(二)植物挥发

植物挥发的原理是利用植物根系吸收污染元素并促进其转变为可挥发的形态，从植物地上部挥发到大气中，以减轻土壤污染。目前的研究主要针对Se、Hg和As。

1．硒

尽管对微生物转化和挥发土壤Se早有报道，但直到近年来才发现某些特殊植物其有同样类似的功能，也可将环境中的Se转化为气态形式。现已发现，许多植物可从污染土壤中吸收Se并将其转化成可挥发态的二甲基硒或二甲基二硒，从而降低Se对土壤生态系统的毒性。印度芥菜有较高的吸收和积累Se的能力，种植1年和2年后可使土壤中的全Se减少48％和13％。一些农作物(如水稻、花椰菜、卷心菜、胡萝卜、大麦和苜蓿等)也具有吸收、挥发土壤Se的能力。印度芥菜中SeO₄^2-的代谢转化是ATP硫化酶基因的过量表达所致，其转基因植物比野生品种对Se具有更强的吸收力、忍耐能力和挥发性。

根际细菌在植物挥发Se的过程中也能起作用。根际细菌不仅能增强植物对Se的吸收，而且还能提高Se的挥发速率。这种刺激作用归功于细菌对须根发育的促进作用，从而使根表有效吸收面积增加。更重要的是，根际细菌能刺激产生一种热稳定化合物,它使SeO₄^2-通过质膜进入根内；当将这种热稳定化合物进入植物根系后，植物体内出现硒酸盐的显著积累。进一步实验表明，对灭菌的植株接种根际细菌后，其根内Se浓度增加了5倍；经接种后的植株中Se的挥发作用增强了4倍，这可能是因为微生物促进了植物对Se的吸收。

2．汞

Hg在环境中以多种形态存在，有元素Hg、无机Hg离子和有机Hg化合物等。金属Hg在常温下以液态存在并容易挥发。在土壤或沉积物中，在厌氧细菌的作用下可使离子态汞转化为毒性很强的甲基汞(McHg)，其毒性比Hg0高两个数量级。同时，污染土壤中的抗Hg细菌，可通过酶的作用将甲基汞和离子态汞还原成相对毒性小得多的可挥发态的元素汞(Hg0)，它已成为一种降低Hg毒性的生物途径。若将细菌体内的Hg还原酶基因转入拟南芥属植物(Arabid)psts)后，得到的转基因植物比对照植物的耐Hg能力提高了10倍，并可吸收土壤中的Hg，将其还原成零价Hg后挥发到大气中。然而，由植物体挥发出的Hg仍是有毒的，需要通过进一步的工作将其转化为无毒的形态，或使气体Hg的挥发作用控制在环境许可的范围内。

3．砷

As是另一个可被生物挥发的元素。海藻的耐As毒的机理之一是把(CH₃)₂AsO₂^-挥发出体外。但对高等植物来说，是否对As也具有生物挥发作用至今仍不清楚。在普通植物体内，As主要积累在根系中，较少向地上部运输。植物代谢或者植物与微生物复合代谢，也可形成甲基肿化物或As气体。

由于植物挥发修复技术只适用于挥发性污染物，所以应用范围很小，并且将污染物转移到大气中对人类和生物仍有一定的风险，因此其应用受到一定程度的限制。

(三)植物固定或稳定化

植物固定或稳定化是利用植物来固定或沉淀土壤中的有毒金属，以降低其生物有效性，并防止其进入地下水和食物链，从而减少其对环境和人类健康的威胁。植物在污染元素固定中有两种主要功能，即保护污染土壤不受侵蚀，减少土壤渗滤以防止污染物的淋溶；通过在根部累积和沉淀对污染物起到固定或稳定化作用。

植物固定或稳定化技术可用于采矿、冶炼厂和污泥等污染土壤的修复。这方面最有应用前景的例子是Pb和Cr的固定。一般来说，土壤中铬的生物有效性较高，而Pb的磷酸盐矿物则比较难溶，难以为生物所利用。但这种矿物在自然界的形成速度非常缓慢，植物可以加速Pb的磷酸盐矿物的形成。Cunningham等(1995)研究了植物对土壤中Pb的固定，发现一些植物可降低Pb的生物有效性，缓解Pb对生物的毒害作用。已有研究表明，施磷酸盐可以促使Pb在根际土壤中形成磷氯铅矿，但形成机理尚不清楚。

   由于植物固定或稳定化是利用植物来促进重金属转变低毒性形态的过程。在这一过程中，土壤的重金属含量并不减少，只是形态发生变化。也就是说，植物固定或稳定化并没有将环境中的重金属去除，只是暂时将其钝化，使其对生物的毒害作用降低，但没有彻底解决环境中的重金属污染问题。如果环境条件发生变化，重金属的生物有效性可能又会发生改变，因此植物固定或稳定化不是一个彻底去除重金属污染的方法。

相关链接：重金属污染土壤的植物修复（二）