СПОСОБ УДАЛЕНИЯ РАСТВОРЕННОГО МЕТАЛЛА ИЗ РАСТВОРА И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1999 года по МПК C02F3/32 

Отложение насыщенных металлами отходов обогащения руды, выплавление металлов, процессы дубления в кожевенном производстве, нанесение гальванических покрытий, выбросы отработанных (выхлопных) газов, сбросы отходов сельскохозяйственного производства и сбросы из отстойников относятся к наиболее важным областям деятельности человека, приводящим к загрязнению водных систем большим количеством токсичных металлов. С каждым годом становится все больше мест, загрязненных токсичными металлами, что представляет серьезную угрозу для здоровья человека и окружающей среды. Хотя разработаны процедуры, предназначенные для удаления металлов из водных сред, но, например, установки для очистки воды выполняют относительно малую часть необходимой работы по удалению токсичных металлов из бытовых и промышленных жидких отходов, создавая дополнительные трудности.

Настоящее изобретение представляет способ снижения количества металла в содержащем металлы растворе за счет использования корней растений для абсорбирования, концентрирования и осаждения металла из этого водного раствора.

Данный способ включает контактирование раствора с корневой биомассой какого-либо наземного растения при условиях, достаточных для того, чтобы корневая биомасса могла удалять данный металл из раствора, и дальнейшее отделение корневой биомассы от раствора. В предпочтительных способах изобретения наземное растение выращивается гидропонным способом в присутствии растворимого металла и корни, либо отделенные от растений, либо остающиеся вместе с растениями, находятся в контакте с раствором, содержащим металл, в течение времени, достаточного для того, чтобы эти корни аккумулировали металл и/или инициировали осаждение металла из раствора (т.е. преобразовали металл из растворимой в нерастворимую форму). Затем происходит сбор корней и/или отделение осажденного металла от раствора.

В предпочтительном варианте изобретения имеется русло (канал) для гидропонной обработки, содержащее раствор, причем это русло имеет два конца. Раствор, содержащий растворимый металл, поступает по одному из концов, и вступает в контакт с корнями наземного растения, которое выращивается гидропонным способом внутри этого русла. Растения аккумулируют металл в своих корнях и/или инициируют осаждение металла из раствора. Затем раствор удаляется из русла для гидропонной обработки. Поток раствора через русло для гидропонной обработки может быть либо непрерывным, либо прерывистым, когда поток останавливается на период времени, позволяющий корням аккумулировать металл и/или выполнить осаждение металла из раствора. Затем раствор удаляется из русла для гидропонной обработки и данный процесс повторяется. В альтернативном варианте осуществления изобретения для достижения аналогичных результатов может быть использована колонка, имеющая два конца и содержащая по крайней мере одно растение, размещенное в растворе в данной колонке. Раствор, содержащий растворимый металл, подают через один из концов данной колонки, наземное растение, происходящее от обработанного мутагеном предка, поддерживают гидропонным способом внутри колонки с обеспечением контакта корневой биомассы наземного растения с раствором при условиях и в течение времени, достаточных для удаления этой корневой биомассой по крайней мере части металла из раствора, а затем удаляют раствор по крайней мере через один из упомянутых концов колонки. Способ дополнительно включает в себя отделение осажденного металла от раствора через один из концов ложа для гидропонной обработки.

В одном из вариантов осуществления способа удаление корневой биомассы из раствора включает в себя отделение корневой биомассы от остальной части наземного растения, а способ дополнительно включает в себя выращивание из оставшихся частей наземного растения новой корневой биомассы при условиях, достаточных для удаления повторно выращенной корневой биомассой металла из содержащего металла раствора, и контактирование содержащего металл раствора с наземным растением, имеющим повторно выращенную корневую биомассу, при условиях, достаточных для удаления повторно выращенной корневой биомассой по крайней мере второй части металла из содержащего металл раствора.

К металлам, которые можно аккумулировать и осаждать с помощью растений, относится любой из тяжелых или радиоактивных металлов, выбранных из следующих элементов: свинец, хром, ртуть, кадмий, кобальт, никель, молибден, медь, мышьяк, селен, цинк, сурьма, бериллий, золото, барий, марганец, серебро, таллий, олово, рубидий, стронций, ванадий, иттрий, технеций, рутений, палладий, индий, цезий, уран, плутоний и церий.

К предпочтительным наземным растениям, используемым в способе настоящего изобретения, относятся подсолнечник (Helianthus annuus L.), а также растения, выбранные из группы дернообразующих злаков и из семейства Brassicaceae. К наиболее предпочтительным растениям относятся Helianthus и члены семейства Brassicaceae, включая Brassica juncea и другие.

Изобретение представляет также систему, предназначенную для снижения количества металла в содержащем металл растворе. Система включает в себя средство (емкость) для удержания раствора, содержащего растворимый металл, и корневую часть по крайней мере одного наземного растения, находящуюся в контакте с данным раствором в упомянутой емкости, причем емкость установлена и выполнена с возможностью удаления корневой части после ее контактирования с раствором и аккумулирования металла, при этом растение выращено гидропонным способом, и средство для перемещения раствора внутри данной емкости. В предпочтительном варианте изобретения удерживающая раствор емкость является колонкой, имеющей расположенные друг против друга концы, а средство перемещения раствора является насосом, находящимся в канале, связывающем жидкость по крайней мере с одним из концов колонки. К предпочтительным наземным растениям относятся подсолнечник, дернообразующие злаки и растения из семейства Brassicaceae: все они способны аккумулировать растворимый металл в своих корнях и/или осаждать растворимый металл из раствора.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

Фиг. 1 является схематическим видом в перспективе гидропонной колонки согласно настоящему изобретению.

