銅や亜鉛などの一部の重金属は、植物の根に吸収されることで土壌から除去される。 植物浄化 技術は、汚染物質 で汚染された土壌、空気、水を浄化するために生きた植物 を使用します。[ 1 ] [ 2 ] この用語は、ギリシャ語のphyto （植物）とラテン語のremedium （バランスを回復する） を組み合わせたものです。これはバイオレメディエーション の一種です。
植物浄化は、従来の浄化方法に代わる持続可能な方法として提案されているが、[ 3 ] 微生物を 利用するものなど、他の形態の生物浄化の方が、これまでのところより成功している。[ 4 ]
プロセス 主な植物浄化メカニズムには、植物抽出、植物安定化、植物揮発、植物濾過などがあります。 [ 6 ]
植物安定化 植物安定化は、例えば土壌 からの物質の溶出を 制限することによって、土壌中の物質の移動性を低下させます。[ 15 ] [ 9 ]
植生被覆を伴う植物安定化は、鉱山尾鉱の 安定化と封じ込めに用いられてきた。[ 16 ] 土壌改良剤は 放射性物質の移動性を低下させるが、濃度によっては同じ改良剤が移動性を高める こともある。[ 17 ] [ 18 ] 牧草 の根マットは 、特に他の農業慣行との特定の組み合わせによって、放射性物質の移動性を低下させるのに効果的である可能性がある。[ 17 ] [ 18 ] [ 17 ] [ 18 ]
植物刺激 植物刺激（または根圏分解）とは、通常、根 と共生する微生物によって、有機汚染物質を分解するための土壌微生物 活動の強化のことである。[ 19 ] 根圏内で起こる。 [ 19 ] [ 25 ] [ 19 ] [ 26 ]
植物の落葉 や有機物は、土壌微生物の生物多様性 を安定させ、汚染物質による微生物のさらなる損失を最小限に抑えることができる。[ 27 ] [ 9 ] 植物刺激は、ツノゴケ によるアトラジンの 分解にも適用できる可能性がある。[ 28 ]
植物揮発 汚染物質はその後分解され、その断片は変化して大気中に揮発する。 植物揮発とは、植物がより揮発性の高い物質や汚染の少ない物質に変化した結果として、土壌や水から物質を除去し、大気中に放出することです。[ 19 ] [ 29 ] [ 15 ] セレンはジメチルセレニド として、水銀は元素として 揮発します。 [ 14 ] [ 9 ]
根圏濾過 根圏濾過とは、根の塊を通して水を濾過し、有毒物質や過剰な 栄養分 を除去するプロセスです。汚染物質は根に吸収または吸着されたままになります。[ 19 ] [ 19 ] [ 30 ]
生物学的油圧封じ込め 生物学的水理的封じ込めは 、ポプラなどの植物が土壌を通して根に水を吸い上げ、植物から水を排出することで、溶解性汚染物質が下方へ、より深い場所や地下水へと移動するのを減少させるときに起こります。[ 31 ]
植物脱塩 植物脱塩は、塩生植物（塩分を含む土壌に適応した植物）を使用して土壌から塩分を抽出し、土壌の肥沃度を向上させる。[ 7 ]
超蓄積植物と生物間の相互作用 植物は、汚染物質の種類に応じて異なる最小割合で汚染物質を濃縮できる場合、超蓄積植物であると言われます（例えば、 ニッケル 、銅 、コバルト 、クロム 、鉛 の場合は乾燥重量1kgあたり1000mg以上、亜鉛 やマンガン の場合は1kgあたり10,000mg以上）。[ 34 ] 超耐性 、または植物耐性 によるもので、植物が何世代にもわたって敵対的な環境に適応進化してきた結果です。金属の超蓄積によって影響を受ける相互作用には、保護、異なる種の近隣植物との干渉、共生（菌根 、花粉 、種子の散布を含む）、片利共生、バイオフィルム などがあります。[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]
植物生育促進細菌（PGPB）は、根圏に存在する土壌細菌で、栄養素の生物学的利用可能性を高め、植物の成長を促進する代謝産物やホルモンを分泌し、病原菌の感染を防ぐ抗生物質を分泌することで、植物の生産性を向上させます。[ 38 ] 重金属 などの土壌汚染物質の輸送を促進するのに大きく役立つことが示されています。 [ 39 ] [ 40 ]
参考文献 ↑ RK Sinha、D. Valani、S. Sinha (2010)。汚染された土地と土壌のためのマイクロレメディエーション、ファイトレメディエーション、およびバーミレメディエーションバイオテクノロジー 。ニューヨーク州ハウパウジ：Nova Science Publishers。 {{cite book}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)↑ Reichenauer TG、Germida JJ ( 2008 ) 。「土壌および地下水中の有機汚染物質の植物浄化」 。ChemSusChem。1 ( 8–9 ) : 708–17。Bibcode : 2008ChSCh ... 1..708R。doi : 10.1002 / cssc.200800125。PMID 18698569 。 ↑ Islam, Merajul (2024-04-20). "重金属汚染に対するグリーンで持続可能な有望な方法としての植物浄化：レビュー" . RSC Sustainability . 