土壤重金属（HMs）污染已成为一个严重的全球生态挑战。它不仅降低了土壤功能，还通过食物链的生物累积威胁了食品安全和公共健康（Amundson et al., 2015; Hou et al., 2025; Luo et al., 2018）。在现有的修复策略中，植物修复因其经济可行性、环境友好性和绿色原位修复能力而受到了广泛关注（Ranauda et al., 2025; Sun et al., 2019b）。这项技术利用超积累植物的出色吸收、跨膜转运和亚细胞封存能力，实现了有效的重金属提取和固定（Li et al., 2024f; Yuan et al., 2024）。然而，如何妥善处理修复后产生的大量富含重金属的生物质已成为阻碍该技术广泛应用的关键瓶颈（Xu et al., 2019; Zhang et al., 2020）。不当的管理很容易使这些生物质成为二次金属迁移和扩散的来源，从而引发新的环境风险。传统的处置方法，如填埋和堆肥，由于长期重金属渗漏和生物迁移的潜在威胁，难以满足严格的环境标准（Zhang et al., 2021）。
热化学转化结合了安全处置和材料的价值化，但选择何种转化途径至关重要（Lee et al., 2023）。焚烧会将生物结合的金属转化为暴露的氧化物（如 ZnO、PbO 和 CdO），这些氧化物缺乏包裹和还原的碳基质，导致底灰具有明显的渗漏风险（He et al., 2021; Sui et al., 2025）。相比之下，热解和水热转化技术可以在减少生物质体积的同时，将其转化为高附加值的碳材料（生物炭和水蒸炭）。然而，这两个过程都会产生不可凝的气体和液体副产物，但这些不在本文的讨论范围内，本文重点关注的是固体残留物及其作为功能性材料的利用。为了提供这些综合途径的宏观视角，图 1 系统地描绘了超积累植物的热化学转化过程。该框架涵盖了从亚细胞金属物种到干法（焚烧和热解）以及与水分无关的水热过程，最终实现了生物炭、生物油和清洁能源的多方面价值化。
这些衍生的碳材料具有高度芳香化的结构、发达的孔隙系统和丰富的表面官能团，在多个领域具有广泛的应用前景。它们可以作为水溶性重金属（如 Cd(II)、Pb(II) 和 As(III) 的高效吸附剂（Wang et al., 2024b, 2025）。其内源性的金属含量还使它们能够作为异相催化剂或催化剂载体（Chen et al., 2019b; Wang et al., 2022）。此外，它们还被用于超级电容器电极和磁性纳米粒子的绿色合成，包括抗坏血酸的超灵敏检测（Uzunoglu 和 Ozer, 2022）。这种多功能性使得修复后的生物质能够安全且高价值地得到利用。过去十年出版物的关键词共现分析（VOSviewer；图 2）进一步表明，研究重点逐渐从植物吸收机制和金属耐受策略转向热化学转化和功能性材料设计。尽管如此，将亚细胞水平的生物金属 coordination 与目标应用的结构-性能要求联系起来的系统框架仍大多尚未开发。
尽管已有几篇综述讨论了植物修复后超积累生物质的管理和利用，但现有研究主要沿着两个方向发展。其中一个方向关注金属吸收、转运和细胞内封存的生物机制，提供了对超积累植物金属耐受性和积累策略的见解（Bhat et al., 2025; Ranauda et al., 2025; Su et al., 2021; Sytar et al., 2021）；另一个方向则侧重于富含金属的生物质的热化学转化，主要目标是金属稳定、环境风险降低、生物质处置以及生物能源或传统碳材料的生产（Cui et al., 2021b; Edgar et al., 2021; He et al., 2022; Lee et al., 2023; Li et al., 2023a; Wan et al., 2025; Wen et al., 2024）。
然而，生物金属积累与热化学材料转化之间的机制联系仍很大程度上未被探索。与以往主要将积累的金属视为需要固定或去除的污染物的研究不同，本文提出了一种新的视角，即将它们视为生物预组织的金属前体。尽管在热转化过程中这些金属物种的原始 coordination 环境可能不会被保留，但它们可以调节金属分散、相变和金属-碳相互作用，从而为功能性碳材料的合理设计提供内在的化学指导。