Фиг. 2 является схематическим изображением поперечного сечения другого варианта гидропонной колонки настоящего изобретения.

Фиг. 3 является схематическим изображением поперечного сечения непрерывного движения потока настоящего изобретения.

Фиг. 4 является схематическим изображением поперечного сечения прерывистого движения потока настоящего изобретения.

Фиг. 5 является графическим представлением временной зависимости удаления свинца (снижения концентрации свинца в растворе) для двух экземпляров подсолнечника без отделения корней от растения (□,o) и двух экземпляров подсолнечника с корнями, отделенными от остальной части растения (▪,•).
Фиг. 6 является графическим представлением положительной линейной корреляции между удалением свинца (количеством удаляемого свинца) и биомассой корней подсолнечника; y = 194325,3х + 20845,3 (r = 0,91).

Фиг. 7 является графическим представлением временной зависимости удаления свинца (снижения концентрации свинца в растворе) с помощью B. juncea с отделенными от растения корнями (o) и без отделения корней от остальной части растения (□).
Настоящее изобретение основывается, в частности, на способности определенных растений аккумулировать (концентрировать) металлы из раствора. Это концентрирование может осуществляться с помощью одного (или обоих) из следующих механизмов:
(a) Растворимые металлы могут аккумулироваться растением и перемещаться в биомассу растения, в частности, в корневую/растительную биомассу. Предпочтительные способы настоящего изобретения используют растения, которые предпочтительно аккумулируют металлы в корневой биомассе.

(b) Определенные растения могут вызывать осаждение растворимого металла из содержащего металл раствора. Это явление документально описывается впервые как часть настоящего изобретения, и при этом предполагается, что осаждение происходит за счет выделения из корней неорганических и органических материалов, которые действуют, например, как комплексоны (хелатные агенты) для осаждения растворимых металлов из раствора. То есть, с точки зрения химической технологии, корни могут действовать, и как ионообменные смолы, и как химические осадители.

Настоящий способ снижения количества металла в содержащем металл растворе используется в первую очередь для удаления ионов металла из раствора либо путем поглощения ионов металла биомассой растения, либо путем перевода растворимых ионов металла в нерастворимую форму. Под термином "растворимые ионы металла" понимаются катионы металла или содержащие металл анионы. Растворимые ионы металла могут быть представлены либо отдельно, либо только анионами, либо хелатными добавками, которые растворимы при температурах окружающей среды (т.е. больше 0^oC и до 45^oC). Термин "нерастворимые" относится к ионам металла, которые практически нерастворимы при температурах окружающей среды. Термин "нерастворимые" включает также неионные, основные формы металлов.

Данный способ используется для удаления металлов, которые выбраны из таких общераспространенных тяжелых и радиоактивных металлов, как, например, свинец, хром, ртуть, кадмий, кобальт, никель, молибден, медь, мышьяк, селен, цинк, сурьма, бериллий, золото, барий, марганец, серебро, таллий, олово, рубидий, стронций, ванадий, иттрий, технеций, рутений, палладий, индий, цезий, уран, плутоний и церий. Термин "металл" подразумевает также смесь металлов и общераспространенные органические загрязняющие вещества, например, свинец и хром в сочетании с нитрофенолом, сульфонатами бензола и/или алкилбензила (моющие средства). Данный способ можно также использовать для удаления более чем одного металла из водного раствора. В литературе высказываются предположения, что определенные растения могут концентрировать в своих корнях несколько различных металлов, подразумевая, что механизм извлечения металла не всегда является металлспецифичным.

Под термином "раствор" понимается любая загрязненная металлами жидкость, например, промышленные и бытовые сточные воды, отходы установок по очистке воды, подземные и поверхностные водные потоки, разбавленные грязевые отложения, и другие водные потоки, содержащие радиоактивные и нерадиоактивные металлы.

Растения, используемые в предпочтительных способах, являются наземными растениями. Термин "наземный" относится к растениям, использующим фотосинтез, которые обычно растут в почве или осадочных отложениях. К почвам или осадочным отложением могут относиться разнообразные типы почв с различным содержанием воды и органических веществ. Тем самым к наземным растениям могут относиться растения, связанные со сбором урожая, и/или растения, связанные, например, с влажными (болотистыми) почвами. К этому понятию также относятся части наземных растений (т.е. отделенные растительные части и/или корни). Термин "наземный" не относится, однако, к "чисто" водным растениям, жизненный цикл которых полностью проходит на поверхности или внутри водных растворов. К этим водным растениям относятся также плавучие папоротники (например, Azolla), ряска (Lemna) и водяной гиацинт (Eichhormia). Кроме того, термин "наземный" не включает изолированные растительные клетки или клеточные суспензии, способные к поглощению металлов.

Хотя выращивание гидропонным методом наземные растения, которые выбраны для использования в настоящем способе, могут также аккумулировать металлы в своих растительных частях (т.е. в частях, находящихся над водным раствором), считается предпочтительным, чтобы наземные растения, используемые в настоящем способе, не аккумулировали существенное количество металла в своих ростках. Причиной является то, что ростки, которые не аккумулируют металлы, можно удалить без каких-либо особых предосторожностей или использовать их для получения новых ростков. Особые преимущества дают в этом смысле многолетние травы. Их корни можно непрерывно собирать, а из оставшихся ростков будут вырастать новые корни. По мере вырастания новых корней происходит повторное использование гидропонного способа поглощения металлов. Поэтому к предпочтительным наземным растениям относятся такие растения, корни которых абсорбируют и осаждают металлы, и эти корни можно собирать в виде массы за минимально возможный период времени.