2 (5): 1269– 1288. doi : 10.1039/D3SU00440F . ↑ Franzius, Volker; Grimsky, Detlef; Möhlenbruch, Norbert; Dworshak, Ulf (2011). "土壌、4. 土壌と土地の修復". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry . doi : 10.1002/14356007.o24_o03 . ISBN 978-3-527-30385-4 。↑ Rohrbacher, Fanny; St-Arnaud, Marc (2016-03-09). "根からの分泌物：炭化水素根圏浄化の生態学的要因" . Agronomy . 6 (1). MDPI AG: 19. Bibcode : 2016Agron...6...19R . doi : 10.3390/agronomy6010019 . ISSN 2073-4395 . ↑ Priya, AK; Muruganandam, Muthiah; Ali, Sameh S.; Kornaros, Michael (2023-05-02). "植物浄化による汚染土壌からの重金属の除去：学際的かつ環境に優しいアプローチ" . Toxics . 11 (5): 422. Bibcode : 2023Toxic..11..422P . doi : 10.3390/toxics11050422 . ISSN 2305-6304 . PMC 10221411 . PMID 37235237 . 1 2 Ali, Hazrat; Khan, Ezzat; Sajad, Muhammad Anwar (2013). "重金属の植物浄化 ― 概念と応用". Chemosphere . 91 (7): 869– 881. Bibcode : 2013Chmsp..91..869A . doi : 10.1016/j.chemosphere.2013.01.075 . PMID 23466085 . ↑ Rascio, Nicoletta; Navari-Izzo, Flavia (2011). "重金属超蓄積植物：どのように、そしてなぜそうするのか？そして何がそれらを興味深いものにするのか？". Plant Science . 180 (2): 169– 181. Bibcode : 2011PlnSc.180..169R . doi : 10.1016/j.plantsci.2010.08.016 . PMID 21421358 . S2CID 207387747 . 1 2 3 4 5 Pilon-Smits, Elizabeth (2005-04-29). "Phytoremediation". Annual Review of Plant Biology . 56 (1): 15–39 . Bibcode : 2005AnRPB..56...15P . doi : 10.1146/annurev.arplant.56.032604.144214 . ISSN 1543-5008 . PMID 15862088 . ↑ Tu, Cong; Ma, Lena Q.; Bondada, Bhaskar (2002). "ヒ素の超蓄積植物であるチャイニーズブレーキにおける蓄積とその植物浄化への利用可能性". Journal of Environmental Quality . 31 (5): 1671– 1675. doi : 10.2134/jeq2002.1671 . PMID 12371185 . ↑ Guidi Nissim W., Palm E., Mancuso S., Azzarello E. (2018) 「汚染土壌からの微量元素の植物抽出：地中海性気候下での事例研究」Environmental Science and Pollution Research https://doi.org/10.1007/s11356-018-1197-x ↑ モース、イアン（2020年2月26日）。 「植物から金属を収穫する農場にて」 。 ニューヨーク・タイムズ 。 2020年 2月27日 閲覧 。 ↑ Doumett, S.; Lamperi, L.; Checchini, L.; Azzarello, E.; Mugnai, S.; Mancuso, S.; Petruzzelli, G.; Del Bubba, M. (2008年8月). 「パイロットスケールの補助植物浄化研究における汚染土壌と Paulownia tomentosa 間の重金属分布：異なる錯化剤の影響」. Chemosphere . 72 (10): 1481– 1490. Bibcode : 2008Chmsp..72.1481D . doi : 10.1016/j.chemosphere.2008.04.083 . hdl : 2158/318589 . PMID 18558420 . 