Hiện nay, cỏc nhà khoa học trờn thế giới đang phỏt triển nhiều loại cụng nghệ khỏc nhau để xử lý ụ nhiễm KLN, trong đú nhấn mạnh tới vai trũ của một số chủng vi sinh vật và đặc biệt cỏc loài thực vật siờu hấp thụ KLN [80], [86].
Thực vật cú nhiều cỏch phản ứng khỏc nhau đối với sự cú mặt của cỏc ion kim loại trong mụi trường. Hầu hết, cỏc loài thực vật rất nhạy cảm với sự cú mặt của cỏc ion kim loại, thậm chớ ở nồng độ rất thấp. Tuy nhiờn, vẫn cú một số loài thực vật khụng chỉ cú khả năng sống được trong mụi trường bị ụ nhiễm bởi cỏc kim loại độc hại mà cũn cú khả năng hấp thu và tớch lũy cỏc kim loại này trong cỏc bộ phận khỏc nhau của cõy [104].
Trong thực tế, cụng nghệ xử lý ụ nhiễm bằng thực vật đũi hỏi phải đỏp ứng một số điều kiện cơ bản như dễ trồng, cú khả năng vận chuyển cỏc chất ụ nhiễm từ đất lờn thõn nhanh, chống chịu được với nồng độ cỏc chất ụ nhiễm cao và cho sinh khối nhanh [115], [123]. Tuy nhiờn, hầu hết cỏc loài thực vật cú khả năng tớch luỹ KLN cao là những loài phỏt triển chậm và cú sinh khối thấp, trong khi cỏc thực vật cho sinh khối nhanh thường rất nhạy cảm với mụi trường cú nồng độ kim loại cao. Xử lý cỏc KLN trong đất bằng thực vật cú thể thực hiện bằng nhiều phương phỏp khỏc nhau phụ thuộc vào từng cơ chế loại bỏ chỳng [124].
Ngày nay, sự thớch nghi của cỏc loài thực vật cú khả năng hấp thụ kim loại nặng chưa được làm sỏng tỏ bởi cú rất nhiều yếu tố phức hợp tỏc động lẫn nhau. Tớch luỹ kim loại là một biểu hiện của sự hấp thụ dinh dưỡng khoỏng ở thực vật. Cú 17 nguyờn tố được biết là cần thiết cho tất cả cỏc loài thực vật bậc cao (C, H, O, N, S, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo, Cl và Ni). Cỏc nguyờn tố đa lượng cần thiết cho cỏc loài thực vật ở nồng độ cao, trong khi cỏc nguyờn tố vi lượng chỉ cần đũi hỏi ở nồng độ rất thấp. Cỏc loài thực vật được sử dụng để xử lý mụi trường bao gồm cỏc loài cú khả năng hấp thụ được cỏc kim loại dạng vết cần thiết như Cu, Mn, Zn và Ni hoặc khụng cần thiết như Cd, Pb, Hg, Se, Al, As với hàm lượng lớn, trong khi đối với cỏc loài thực vật khỏc ở cỏc nồng độ này là cực kỳ độc hại [123].
Nhiều cụng trỡnh khoa học đó chỉ ra rằng cỏc loài thực vật siờu tớch luỹ KLN cú cỏc đặc điểm sau:
1. Thực vật cú khả năng chống chịu đối với nồng độ KLN cao,
2. Theo Baker và cs, thực vật được gọi là “siờu hấp thụ” khi chỳng cú thể lưu giữ một hay nhiều kim loại trong phần sinh khối trờn mặt đất của cõy với hàm lượng cao hơn 0,01% Cd, 0,1% Ni, Co, Cu, Cr, As, Pb và 1% Mn, Zn, Ni…(tớnh trờn trọng lượng khụ), khụng cần để ý đến lượng kim loại cú trong đất [45]. Những thực vật sống trong mụi trường bị nhiễm kim loại mà cú hệ số hấp thu sinh học (BF) >1 so với mụi trường đất và > 1000 so với mụi trường nước về một kim loại nào đú cũng được coi là “siờu hấp thụ” đối với kim loại đú [50], [132], [135]. BF được tớnh bằng tỷ lệ kim loại trong phần khớ sinh của cõy so với trong đất bị nhiễm kim loại, nơi cõy mọc.
Trong cỏc loài cõy chống chịu kim loại thỡ đối tượng được quan tõm lớn nhất là những loài cú khả năng “siờu chống chịu” và “siờu tớch tụ”. Đõy là những loài cú khả năng sống trong mụi trường giàu kim loại và tớch tụ kim loại trong cỏc bộ phận khớ sinh của cơ thể với hàm lượng cao bất thường mà khụng cú biểu hiện bị ngộ độc [45]. Như vậy, những loài thực vật cú khả năng chống chịu cao đối với cỏc KLN là những đối tượng để phỏt triển cụng nghệ xử lý ụ nhiễm bằng thực vật.
3. Thực vật cú khả năng tớch luỹ KLN cao kể cả nồng độ cỏc ion này thấp trong đất. 4. Thực vật cú khả năng chuyển vận kim loại từ rễ lờn thõn và lỏ, đồng thời tồn tại chủ
Những loài thực vật “siờu hấp thụ kim loại” là những đối tượng của phương phỏp chiết tỏch kim loại được cụng bố ngày một nhiều. Trờn 450 loài “siờu hấp thụ kim loại” đó được phỏt hiện trờn thế giới, trong số đú cỏc họ thực vật chiếm ưu thế về số loài này là họ Cỳc (Asteraceae), họ Cải (Brassicaceae), họ Cẩm chướng (Caryophyllaceae), họ Cúi (Cyperaceae), họ Đậu (Fabacea), họ Mựng quõn (Flacuortiaceae), họ Hoa Mụi (Lamiaceae), họ Hũa thảo (Poaceae), họ Hoa tớm (Violaceae) và họ Thầu dầu
(Euphobiaceae) [45], [117]. Bờn cạnh đú, nhiều cụng trỡnh nghiờn cứu nhằm tạo ra những loài thực vật vừa cú khả năng tớch tụ kim loại cao lại vừa cho năng suất sinh học cao để dựng trong cụng nghệ xử lý sinh học cũng ngày càng phỏt triển. Số lượng cụng trỡnh nghiờn cứu về thực vật cú khả năng sử dụng trong xử lý mụi trường ụ nhiễm khỏ phong phỳ.
Một đặc điểm đó được cỏc nhà khoa học phỏt hiện là cỏc loài thực vật ”siờu tớch tụ” kim loại trong điều kiện bỡnh thường cú thể phỏt triển kộm hơn cỏc loài khỏc, nhưng trong điều kiện ụ nhiễm kim loại chỳng lại là loài “ưu thế”. Đõy là phỏt hiện mang tớnh phương phỏp luận quan trọng. Cỏc nhà nghiờn cứu về thực vật chống chịu kim loại đó tập trung vào khu hệ thực vật ở những địa bàn bị ụ nhiễm kim loại. Đú là cỏc khu mỏ, cỏc khu khai khoỏng và tuyển quặng hoặc những nơi chịu ảnh hưởng lõu ngày của cỏc hoạt động liờn quan đến kim loại [123].