К наземным растениям, наиболее подходящим для настоящего изобретения, относятся разнообразные дернообразующие злаки и члены семейства Brassicaceae, а также обычный подсолнечник (Helianthus annuus L.). К образцам дернообразующих злаков относятся полевица волосовидная, мятлик луговой, плевел многолетний (райграс английский), полевица белая, разнообразные виды овсяницы и полевички, свинорой пальчатый (бермудская трава), бухлоэ (бизонова трава), многоножка (centipedegrass), просо прутьевидное, зойсия японская и просо прибрежное. К членам семейства Brassicaceae относятся Brassica juncea и B. oleracea. Для настоящего способа подходят также другие растения, включая шпинат, сорго, табак и кукурузу.

К наземным растениям могут также относиться растения, полученные путем селективно выведения и/или генной инженерии для улучшения способности к аккумулированию металлов в гидропонных средах.

Предпочтительной процедурой является выращивание выбранных растений из семян (например, Brassica или Helianthus) или из травяного дерна в гидропонной среде с корнями, погруженными в питательный раствор. Через некоторое время питательный раствор заменяется на раствор, содержащий ионы металла. Количество металла, которое аккумулируется в ткани растений, измеряется, например, с помощью атомной абсорбционной спектрометрии или плазменной спектрометрии. Металлы экстрагируются с помощью сильных кислот согласно установленным процедурам. См. Blincoe et al., Comm. Soil. Plant Anal. 18: 887 (1987); Baker and Suhr. "Atomic Absorption Spectrometry", pp. 13-27 in Methods of Soil Analysis, part 2, Am. Soc. Agron., Madison, Wisc., (1982) ("Атомная абсорбционная спектрометрия" в книге "Методы анализа почв"). Количество металла, остающееся в растворе, измеряется, например, с помощью атомной абсорбционной или плазменной спектрометрии. См. Soltanpour et al., "Optical emission Spectrometry", pp. 29-65 in Methods of Soil Analysis, part 2, Am. Soc. Agron., Madison, Wisc., (1982) ("Оптическая эмиссионная спектрометрия" в книге "Методы анализа почв"). Разность между уменьшением количества металла в растворе и концентрацией металла в растении равна количеству металла, осажденного из раствора (см. пример 1). Растения, показавшие наиболее высокую способность к поглощению и/или осаждению металлов, можно затем проверить путем получения семян от различных центров и лабораторий. Культуры, выращенные из этих семян, подвергаются повторному тестированию с помощью описанных выше отборочных испытаний. Следует учесть, что эти отборочные испытания могут выполняться с растениями, отличными от описанных здесь растений, и с использованием металлов, отличных от указанных здесь металлов.

Как альтернативный вариант или в дополнение растения могут быть подвергнуты мутагенному изменению с помощью хорошо известных химических мутагенов. Например, этилметилсульфонат (EMS) является сильным мутагеном, который увеличивает генетическую изменчивость за счет повышения частоты геномных мутаций. См. , например, Radei, G. P. "Genetic manipulations of Higher Plants", L. Ledoux (ed), Plenum Press, N.Y., (1975) (Генетическая обработка высших растений). Этилметилсульфонат (EMS) был использован в селекционных программах для получения изменений наследуемых признаков в биохимии и физиологии растений, в частности, для Arabidopsis thaliana, члена семейства Brassicaceae.

Описанная выше гидропонная система используется для определения видов наземных растений с наиболее высокой потенциальной способностью к аккумулированию и осаждению металлов. Семена этих линий подвергаются затем мутагенной обработке с помощью EMS с применением, например, методов Estell et al., "The mutants of Arabidopsis", p. 89 in "Trends in Genetics", Elsevier Science Publishers, B. V. , Amsterdam, 1986 ("Мутанты Arabidopsis" в книге "Тенденции в генетике").

В способе может быть использовано генетически измененное растение, происходящее от предка, обработанного мутагеном, при этом контактирование включает в себя выращивание наземного растения, происходящего от обработанного мутагеном предка, гидропонным способом в присутствии металла, и приведение корней растения в контакт с раствором в течение времени и при условиях, достаточных для аккумулирования корнями металла.

Мутагенез выполняется путем пропитывания семян раствором EMS для индуцирования в этих семенах гетерозиготных мутаций, которые дадут репродуктивные структуры. Поколение растений М1 находится в условиях самооплодотворения, и по крайней мере 50000 проростков потомства М2 тестируются на устойчивость (толерантность) к металлам в искусственных водных растворах, содержащих различные концентрации металлов. Наиболее толерантные растения поколения М2, т. е. дающие наиболее сильный рост, анализируются на аккумулирование металлов, см. пример 2.

Кроме того, наземные растения, используемые в гидропонных способах настоящего изобретения, можно генетически изменять с помощью известных методов переноса генов. В этом случае используют генетически измененное растение, представляющее собой растение-трансформант, содержащее экспрессию гетерологического гена. Известно, что нефотосинтезирующие организмы реагируют на металлы, образуя металлотионины (МТ) - протеины с низким молекулярным весом, кодированные структурными генами. См. например, Maroni, G., "Animals Metallothioneins", pp. 215-232 in Heavy Tolerance in Plants; Evolutionary Aspects (ed A.J. Shaw), CRC Press Inc., Florida (1990) ("Металлотионины животных" в книге "Устойчивость растений к тяжелым металлам; эволюционные аспекты"). В настоящем изобретении рассматривается повышение возможности поглощения металлов корнями растений с помощью гетерологической экспрессии металлтионинов (МТ) в трансгенных растениях.