1 2 Salt DE 、 Smith RD、Raskin I ( 1998)。 「 植物浄化 」 。Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology。49 ： 643–668。doi ： 10.1146 / annurev.arplant.49.1.643。PMID 15012249。S2CID 241195507 。 1 2 Lone, Mohammad Iqbal; He, Zhen-li; Stoffella, Peter J.; Yang, Xiao-e (2008-03-01). "重金属汚染土壌および水の植物浄化：進歩と展望" . Journal of Zhejiang University Science B . 9 (3): 210– 220. doi : 10.1631/jzus.B0710633 . ISSN 1673-1581 . PMC 2266886 . PMID 18357623 . ↑ Mendez MO、Maier RM (2008)、 「乾燥および半乾燥環境における鉱山尾鉱の植物安定化―新たな修復技術」 、 Environ Health Perspect 、 116 (3): 278–83 、 Bibcode : 2008EnvHP.116..278M 、 doi : 10.1289/ehp.10608 、 PMC 2265025 、 PMID 18335091 、2008年10月24日に オリジナル からアーカイブ 。 1 2 3 フェセンコ、セルゲイ；ハワード、ブレンダ J. 編 (2012)。 環境汚染の放射線影響を軽減するための修復戦略に関するガイドライン 。 ウィーン： 国際原子力機関 。ISBN 978-92-0-134110-5 。1 2 3 Fesenko, Sergey; Howard, Brenda J.; Sanzharova, Natalya; Vidal, Miquel (2016-10-15). "セシウム汚染地域の修復：修復オプションの背後にある基本メカニズムと適用経験". In Gupta, Dharmendra K.; Walther, Clemens (eds.). Impact of Cesium on Plants and the Environment . Cham: Springer International Publishing. pp. 265–310 . doi : 10.1007 /978-3-319-41525-3_15 . ISBN 978-3-319-41524-6 。1 2 3 4 5 6 7 「植物浄化プロセス」 . www.unep.or.jp . 2019年1月2日に オリジナルからアーカイブ済み . 2018年3月28日 取得 . ↑ Kvesitadze, G.; et al. (2006), Biochemical Mechanisms of Detoxification in Higher Plants , Berlin, Heidelberg: Springer, ISBN 978-3-540-28996-8 ↑ Sanderman, H. (1994), "高等植物における異物代謝：「緑の肝臓」の概念", Pharmacogenetics , 4 (5): 225–241 , doi : 10.1097/00008571-199410000-00001 , PMID 7894495 ↑ Burken, JG (2004)、 「2. 有機化合物の取り込みと代謝：グリーンリバーモデル」 、McCutcheon, SC、Schnoor, JL (編)、 『植物浄化：汚染物質の変換と制御』 、Wiley-Interscienceシリーズ、テキストおよびモノグラフ、Hoboken, NJ: John Wiley、pp. 59–84 、 doi : 10.1002/047127304X.ch2 、 ISBN 978-0-471-39435-8 ↑ Ramel, F.; Sulmon, C.; Serra, AA; Gouesbet, G.; Couée, I. (2012). "高等植物における異物感知とシグナル伝達". Journal of Experimental Botany . 63 (11): 3999–4014 . doi : 10.1093 /jxb/ers102 . PMID 22493519 . ↑ Subramanian, Murali; Oliver, David J. & Shanks, Jacqueline V. (2006), "シロイヌナズナにおけるTNT植物変換経路の特徴：芳香族ヒドロキシルアミンの役割", Biotechnol. Prog. , 22 (1): 208– 216, Bibcode : 2006BioPr..22..208S , doi : 10.1021/bp050241g , PMID 16454512 , S2CID 28085176 ↑ Dzantor, E. Kudjo (2007-03-01). "植物浄化：異種汚染物質の根圏分解を促進するための根圏「エンジニアリング」の現状". Journal of Chemical Technology & Biotechnology . 