废弃物污染，并结合近期科学研究证据，探讨了整合植物修复与微生物修复及其他可行策略的综合方法在清理受污染电子废弃物场地中的有效性，同时分析了相较于传统方法的生态与社会经济效益，并剖析了当前策略面临的困难，以期为电子废弃物污染场地的生物修复提供整体性理解。

电子废弃物组成

电子废弃物主要由金属、塑料以及其他材料如矿物、玻璃、复合材料等组成。根据联合国训练研究所最新报告，2022年全球产生的620亿千克电子废弃物中，金属占310亿千克（50%），塑料占170亿千克（27%），其他材料占140亿千克（23%）。废弃电气电子设备产生的废弃物涵盖广泛的电器类别，依据废物管理特性可将其分为六类：温度交换设备；屏幕与显示器；灯具；大型设备；小型设备；小型信息与通讯设备。小型设备（如玩具、摄像机、微波炉、吸尘器、电子烟）是最大的电子废弃物类别，约占全球总量的三分之一，2022年产生量约204亿千克。第二大类别为大型设备，贡献了157亿千克电子废弃物，包括电炉灶、洗碗机、洗衣机、干衣机、大型打印机、复印设备及光伏板。第三类别为温度交换设备，包括冰箱、冰柜、空调和热泵等制冷与冷冻设备，共133亿千克。屏幕与显示器构成第四大组分（59亿千克），其次为小型信息与通讯设备（19亿千克），灯具则是最小的类别（19亿千克）。电子废弃物既是多种有价值材料的来源，也包含大量危险物质。贵金属如金（Au）、银（Ag）、铑（Rh）、钯（Pd）；有价值金属如铜（Cu）、铁（Fe）、锡（Sn）、铝（Al）、锌（Zn）、镍（Ni）、钴（Co）；以及稀土元素如钌（Ru）、铋（Bi）、锑（Sb）、硼（B）、钆（Gd）、铕（Eu）、镝（Dy）、钇（Y）、钐（Sm）均为常见组分。此外，还含有汞（Hg）、铅（Pb）、砷（As）、镉（Cd）等重金属。化学物质方面，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚苯乙烯、高抗冲聚苯乙烯、聚丙烯及聚碳酸酯共混物是废弃电子产品中的主要聚合物。同时，电子废弃物还含有多种持久性有机物质，如多氯联苯（PCBs）、多环芳烃（PAHs）、多溴二苯醚（PBDEs）、氯化与溴化卤代二苯并对二恶英/二苯并呋喃（PCDD/Fs, PBDD/Fs）、十溴二苯醚及四溴双酚A，均具有毒性。由于缺乏标准化的电子废弃物管理规范，非正规处置方式会对环境造成不利影响，导致长期生态问题，其中粗放式处理被确认为重金属与有机污染物的主要排放源。这些非正规方法导致大量重金属释放，而生命周期末端电子产品有机组分的不完全燃烧则残留了有害的持久性有机污染物（POPs），如PCBs、PAHs和PBDEs。许多污染物具有迁移性，会逐渐混入周边的土壤、水体与大气中。电子废弃物中普遍存在的可浸出重金属，如铬（Cr）、镉（Cd）、镍（Ni）、铍（Be）、锑（Sb）、砷（As）、钴（Co）、铅（Pb），一旦泄漏至环境中，会影响土壤健康及场地工人的健康。废弃电气电子设备渗出的钙会改变土壤自然pH值，并导致土壤重金属含量升高，进而对植物产生毒害作用。每种重金属都有其特定的毒性效应，且随浓度与化学形态差异显著。虽然铁（Fe）、铜（Cu）、锌（Zn）等重金属在生物体内可作为辅因子与酶催化剂，但镉（Cd）、砷（As）、汞（Hg）等重金属则具有毒性，会破坏生长，高浓度下甚至可导致死亡。进入环境后，这些有毒金属可通过食物链、直接接触与吸入进入人体，对健康造成严重后果。粗放处理电子废弃物还会释放PCBs、PBDEs、PAHs等持久性有机污染物，可在环境中长期残留，并通过食物链传递引发环境警报。呼吸与饮食暴露于这些污染物中会因致癌性而对人类健康构成巨大风险。