Протеины МТ кДНК млекопитающих (например, обезьяны) можно получить коммерческим путем или от установленного источника, а также рестрикционный ферментный фрагмент, клонированный, например, в вектор трансформации/экспрессии растений на основе Agrobacterium, такой как pJB90, производное от pGSFR780A. См. DeBlock et al., Physiol Plant., 91: 694-701 (1989).

Сегменты проростков наземных растений, используемые в настоящем способе, затем инкубируются в присутствии суспензии бактериальных клеток (например, Agrobacterium tumefaciens), несущих данный вектор экспрессии. Через несколько дней регенерированные сегменты проростков переносятся в подходящую селекционную среду и подвергаются последующему инкубированию. В результате получаются трансформанты, содержащие МТ-ген млекопитающих (см. пример 6).

Трансформанты анализируются на присутствие МТ ДНК путем "южной и северной" (Southern and Nothern) гибридизации с использованием в качестве пробы (зонда) МТ млекопитающих. Данные трансформанты также анализируются на экспрессию протеина МТ путем иммуноблотного анализа с помощью антисывороток на МТ млекопитающих. См. установленные процедуры, например, Sambrook et al., Molecular Cloning. A. Laboratory Manual. Cold Spring Harbor Laboratory Press. NY (1989) (Молекулярное клонирование лабораторное руководство).

Способ снижения количества металла в содержащем металл растворе включает контактирование водного раствора с корневой биомассой наземного растения при условиях, достаточных для того, чтобы корневая биомасса могла перевести металл из растворимой формы в нерастворимую. Как было указано выше, удаление ионов металла можно легко определить путем измерения концентрации металла в растворе и в биомассе растения с помощью разнообразных хорошо известных и хорошо характеризуемых анализов на присутствие металлов.

Способ реализации данного изобретения основываются на выращивании наземных растений в гидропонных системах при максимальном контакте корневой биомассы с раствором. Термин "гидропонный" хорошо известен тем, кто занимается данной областью, и обычно относится к области науки, связанной с выращиванием растений не в почве, а в растворах, содержащих необходимые для роста растений материалы. Точное определение гидропонного способа выращивания растений не ограничивает объем данного изобретения.

Например, эти способы могут включать несколько существующих в настоящее время гидропонных систем. В одной из таких систем растения выращиваются в емкости, где могут находиться аэрированные растворы, в которых корни растений контактируют с раствором, содержащим металлы. Другим типом гидропонной системы является система с твердой основой, на которой коммерчески доступная инертная подложка, например, минеральная вата, пропитывается содержащим металл раствором. Раствор, содержащий металлы, периодически пропускается через инертную подложку, на которой держатся растения. Еще один гидропонный метод состоит в выращивании растений в колонке, через которую периодически пропускается раствор, так чтобы корни никогда не высыхали. Такой метод перемещения содержащего металл раствора через корни мы будем называть системой "со сквозным (непрерывным) потоком". Еще один способ включает инкубирование корней в содержащем металл растворе, который непрерывно сливается и пополняется. Этот способ обеспечивает хорошую аэрацию корней, и мы будем в дальнейшем называть его способом с "прерывистым" потоком. Еще один способ называется "аэропонным"; в нем происходит контактирование растущих корней с содержащим металл раствором с помощью ультразвука или сжатого воздуха для образования водяного тумана или аэрозоля из этого раствора. Образование тумана или аэрозоля с помощью ультразвука или сжатого воздуха осуществляется путем выполнения хорошо известных процедур, которые приведены в качестве примеров в патенте США N 5017351 (Rafson).

Предпочтительный способ включает контактирование содержащего металл водного раствора с корневой биомассой наземного растения путем перемещения этого раствора через колонку, содержащую корневую биомассу. Колонка предпочтительно покрывается непрозрачной краской, чтобы корни находились в темноте. Колонка может, однако, иметь самые различные конфигурации, не ограничивающиеся объемом данного изобретения. Например, колонка может быть практически горизонтальной, чтобы глубина раствора в колонке была существенно меньше ее длины. Для этого обычно требуется наличие удлиненных желобов, в которых находится корневая биомасса. Альтернативным вариантом являются колонки, ориентированные вертикально, когда глубина раствора равна или больше ширины колонки. При такой конфигурации раствор может перемещаться внутри колонки по вертикали. Поскольку водный раствор находится в контакте с корневой биомассой в течение времени, достаточного для перевода металла из растворимой формы в нерастворимую, точная конфигурация колонки не имеет существенного значения. По окончании поглощения и/или осаждения металла корни отделяются от раствора.