82 (3): 228– 232. Bibcode : 2007JCTB...82..228D . doi : 10.1002/jctb.1662 . ISSN 1097-4660 . ↑ Bhatnagar, Sonal; Kumari, Reeta (2013). "バイオレメディエーション：環境管理のための持続可能なツール – レビュー". Annual Review & Research in Biology . 3 (4): 974–993 . ↑ Stefanowicz, Anna M.; Kapusta, Paweł; Zubek, Szymon; Stanek, Małgorzata; Woch, Marcin W. (2020). "Soil organic matter prevails over heavy metal pollution and vegetation as a factor shaping soil microbial communities at historical Zn–Pb mining sites" . Chemosphere . 240 124922. Bibcode : 2020Chmsp.24024922S . doi : 10.1016/j.chemosphere.2019.124922 . ISSN 0045-6535 . PMID 31563718 . ↑ Rupassara, SI; Larson, RA; Sims, GK & Marley, KA (2002), "水生系におけるツノゴケによるアトラジンの分解", Bioremediation Journal , 6 (3): 217– 224, Bibcode : 2002BiorJ...6..217R , doi : 10.1080/10889860290777576 , S2CID 97080119 ↑ Limmer, Matt; Burken, Joel (2016-07-05). "有機汚染物質の植物揮発" . Environmental Science & Technology . 50 (13): 6632– 6643. Bibcode : 2016EnST...50.6632L . doi : 10.1021/acs.est.5b04113 . ISSN 0013-936X . PMID 27249664 . ↑ スリヤ、オロージ。サリーム、サイダ・サラ。ワカール、キンザ。カジ、アルヴィナ・グル (2015)。 土壌浄化と植物 。 pp. 1–36 . doi : 10.1016/b978-0-12-799937-1.00001-2 。 ISBN 978-0-12-799937-1 . S2CID 126742216 . ↑ エヴァンス、ガレス M.、ファーロング、ジュディス C. (2010-01-01). 植物技術と光合成 . ジョン・ワイリー・アンド・サンズ社. pp. 145–174 . doi : 10.1002/9780470975152.ch7 . ISBN 978-0-470-97515-2 。↑ Hannink, N.; Rosser, SJ; French, CE; Basran, A.; Murray, JA; Nicklin, S.; Bruce, NC (2001), "細菌ニトロレダクターゼを発現するトランスジェニック植物によるTNTの植物解毒", Nature Biotechnology , 19 (12): 1168–72 , doi : 10.1038/nbt1201-1168 , PMID 11731787 , S2CID 6965013 ↑ Gill, Sarvajeet Singh; Tuteja, Narendra (2010-12-01). "作物における非生物的ストレス耐性における活性酸素種と抗酸化機構" . Plant Physiology and Biochemistry . 48 (12): 909– 930. Bibcode : 2010PlPB...48..909G . doi : 10.1016/j.plaphy.2010.08.016 . ISSN 0981-9428 . PMID 20870416 . ↑ Baker, AJM; Brooks, RR (1989)、「金属元素を過剰蓄積する陸生高等植物 ― その分布、生態、植物化学に関するレビュー」、 Biorecovery 、 1 ( 2): 81–126 ↑ Miransari, Mohammad (2011-11-01). "Hyperaccumulators, arbuscular mycorrhizal fungi and stress of heavy metals" . Biotechnology Advances . 29 (6): 645–653 . doi : 10.1016/j.biotechadv.2011.04.006 . ISSN 0734-9750 . PMID 21557996. 2021-12-09 に閲覧 。 ↑ パブロワ、D.;デ・ラ・フェンテ、V.サンチェス・マタ、D.ルーフォ、L. (2014-12-12)。 「アリッサム L. (アブラナ科) の一部の Ni 過剰蓄積分類群における花粉の形態と Ni の局在」。 植物バイオシステム 。 150 （4）。 Informa UK Limited: 671–681 . doi : 10.1080/11263504.2014.989284 。 ISSN 1126-3504 。 S2CID 84954143 。 ↑ Visioli, Giovanna; D'Egidio, Sara; Sanangelantoni, Anna M. (2021-06-02). "超蓄積植物の細菌性根圏：オミクス解析と高度な顕微鏡観察に基づく将来展望" . Frontiers in Plant Science . 5 : 752. doi : 10.3389/fpls.2014.00752 . PMC 4285865 . PMID 25709609 . ↑ Emmanuel, Obianuju Chiamaka; Babalola, Olubukola Oluranti (2020-10-01). "アーバスキュラー菌根菌と植物成長促進細菌の同時接種による園芸作物の生産性と品質" . Microbiological Research . 239 126569. Bibcode : 2020MbRes.23926569E . doi : 10.1016/j.micres.2020.126569 . ISSN 0944-5013 . PMID 32771873 . ↑ Poria, Vikram; Dębiec-Andrzejewska, Klaudia; Fiodor, Angelika; Lyzohub, Marharyta; Ajijah, Nur; Singh, Surender; Pranaw, Kumar (2022-10-21). "植物成長促進細菌 (PGPB) 統合植物技術: 限界地修復のための持続可能なアプローチ" . Frontiers in Plant Science . 13 999866. Bibcode : 2022FrPS...1399866P . doi : 10.3389/fpls.2022.999866 . ISSN 1664-462X . PMC 9634634 . PMID 36340355 . ↑ Gamalero, Elisa; Glick, Bernard R. (2024). "植物成長促進細菌を用いた植物浄化の促進" . AIMS Microbiology . 10 (2): 415– 448. doi : 10.3934/microbiol.2024021 . ISSN 2471-1888 . PMC 11194615 . PMID 38919713 . ↑ Burken, J.; Vroblesky, D.; Balouet, JC (2011), "植物法医学、樹木化学、植物スクリーニング：過去と現在の汚染物質を特定するための新しいグリーンツール", Environmental Science & Technology , 45 (15): 6218– 6226, Bibcode : 2011EnST...45.6218B , doi : 10.1021/es2005286 , PMID 21749088 ↑ ソレク、A.アツモン、N.ダハン、O.ガーストル、Z.クシシン、L.ラオール、Y.ミンゲルグリン、U.ナセル、A.ロネン、D.ツェチャンスキー、L.ワイズブロッド、N.グレーバー、ER (2008)、」 Environmental Science & Technology 、42 （2）：536–542 、Bibcode ：2008EnST...42..536S、doi ：10.1021/es072014b、PMID 18284159 ↑ Vroblesky, D.; Nietch, C.; Morris, J. (1998), "樹幹中の地下水由来塩素化エテン", Environmental Science & Technology , 33 (3): 510– 515, doi : 10.1021/es980848b ↑ Vroblesky, D. (2008). "地下揮発性有機化合物の分布を評価するための樹木コアの採取と分析に関するユーザーガイド" . ↑ Leoncini, Carlotta; Filippini, Maria; Nascimbene, Juri; Gargini, Alessandro (2022-04-15). "塩素化エテンで汚染された帯水層に適用された植物スクリーニングに関する定量的レビューとメタ分析" . Science of the Total Environment . 817 153005. Bibcode : 2022ScTEn.81753005L . doi : 10.1016/j.scitotenv.2022.153005 . hdl : 11585/854948 . ISSN 0048-9697 . PMID 35026257 .