电子废弃物诱导的土壤污染对植物的影响

电子废弃物堆放场地周边的土壤中通常含有高浓度的有毒污染物。尽管污染物组成与浓度在垃圾倾倒点、露天焚烧点与热点区域间存在显著差异，但这些化学物质在土壤中长期累积会削弱土层强度，降低生物活性与肥力。受土壤类型、pH值与温度等因素影响，污染物可在土壤中存留较长时间，并对土著微生物与植物产生负面效应。生长在受重金属及其他污染物污染的电子废弃物堆放场地的植物表现出生长与发育受阻的现象。植物极易受到可移动重金属的影响，这类金属可通过植物体在不同器官间快速转移。可移动重金属易于通过金属转运蛋白、胞吞作用及扩散过程被植物吸收。相比之下，不可移动重金属倾向于在单一器官中累积，其毒性效应相对较低。一旦进入植物体内，重金属会引发生理与代谢紊乱，不同重金属物种对植物生长与健康的影响各异。这些效应呈剂量依赖性，超过临界浓度后，重金属会影响植物代谢的多个方面。氧化还原型金属如铜（Cu）与铬（Cr）会产生破坏性的活性氧（ROS），而铅（Pb）、镉（Cd）与汞（Hg）则会消耗含巯基的主要抗氧化酶。例如，镉（Cd）会影响气孔导度及定位于植物不同部位的多种酶的活性。由于镉与锌（Zn）化学性质相似，它会竞争根部的结合位点从而影响锌的吸收。土壤中的高浓度铬会在植物叶片与茎中累积。铬在植物代谢中无任何关键作用，但它是一种强氧化剂，可导致ROS生成、叶片失绿、坏死以及根系分枝受抑。多项研究证实了镉与铬对植物代谢的有害影响。例如，玉米植株在镉与铬胁迫下，其地上部与根部长度显著减少，叶片数量下降，同时过氧化物酶（POD）与超氧化物歧化酶（SOD）等抗氧化酶活性也显著降低。铬胁迫显著降低了叶片宽度，而镉胁迫则导致植物蛋白质与脯氨酸含量下降。汞（Hg）在生物系统正常功能中无明显作用，但进入植物后会损伤DNA与蛋白质，并氧化脂质膜。铅（Pb）干扰种子萌发、光合作用与植物生长等多种重要生理过程，同时影响根冠比、叶绿体片层结构、叶绿素与质体醌的生物合成以及电子传递。它还会通过影响卡尔文循环相关酶的活性，导致二氧化碳供应不足、气孔关闭及ROS生成。重金属暴露还会导致包括芳香族氨基酸（苯丙氨酸、色氨酸）与植物螯合肽（PCs）合成相关基因在内的多种基因上调，这可能是植物的解毒机制。重金属在植物体内的累积也会损害植物激素代谢，进一步影响生长发育。例如，镉与砷会干扰水稻中生长素（IAA）途径相关基因的表达。作为对镉胁迫的响应，植物会增加乙烯与脱落酸（ABA）的产生，进而引发细胞一系列反应。低浓度锌会增加赤霉素（GA₃）水平，但在高浓度下锌则会导致GA₃水平降低。重金属胁迫还会减少细胞分裂素的合成。由于ABA与细胞分裂素存在拮抗作用，重金属胁迫下两者水平的改变会进一步改变植物生理状态。除重金属外，持久性有机污染物也是一类对植物具有显著负面效应的高毒化合物。例如，在受PCBs污染的沉积物中生长的黄瓜与西葫芦，其叶面积与叶绿素含量均有所下降。但效应具有剂量与物种特异性，PCBs对黄瓜的负面影响比对西葫芦更为显著，表明西葫芦耐受性更高。此外，浮萍（Lemna minor）暴露于PCB-28时，蛋白质、叶绿素含量及鲜重均明显下降。该研究中，ROS的过量产生被证实是POPs的主要植物毒性机制，表现为ROS与丙二醛（MDA）含量升高、质膜透性增加，且与鲜重、蛋白质及叶绿素含量呈负相关。另一方面，辅酶A被确定为PCBs在水稻中的主要作用靶点。该酶在三羧酸（TCA）循环中扮演基础角色。暴露于甲氧基化PCBs主要影响了TCA循环、丙酮酸代谢与糖类分解代谢，导致能量消耗增加并伴随植物生长减缓。