Одна из конфигураций колонки 10 показана на фиг. 1. Колонка 10 включает ложе 12 для гидропонной обработки, которое должно содержать одно или несколько растений в растворе 14. Колонка 10 должна быть предпочтительно изготовлена из инертного материала, такого как поливинилхлорид, политетрафторэтилен (т. е. тефлон) или стекло. Раствор 14 имеет границу 16 между воздушной и водной средой. Рядом с границей 16 находится сетчатый материал 18, который может быть изготовлен из инертного вещества, такого как нержавеющая сталь, пластик или тефлон. В показанном на чертеже варианте осуществления изобретения сетка 18 покоится на выступе 19, образованном на внутренней поверхности 21 колонки 10. Наверху сетки 18 находится пористый материал 20, такой как марля или тонкая пористая пенопластовая прокладка. Наверху пористого материала 20 находится слой почвы 22, подходящей для выращивания определенного наземного растения 24. В показанном на чертеже варианте изобретения почва 22 является слоем среды, подходящей для поддержки роста растения, как, например, алюмомагниевый железный силикат (вермикулит), в которой могут прорастать семена наземного растения. В альтернативном варианте, когда растения должны использоваться целиком, росток 26 растения 24 закрепляется с помощью сетки 18, как это показано на чертеже. Растения могут также поддерживаться проволочным каркасом (не показан). Содержащий металл раствор может аэрироваться, например, с помощью воздуховода 28 от любого аквариумного насоса (не показан) или любой другой аэрационной системы. Содержащий металл раствор 14 может периодически удаляться из колонки 10. Брать пробы раствора или изменять объем раствора можно через пробоотборную трубку. Колонка может поддерживаться опорным элементом 32. На фиг. 1 внешняя поверхность 34 колонки 10 контактирует с внутренней поверхностью 36 опорного элемента 32.

В показанном на чертеже варианте осуществления изобретений диаметр колонки составляет около 11,4 см и глубина около 8 см. Глубина содержащего металл раствора составляет 4-5 см. Металлическая сетка может иметь толщину до нескольких миллиметров, она покрывается слоем вермикулита толщиной приблизительно в 2 см, в котором уже пророщены семена или пересажены ростки, как это показано на фиг. 1. Высота опорного элемента приблизительно равна глубине раствора, т.е. составляет 4-5 см, а диаметр (D) опорного элемента 32 чуть больше диаметра (D) колонки 10. На фиг. 1 диаметр этого элемента составляет около 12 см. Указанные здесь размеры колонки и ложа для гидропонной обработки не являются ограничением объема данного изобретения, поскольку обычные специалисты в этой области могут легко разработать другие конструкции, в которых можно разместить больше растений и которые могут вместить больше жидкости.

Один из примеров подобной расширенной системы показан на фиг. 2. Гидропонная колонка 10 значительно удлинена за счет прямоугольного канала 40, имеющего длину около 85 см, а глубину и ширину 7 см. Общий внутренний объем содержащего металл раствора 14 в данной колонке составляет приблизительно 7 литров. Колонка имеет два противоположных конца 42, 44. Каждый из концов 42, 44 подсоединен с помощью трубопровода 46 к резервуару 48, в котором находится содержащий металл раствор 14. Общий объем резервуара 48 больше 7 литров. На фиг. 2 объем резервуара 48 составляет 10 литров.

Внутри раствора 14 в резервуаре 48 находится рециркуляционный насос 50, который взаимодействует с жидкостью через один из трубопроводов 46. Корни 52 наземного растения 24 поддерживаются гидропонным способом внутри данной колонки, используя, например, систему 12, состоящую из сетки и слоя вермикулита (см. выше фиг. 1). На практике раствор поддерживается в постоянном движении вокруг корней 52. В альтернативном варианте поток раствора может останавливаться, чтобы корни могли впитать и/или осадить металл при статических условиях (т.е. без движения потока). Затем корни отделяются от раствора.

Следует учесть, что при использовании колонок настоящего изобретения могут эксплуатироваться многие другие гидропонные системы. Например, несколько колонок, содержащих гидропонное ложе, можно расположить последовательно или поставить параллельно. Кроме того, раствор может протекать непрерывно через колонки, содержащие ложе для гидропонной обработки. Поток можно также сделать прерывистым, чтобы раствор в данном ложе был статичным. Независимо от типа потока или конфигурации колонки через определенное время, достаточное для того, чтобы растения перевели металл из растворимой в нерастворимую форму, раствор можно удалить и отделить от него корни. Кроме применения насоса, можно использовать и другие способы для перемещения раствора через колонку (и). Раствор может, например, поступать в колонку (и) под действием силы тяжести.

Схематическое изображение системы с непрерывным движением потока 54 показано на фиг.3. Несколько колонок 10 соединено последовательно, и раствор 14 пропускается через колонки с помощью одного или нескольких насосов 60. Трубопровод 62 связан с трубопроводом 64 для входа раствора и с трубопроводом 66 для выхода раствора. Трубопровод 62 действует как петля рециркуляции при движении раствора. На фиг. 4 показано схематическое изображение системы 56 с прерывистым движением потока. Несколько колонок 10 поставлены последовательно с трубопроводом 64 для входа раствора и имеют общий выходной трубопровод 66. Поток раствора можно останавливать для обеспечения статических условий внутри колонок. После поглощения и/или осаждения металла движение потока возобновляется. На фиг. 3 и 4 показан блок фильтрации 58 (на выходном конце 44 нижней колонки системы с непрерывным движением и на общем выходном трубопроводе системы с прерывистым движением). Блок фильтрации 58 может содержать один или несколько фильтров (не показаны) для отделения осажденного, нерастворимого металла от раствора 14. Тип мембраны, используемой для отделения осажденного металла, можно выбрать среди коммерчески поставляемых фильтров, таких, например, как фильтры компаний Millipore Company, Bedford, Massachusets и Whatham International Ltd, Maidstone, England.

Существует несколько способов подготовки растений или их корней для удаления металлов при использовании настоящих методов. Самый простой способ состоит в выращивании растений гидропонным способом внутри описанных здесь колонок, при этом колонки заполняются питательным раствором. Выращивание происходит до тех пор, пока растения не достигнут подходящих размеров. Начиная с этого момента, корни могут подвергаться воздействию раствора, содержащего металл. Альтернативным способом является выращивание растений отдельно в "питомнике" (гидропонным способом или в среде с твердой почвой) и последующий перенос в наполнитель для гидропонной обработки, когда растения вырастают до соответствующего размера.