参考文献 「植物浄化ウェブサイト」— レビュー、会議のお知らせ、植物浄化を行っている企業のリスト、参考文献などが含まれています。 2010年10月17日にWayback Machine に アーカイブされました。 「鉛と水銀の植物浄化の概要」2000年6月6日。有害廃棄物浄化情報ウェブサイト。 2011年7月25日にWayback Machine に アーカイブ済み。 「ヒマワリを用いた汚染土壌からのヒ素の植物抽出の強化」2004年9月22日。米国環境保護庁。 「植物抽出」、2000年2月。ブルックヘブン国立研究所、2000年。 「汚染土壌からの金属の植物抽出」2001年4月18日。MM Lasat 2002年7月。ドナルド・ブレン環境科学・経営学部。 「植物浄化」1997年10月。土木環境工学科。 2006年6月22日にWayback Machine に アーカイブ済み。 「植物浄化」2001年6月、トッド・ジンダ著。 「マサチューセッツ州ドーチェスターの住宅地土壌における鉛の植物浄化」2002年5月。エイミー・ドノバン・パーマー、ボストン公衆衛生委員会。 「技術概要：植物抽出」1997年。環境ビジネス協会。 Vassil AD、Kapulnik Y、Raskin I、Salt DE（1998年6月）「インドガラシによる鉛の輸送と蓄積におけるEDTAの役割」、Plant Physiol. 、117 （2）：447–53 、doi ：10.1104/pp.117.2.447、PMC 34964 、PMID 9625697。 Salt, DE; Smith, RD; Raskin, I. (1998). "植物浄化". Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology . 49 : 643–668 . doi : 10.1146/annurev.arplant.49.1.643 . PMID 15012249. S2CID 241195507 . Wang, XJ; Li, FY; Okazaki, M.; Sugisaki, M. (2003). "汚染土壌の植物浄化". Annual Report CESS . 3 : 114–123 . Ancona, V; Barra Caracciolo, A; Grenni, P; Di Lenola, M; Campanale, C; Calabrese, A; Uricchio, VF; Mascolo, G; Massacci, A (2017). "イタリア南部における歴史的にPCBおよび重金属で汚染された地域の植物支援バイオレメディエーション". New Biotechnology . 38 (Pt B): 65–73 . Bibcode : 2017NBiot..38...65A . doi : 10.1016/j.nbt.2016.09.006 . PMID 27686395 . Ancona V、Barra Caracciolo A、Campanale C、De Caprariis B、Grenni P、Uricchio VF、Borello D、2019年。「植物支援型バイオレメディエーションを用いて修復された汚染地域で生産されたポプラバイオマスのガス化処理」。Journal of Environmental Management
外部リンク ミズーリ植物園（ホスト）：植物浄化ウェブサイト 2010年10月17日にWayback Machine に アーカイブされました—レビュー記事、会議、植物浄化リンク、研究スポンサー、書籍とジャーナル、および最近の研究 。 国際植物浄化ジャーナル―汚染された環境を浄化するために植物システムを利用することに関する、最新の実験室および現場研究の発表に特化した学術誌。 植物を使って土壌を浄化する―農業研究誌 より ニュー・アルケミー・インスティテュート ―ジョン・トッド（カナダの生物学者） が共同設立