电子废弃物诱导污染的修复

修复受生命周期末端电子产品释放污染物污染的场地是确保环境安全与社区福祉不可或缺的一环。了解电子废弃物组成有助于选择并采用合适的修复方法。鉴于电子废弃物同时包含有价值金属与有害金属，必须建立恰当的处理与回收方法来促进有价值金属的回收，并阻止有害金属及其他污染物的逃逸，以防止环境污染。为回收有价值金属，通常采用各种冶金工艺；而针对电子废弃物相关的污染，则存在基于物理、化学与生物手段的多种修复方法。修复技术的选择与适用性取决于多种因素，包括成本、效率、周期、公众接受度、对高浓度重金属及/或混合金属与有机废物的适用性、毒性、迁移性及减容效果。后续章节将重点讨论以生物手段为核心的修复方法，作为去除废弃电气电子设备释放有毒物质的有效解决方案。其他方法仅作简要讨论，因为本综述的主要目的是阐明生物方法作为一种更具环境可行性方案的显著意义。

物理与化学修复方法

物理修复方法包括土壤淋洗、玻璃化与土壤置换等机制。玻璃化是将土壤加热至1400–2000°C的高温，使有机物挥发或分解并形成玻璃态物质的方法。高温可降低污染区域重金属的迁移性，促进玻璃态物质形成。这种玻璃态物质强度高，能阻止其中包含的污染物释放，从而使其固定化和/或失活，减轻环境影响。在高温下，部分重金属如汞可能挥发，随后可被收集、处理与处置。现有浸出毒性与毒性测试可用于评估重金属在玻璃态物质中的固定程度。然而，此类玻璃化技术不适用于干燥土壤。化学修复方法中，电动修复是一种相对较新且成本低廉的重金属修复方法。该方法将阴极与阳极插入污染土壤中以提供低压直流电梯度。这种低强度直流电场利用电渗透、电迁移与电泳三大原理促进重金属从污染土壤中迁移与传输。离子物种通过电迁移发生迁移，而非离子物种则遵循电渗透原理。土壤的地球化学条件在很大程度上决定了电动过程的效果，进而影响金属溶解度。通过使用低分子量有机酸与螯合剂，如乙二胺四乙酸（EDTA）、次氮基三乙酸（NTA）与二乙烯三胺五乙酸（DTPA），可进一步提高污染土壤中重金属的提取效率。

生物修复

生物修复是一种利用适宜微生物去除污染场地污染物的修复方法。该方法通过提供有利环境以促进微生物活动，旨在恢复自然生态系统，并利用这些污染物的分解产生生物质或能量。其过程可能涉及污染物的修饰/转化、降解、螯合、去污或去除等多种机制。生物修复因微生物繁殖速度快、体积小，能提供更大的比表面积以更好地吸附土壤中的重金属，而成为重金属修复的重要策略。既往证据表明，真菌、藻类、细菌与酵母等微生物均具有高重金属吸附能力。细菌细胞壁上的羧基、硫酸基、磷酸基与氨基官能团是重金属附着于细菌表面的位点。研究发现，在生命周期末端电子产品堆放场地中，酸杆菌门（Acidobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、变形菌门（Proteobacteria）与拟杆菌门（Bacteroidetes）等细菌门类占主导地位，暗示其可能具有重金属耐受能力。