Заявители обнаружили, что отделенные от растений корни подсолнечника и некоторых членов семейства Brassicaceae могут действовать при удалении металлов даже более эффективно, чем целые растения. Для осуществления способов, использующих отделенные корни, корни отрезаются от выращиваемых гидропонным способом растений и погружаются в содержащий металлы раствор. Т.е. колонка, имеющая конструкцию, аналогичную показанным здесь чертежам, может быть заполнена отделенными от растений корнями, и содержащий металл раствор должен контактировать с этими корнями аналогично описанным выше методам. Было показано, что такое использование отделенных от растений корней является высокоэффективным (см. пример 4).

Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Исследование наземных растений на поглощение и осаждение металлов.

В данном примере иллюстрируется удаление свинца из раствора с помощью корней различных дернообразующих злаков, растущих в прохладное и теплое время года (сезоны), а также других растений, выбранных для применения в настоящем способе. Выращиваемые из семян растения или травяной дерн культивируются гидропонным методом с корнями, растущими в питательном растворе с добавкой Ca(NO₃)₂ в концентрации 0,6 г/л. Предпочтительным раствором является гидрозоль (HydrosolTM) в концентрации 1 г/л. Этот раствор состоит из следующих компонентов:
Шаг 1: Растворить 0,97 г данного состава в 1 литре для получения следующих концентраций:
Состав - Всего (частей на миллион)
Азот (все нитраты) NO₃ - 50,0
Фосфор P - 48,0
Калий K - 210,0
Магний Mg - 30,0
Сульфат SO₄ - 117,0
Железо Fe - 3,0
Марганец Mn - 0,50
Цинк Zn - 0,15
Медь Cu - 0,15
Бор B - 0,50
Молибден Mo - 0,10
Шаг 2:
Добавить к раствору 0,644 г/л нитрата кальция. Общая концентрация в питательном растворе должна быть следующей:
Азот (N): 150 частей N на миллион
Кальций (Ca): 129 частей Ca на миллион
Гидропонное выращивание осуществляется в системе, аналогичной фиг. 2, за исключением относительно небольшого количества корневой ткани. После периода времени от 2 до 4 недель питательный раствор заменяется на аэрированный раствор Pb(NO₃)₂, содержащий 275 мг/л свинца в виде ионов свинца. Общий объем раствора поддерживается на уровне 400 мл путем добавления дистиллированной воды для компенсации потерь воды за счет транспирации в растениях и испарения. Через три дня измеряется количество свинца, аккумулированного в ткани растений, и свинца, оставшегося в растворе. Разность между уменьшением количества свинца в растворе и количеством свинца, поглощенного корнями, равна количеству свинца, осажденного из раствора за счет эксудации корней (см. таблицу). Для демонстрации того, что поглощение и осаждение свинца являются специфичными для корней, используются контрольные образцы фильтровальной бумаги (тонкие полоски фильтровальной бумаги, 0,4 в сухом состоянии, погруженные в аэрированный раствор свинца). Аналогичные результаты были получены в более крупной системе (общий объем 7 л) с непрерывным движением потока, показанной на фиг. 2.

Пример 2: Мутагенез этилметилсульфонатом (EMS)
В этом примере показана процедура, используемая для мутагенеза растений семейства Brassicaceae.

1. Сухие семена помещаются примерно в 100 мл 0,3% раствора (в объемном отношении) EMS (полученного от ф. Sigma Chemicais, St. Louis, MO). От партии к партии EMS возможны изменения, поэтому может потребоваться какая-либо корректировка этой концентрации. Одновременно осуществляется мутагенез от 20000 до 250000 семян. Этилметилсульфонат (EMS) является летучим мутагеном. С ним нужно работать только под вытяжным колпаком, а удаление всех растворов и материалов, с которыми он находится в контакте, следует выполнять надлежащим образом.

2. Семена смешиваются случайным образом или перемешиваются на пластине для перемешивания и оставляются при комнатной температуре в течение 16-20 часов. Скорость мутаганеза может зависеть от температуры, поэтому использование магнитной пластины для перемешивания может изменить результаты за счет нагрева раствора.

3. Семена промываются дистиллированной водой от 10 до 15 раз в течение 2-3 часов следующим образом: раствор переливается в другой сосуд (декантирование), добавляется свежая вода, происходит перемешивание, нужно дать осесть семенам и затем снова выполнить декантирование. После примерно 8 промываний семена перемещаются в новый контейнер, а исходный контейнер удаляется.

4. По окончании промывки семена немедленно высеиваются с частотой около 3 семян на кв.см (3000 семян в 50 мл 0,1% агаровой среды на слой 35 х 28 х 9 см).

5. Через несколько недель полезно оценить количество семян, которые дали ростки, чтобы узнать размер поколения M1. Обычно прорастает примерно 75% мутагенизированных семян. Данный оценка М1 обычно соответствует количеству растений, которые дают семена поколения М2, но выполнить эту оценку гораздо труднее.

6. Растения выращивают до тех пор, пока они не начнут увядать естественным образом, и затем они должны полностью высохнуть, прежде чем можно снять "урожай". Полное высушивание увеличивает выход продукта и упрощает сбор "урожая".