微生物介导的重金属修复及其机制

微生物主要通过生物吸附（biosorption）、生物累积（bioaccumulation）、生物浸出（bioleaching）、生物矿化（biomineralization）、生物氧化（bio-oxidation）及微生物介导的金属化学吸附等机制来促进生物修复与污染物去除。生物吸附是一个物理化学过程，涉及重金属在微生物细胞上的结合与富集，包括固定、分离、积累、感知及重金属氧化还原状态的改变。生物浸出是一种选择性生物冶金过程，能更有效地从废弃固体材料中提取金属与类金属。该过程被认为更具优势，因其成本相对较低、温室气体排放少，且便于选择性回收金属。不同微生物种类分泌各类有机酸、无机酸或氰化物，通过配体与复合物形成增强、质子促进机制及酶促氧化还原等转化过程促进金属溶解。微生物的生物浸出能力主要分为三类：化能自养细菌的氧化还原与酸解过程；产有机酸真菌的络合与酸解过程；以及产氰细菌的络合过程。化能自养菌是生物浸出中常用的一类重要微生物，典型代表包括氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）、氧化硫硫杆菌（A. thiooxidans）、氧化亚铁钩端螺旋菌（Leptospirillum ferrooxidans）与耐热硫化芽孢杆菌（Sulfobacillus thermoulfidooxidans）。生物矿化过程中会形成金属碳酸盐、氢氧化物、草酸盐、硫化物与氧化物。经过一系列酶催化阶段，微生物与废弃物基底结合并氧化元素。相反，某些细菌无需直接接触废弃物基底，而是通过产生溶浸剂溶解金属，从而实现废弃物氧化。在废弃电气电子设备中，金属多以零价形式存在。微生物提供的三价铁和/或质子可将铜（Cu⁰）、锌（Zn⁰）与镍（Ni⁰）从其不溶性状态转化为水溶性状态（Cu²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺）。目前已证实多种微生物具有生物修复潜力。田间试验评估了球形节杆菌（Arthrobacter globiformis）在受多环芳烃与滴滴涕污染的耕地中的生物修复潜力，结果显示该菌种对六价铬与汞还具有额外的解毒效率。另一种节杆菌属（Arthrobacter tumbae）的内生菌株MYR1能够耐受铜，并能从污染土壤中去除高达84%的铜。铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）可吸收汞离子，吸附潜力达180 mg g^–1；而食虫假单胞菌（P. umsongensis）CY-1对铬与汞离子的去除效率分别可达93.9%与82.8%。河流弧菌（Vibrio fluvialis）可有效去除土壤中的汞，生物修复效率为60%。同样，金属还原贪铜菌（Cupriavidus metallidurans）MSR33在有氧与厌氧条件下对汞离子的去除效率分别为97%与71%。乳酸菌，包括肠球菌属（Enterococcus）、芽孢杆菌属（Bacillus）、片球菌属（Pediococcus）与链球菌属（Streptococcus），也被证明在重金属修复中具有应用潜力。乳酸菌对金属离子的吸收发生在细胞外与细胞内，这得益于细胞内蛋白以及细胞表面含金属结合能力的胞外聚合物（如糖类和蛋白质）。植物根际促生菌（PGPRs），如硝化杆菌属（Nitrobacteria）与亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas），也是辅助重金属修复的重要微生物类群。在重金属污染区域，PGPRs可促进宿主植物的生长与生物量积累。PGPRs能产生生长素、细胞分裂素与赤霉酸等重要植物激素，从而促进植物生长。它们还能通过产生渗透调节物质、有机酸、抗生素以及抑制乙烯产生来帮助植物增强胁迫耐受性。在胁迫条件下，植物乙烯产量增加，最终影响根系生长与代谢。PGPRs借助1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC）脱氨酶，催化ACC分解为α-酮丁酸和NH₃，将其作为碳源与氮源加以利用，从而调控乙烯水平。研究还证实PGPRs能够缓解金属毒性。它们通过将重金属转化为毒性较低的形式，并通过产生酶促与非酶促抗氧化剂来增强植物的抗氧化系统，从而减轻ROS诱导的氧化损伤。真菌因其重金属累积能力与高耐受性，也是生物修复的优秀候选者。真菌可通过细胞外结构吸附、通透性屏障排斥、外排泵作用、胞内与胞外沉淀、螯合、挥发与甲基化等过程进行重金属生物修复。真菌细胞壁主要由蛋白质、多糖与脂质构成，带有多种关键的官能团以实现金属结合。真菌的质膜充当选择性屏障，具有非特异性和特异性金属转运蛋白。被动与主动吸收机制共同促进了重金属在真菌细胞内的累积，随后重金属或被区室化隔离，或通过酶促解毒实现中和。青霉属（Penicillium）、香菇（Lentinula edodes）、曲霉属（Aspergillus）、云芝（Trametes versicolor）、佛罗里达侧耳（Pleurotus florida）与灵芝（Ganoderma lucidum）是常用于重金属修复的真菌种类。广泛存在于根际的泡囊丛枝菌根（VAMs）也能协助固定与去除土壤中富集的重金属。

有机污染物的生物修复

多项研究探讨了微生物在有机污染物降解中的作用。细菌种类如芽孢杆菌属（Paenibacillus）、寡养单胞菌属（Stenotrophomonas）与假单胞菌属（Pseudomonas）已被证实能以PCBs作为唯一碳源生长，将其引入受电子废弃物污染的土壤有望提高PCBs的去除效率。从电子废弃物回收区分离出的寡养单胞菌属WZN-1菌株能够催化十溴二苯醚（BDE-209）的好氧降解。同样，从受2,2′,4,4′-四溴二苯醚（BDE-47）污染的电子废弃物场地筛选出的蜡样芽孢杆菌（B. cereus）S1与粪产碱杆菌（Alcaligenes faecalis）S4菌株，在好氧与厌氧条件下的去除效率分别可达61.6%与51.6%。废弃电气电子设备回收场地沉积物中，脱卤球菌纲（Dehalococcoidetes）的丰度与多溴二苯醚（PBDEs）通过脱溴作用的生物降解呈正相关。生物修复主要采用生物强化（bioaugmentation）与生物刺激（biostimulation）两种策略。生物强化是指向污染环境引入具有污染物降解能力的微生物，以增强有毒化合物的降解。这不仅有助于污染物去除，还能丰富污染场地的微生物多样性。将场地特异性因素（如土壤类型、pH值、湿度、有机质可利用性）纳入管理计划，并选择对高浓度污染物具有高耐受力与弹性的高效菌株，可提升生物强化的效果。生物刺激则是指向污染土壤补充养分或有机质等土壤改良剂，以刺激土著微生物群落的污染物降解能力。例如，藤黄微球菌（Micrococcus luteus）产生的胞外有机质（EOM）被发现能显著提升联苯（BP）的降解效率，可能是通过增强微生物活性以及提高红球菌属（Rhodococcus）与假单胞菌属（Pseudomonas）等细菌属的丰度实现的。含有复苏促进因子（SRpf）的藤黄微球菌上清液增强了联苯的生物降解，在15%的添加剂量下，1500 mg/L的联苯在24小时内几乎被完全降解，同时细胞生长与细菌多样性均有所增加。对于同时受持久性有机污染物与重金属复合污染的复杂电子废弃物污染场地，微生物 consortium（菌群）的应用可能更具优势。证据表明，由具备特定污染物去除与降解能力的微生物组成的土壤群落可以相互协作以生存，从而解决复合污染问题并修复污染场地。例如，红长命菌属（Rhodoplanes）与硝化螺旋菌属（Nitrospira）可降解PAHs与PBDEs，而不动杆菌属（Acinetobacter）、柠檬酸杆菌属（Citrobacter）与假单胞菌属（Pseudomonas）则可降低金属毒性。此外，生物刺激与生物强化过程可结合使用以进一步提升修复效率，如使用生物炭与plecoglossicida假单胞菌（Pseudomonas plecoglossicida）的组合。这种基于生物炭的微生物接种能有效降低铜与铅的生物有效性，降解2,2′,4,4′-四溴二苯醚（BDE-47），同时改善微生物碳代谢与酶活性。

植物修复

植物可作为修复计划的关键工具，尤其适用于重金属去除。利用植物进行去污的过程被称为植物修复。一般而言，植物能够构建一个复杂的地下根际生态系统，促进重金属吸收、生物代谢、土壤再生并支持有益微生物的生长。植物通过多种机制促进修复，包括植物挥发（phytovolatilization）、植物提取（phytoextraction）、植物降解（phytodegradation）、植物（根际）过滤（phyto(rhizo)filtration）与植物（根际）稳定化（phyto(rhizo)stabilization），这些机制将在后续章节讨论。植物能够吸收并将重金属储存在组织中，同时分解有机污染物。