Пример 3: Кинетика удаления металла
Для определения кинетики удаления свинца корни 7-недельных интактных (неповрежденных) растений подсолнечника инкубируются в миниатюризированной системе, подобной фиг. 1 (общий объем 400 мл). В течение 4,5 часов корни интактных растений подсолнечника удалили более 90% из 275 мг Pb+2/л, которые первоначально находились в растворе (фиг. 5). Общий вес свежей корневой массы растения 1 составлял 33,2 г (2,1 г сухого веса) и растения 2 - 30,7 г (2,3 г сухого веса). Кроме того, скорость удаления свинца существенно коррелируется (r= 0,83) с весом сухой биомассы, используемой в эксперименте (фиг. 6).

Ионы других металлов (например, Ca⁺², Co⁺², Cu⁺² и K⁺¹) не оказывали существенного влияния на способность ризофильтрующих растений к аккумулированию ионов свинца. Исходя из этого, можно предположить, что настоящие способы можно использовать для удаления свинца из сложных водных смесей, содержащих различные ионы.

Пример 4: Аккумулирование металла отделенными от растения корнями.

Корни отсекаются от выращенных гидропонным способом наземных растений и погружаются в колонку, содержащую раствор с ионами свинца (общий объем раствора 400 мл с концентрацией Pb+2 в пределах 275-285 мг/л). Временная зависимость удаления свинца корнями, неотделенными от растений, сравнивается с поглощением металла отделенными корнями. На фиг. 5 показано также сравнение кинетики поглощения свинца между корнями интактных (неповрежденных) растений подсолнечника и отделенных от растений корней подсолнечника (общий вес свежей биомассы отделенных корней составлял 12,1-15,7 г (0,8-1,0 г сухого веса).

На фиг. 7 показана кинетика поглощения свинца для целых растений B.juncea (□) и отделенных корней B.juncea (o). Средний вес свежей корневой массы целых растений составлял 3,3±0,3 г (0,3±0,1 г сухого веса; n=4). Средний вес свежей корневой массы отделенных корней составлял 3,7±1,0 г (0,3±0,1 г сухого веса; n=4).

Пример 5: Химический анализ преципитата (осажденного вещества)
Подвергнутые воздействию свинца растения бермудской травы, B.juncea и подсолнечника исследовались сканирующей электронной микроскопией с помощью JEOL 35C SEM при ускорении 15 кВ. Для визуализации мест осаждения свинца в ткани корней использовались как вторичный электронный режим, так и электронный режим обратного рассеивания. Начальные результаты позволяют предположить, что большая часть ионов свинца аккумулируется во внеклеточных промежутках эпидермального слоя в виде смеси карбоната свинца, некоторой доли фосфата свинца и, возможно, оксида свинца.

Удаление свинца в настоящем способе определяется как аккумулированием металла в корнях растений, так и способностью корней живых растений осаждать ионы свинца из раствора. Осаждение свинца придает раствору вокруг корней ясно различимый белый (молочный) оттенок. Химический анализ преципитата, собранного из системы, был выполнен с помощью инфракрасной спектроскопии и плазменной спектрометрии; преципитат был идентифицирован как фосфат свинца Pb₃(PO₄)₂. Химическая структура преципитата не изменялась при использовании различных видов растений в системе. Эти результаты, видимо, указывают на то, что в травянистых растениях свинец и, возможно, некоторые другие металлы вызывают фосфатную эксудацию, действующую в качестве защитного механизма. Этот защитный механизм, возможно, действует таким образом, чтобы осаждать свинец, прежде чем он войдет в контакт с тканями живого организма.

Пример 6: Векторная конструкция и трансформация B.juncea MT-генами.

А. Векторная конструкция
Протеины МТ кДНК обезьян (МТ1 и МТ2) получены от д-ра Dean H. Hamer, National Institutes of Health, Bethesda, Maryland. Фрагмент 341 bp Hind III/Bam HI, содержащий полную кодирующую последовательность МТ1, включая инициирующий кодон метионина, клонируется в сайт Hind III/BgI II pJB90 для получения плазмиды pNRI. pJB90 ( полученный от д-ра Deepak Pental, Tata Energy Research Institute, New Delhi, India) представляет из себя бинарный вектор трансформации/экспрессии растений на основе Agrobacterium. Эта плазмида содержит избирательный ген растений hpt (гигромицин фосфотрансфераза) и сайт множественного клонирования для вставки чужеродной ДНК между пограничными повторами Т-ДНК. Данная плазмида также содержит ген для устойчивости к спектиномицину, действующему в бактериальных клетках. pNК1, распространяющийся в E. coli Dh5, был использован для трансформации штамма Agrobacterium tumefaciens pGV2260 (Deblaere et al., Nucl. Acids. Res., 13: 4777, 1985) методом замораживания-оттаивания (Ebert et al., PNAS, USA. 84:5745, 1987).