植物去除重金属的机制

在植物提取策略中，重金属在植物的地上部分累积。已发现宝山堇菜（Viola baoshanensis）、石竹（Dianthus chinensis）、皱叶酸模（Rumex crispus）、Rumex K-1、R acetosa DSL、R. acetosa JQW、香根草（Vetiveria zizanioides）与东南景天（Sedum alfredii）等植物种在根与地上部对镉、铅、锌等重金属具有植物提取能力。在植物挥发策略中，重金属被同化为有机挥发性化合物，随后释放到大气中。硒（Se）与汞（Hg）易发生植物挥发，分别转化为二甲基硒与氧化汞等挥发性形式。据报道，水培芥菜（Brassica juncea）通过植物累积与植物挥发可去除95%的汞。拟南芥（Arabidopsis thaliana）能将汞转化为挥发性形式，而甘蓝型油菜（Brassica napus）被证实具有从土壤中挥发硒的能力。植物挥发的产物具有挥发性，确保污染物不会在污染场地附近再次沉降，因此植物挥发作为一种永久性场地解决方案受到了广泛关注。植物累积（重金属在细胞壁与液泡中的储存）、植物吸收（加速重金属吸收）与植物螯合（植物螯合肽与金属硫蛋白结合重金属以降低其毒性）是植物采取的其他机制。在植物稳定化过程中，污染物不被移除，而是被固定在根际附近或根组织内以离子形式存在，防止污染扩散。在根际，金属发生价态还原或沉淀，随后重金属被吸收进入根组织或吸附在根表面。据报道，波缘叶藜（Atriplex undulata）通过在根表面形成富含氯化物和磷酸盐的金属磷酸盐复合物，实现了铅、镉、铜与锌的植物稳定化。植物修复的效率主要取决于所使用的植物种类、土壤理化性质以及土壤中的重金属浓度。适合植物修复的植物应具备生长快、生物量高、重金属耐受性强以及根系发达以促进吸收等特征。然而，食用作物不能用于植物修复，以免将重金属引入食物链。目前已对多种植物种类的植物修复潜力进行了研究。例如，先前研究证实，芥菜（Brassica juncea）在污染场地上生长时能在地上可收获部位累积重金属（铅、铜、镍）。甜叶菊（Stevia rebaudiana）被发现能累积显著水平的砷、铜、硒与铝。紫花苜蓿（Medicago sativa）具有较高的胁迫耐受水平，能从土壤中吸收重金属与有机污染物。凤眼莲（Eichhornia crassipes）与积雪草（Centella asiatica）也被发现能分别去除高达97.3%与99.6%的铜。黑麦草有助于降低镉水平，并通过释放根系分泌物与根际微生物相互作用来促进阻燃剂的消散。近期一项研究报道，包括Prosopis juliflora、田旋花（Convolvulus arvensis）、Chenopodium murale、繁缕（Stellaria media）、Cerastium dichotomum、Chrozophora tinctoria、紫茉莉（Mirabilis jalapa）、Medicago polymorpha、Lathyrus aphaca、Dalbergia sissoo、草木樨（Melilotus indicus）与海绿（Anagallis arvensis）在内的多个物种，均能在根与地上部累积显著量的镉。

有机污染物的植物修复

植物修复也是去除持久性有机污染物的一种前景广阔的策略。多种植物种类显示出修复PCBs污染土壤的巨大潜力。生长在大气PCBs高浓度区域的桉树被观察到能累积PCBs，并促进手性PCBs的对映体选择性生物转化。水葫芦（Eichhornia crassipes）对受PCBs污染的填埋场渗滤液表现出植物修复潜力，能将PCBs浓度从15 μg/L降至检测限以下，且主要累积在根部。多种湿地植物，如假马齿苋（Bacopa monnieri）、沙草（Cyperus arenarius）与灯心草（Juncus articulatus），能促进约30–34%的PCBs去除，表明其在有机污染物去除方面的有效性。类似地，农作物中也记录到了PBDEs的累积，且根表皮充当了高溴化化合物的屏障。此外，间作的紫花苜蓿、黑麦草与高羊茅有效提高了邻苯二甲酸酯（PAEs）