В. Трансформация B.juncea
Штамм Agrobacterium tumefaciens pGV2260, несущий вектор pNК1, выращивается в течение ночи (220 об/мин, 28 град C в темноте) в 5 мл жидкого YEB Амясной экстракт - 0,5%; дрожжевой экстракт - 0,1%; пептон - 0,5%; сахароза - 0,5%; MgSO₄•7H₂O - 0.005%U, содержащего спектиномицин и рифампицин в одинаковой концентрации 100 мг/л. 1 мл этой суспензии используется для инокулирования 50 мл YEB с такими же концентрациями антибиотиков, после чего происходит выращивание в течение ночи. На третий день бактерии собираются с помощью центрифуги (5500 об/мин) и ресуспендируются в стерилизованной фильтрованием жидкой модифицированной MS (см. Murashige, T. и Skoog, F., Physiol Plant. , 15: 473-497, 1962) среде (соли MS и витамины с одинаковой концентрацией 10 г/л сахарозы, глюкозы и маннита), с добавлением 200 мкМ ацетосирингона, а также спектиномицина и рифампицина в одинаковой концентрации 100 мг/л при pH 5,6. Оптическая плотность бактериальной суспензии регулируется на уровне A600=1,0, бактерии выращиваются в течение 6 часов, собираются, как и выше, и ресуспензируются в той же среде. Свежесрезанные эксплантаты гипокотиля инкубируются в данной бактериальной суспензии в течение 1 часа и совместно культивируются в модифицированной MS среде, дополненной 2 мг/л BAP (6-бензиламинопурина) и 0,1 мг/л NAA (нафталинуксусной кислоты). Через 2 дня эксплантаты переносятся в среду MS, дополненную 2 мг/л BAP 0,1 мг/л 2,4-D (2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты), 200 мг/л цефотаксима (Cefotaxime), 30 мкМ Ag(NO₃)₂ и 10 мг/д гигромицина B. Через 10 дней инкубации в этой среде эксплантаты смещаются в MS с добавлением 2 мг/л BAP, 0,1 мг/л NAA 200/л цефотаксима, 10 мг/л гигромицина B и 10% кокосового молока, Побеги, развившиеся за 15-20 дней, продолжают выращиваться и дают корни в присутствии 20 мг/л гигромицина. Мы получили трансформанты с линией 173874 при частоте порядка 2%.

C. Определение характеристик экспрессии гена MT в трансгенных линиях растений.

Около 15 независимых трансгенных растений генерируются для указанной выше линии B. juncea. Предполагаемые трансформанты анализируются на присутствие МТ1 ДНК путем анализа "южной и северной" (Southern and Nothern) гибридизации с использованием в качестве пробы (зонда) МТ1 кДНК. Предполагаемые трансформанты анализируются на экспрессию протеина МТ1 путем иммуноблотного анализа с помощью антисывороток на МТ обезьян.

Трансгенные линии с высокими уровнями протеина МТ отбираются и тестируются на аккумулирование свинца и хрома и на устойчивость к металлам в описанных выше оранжерейных условиях. Возможности трансгенных линий оцениваются в широкомасштабных испытаниях в условиях оранжереи с использованием свинца и хрома, загрязняющих почву, собранную в загрязненных местах.

Корни лучших растений, идентифицированные в наших исследованиях, содержат примерно 15% свинца по весу в сухой биомассе (таблица), что эквивалентно 65% свинца по весу в золе. При такой концентрации извлечение металлов из золы становится реальной альтернативной захоронению золы. За счет сочетания поглощения и осаждения корни наиболее эффективных растений (например, подсолнечника), удаляют свинец в количествах, эквивалентных 60% их собственного сухого веса. Это значительно превосходит возможности всех известных ионообменных колонок, которые могут рассматриваться как альтернатива настоящим способам. Кроме того, наши оценки показывают, что способы данного изобретения на порядок дешевле, чем схемы очистки на основе ионообмена.

Специалисты в данной области, используя не более чем обычное экспериментирование, смогут обнаружить или установить многочисленные эквиваленты для описанных здесь продуктов и процессов. Считается, что эти эквиваленты входят в объем настоящего изобретения и охватываются следующими пунктами формулы изобретения.

Изобретение относится к способам снижения количества металла в содержащем металл растворе за счет использования корней растений для абсорбирования, концентрирования и осаждения металла. Способ осуществляют путем контактирования раствора с наземным растением, имеющим корневую биомассу, при условиях, достаточных для удаления данным наземным растением металла из раствора. Отделяют корневую биомассу наземного растения от остальных его частей. Удаляют корневую биомассу из содержащего металл раствора. Растение выращено гидропонным способом. Растение может быть генетически изменено. Система для удаления металла из раствора содержит емкость для раствора и корневой биомассы. Емкость выполнена с возможностью удаления корневой биомассы. Результат - удешевление способа. 3 с. и 39 з.п.ф-лы, 1 табл., 8 ил.

1. Способ удаления растворенного металла из раствора, включающий в себя контактирование раствора с наземным растением, имеющим корневую биомассу, отделение корневой биомассы наземного растения от остальных его частей и удаление корневой биомассы из содержащего металл раствора, отличающийся тем, что указанное контактирование проводят с наземным растением, выращенным гидропонным способом, в условиях, достаточных для удаления корневой биомассой данного наземного растения металла из раствора. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что до или после удаления корневой биомассы из содержащего металл раствора отделяют корневую биомассу наземного растения от остальных частей наземного растения. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что контактирование раствора с корневой биомассой осуществляют путем пропускания раствора через колонку, содержащую корневую биомассу. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что контактирование растения с раствором осуществляют при условиях, достаточных для перевода данного металла из растворимой формы в нерастворимую. 5. Способ по п.2, отличающийся тем, что выращивают наземное растение на твердой подложке, а контактирование твердой подложки с содержащим металл раствором осуществляют при условиях, достаточных для удаления корнями данного растения металла из содержащего металл раствора. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что контактирование твердой подложки с содержащим металл раствором включает в себя продолжительный контакт корней растения с раствором для осаждения, по крайней мере, части металла из раствора. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что включает в себя отделение осажденного металла от раствора. 8. Способ по п.5, отличающийся тем, что контактирование корневой биомассы наземного растения осуществляют с раствором в форме водяного тумана или аэрозоля при условиях, достаточных для удаления данной корневой биомассой металла из данного раствора. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что при контактировании используют колонку, имеющую два конца и содержащую, по крайней мере, одно растение, размещенное в растворе в данной колонке, подают раствор, содержащий растворимый металл, через один из концов данной колонки, поддерживают наземное растение, происходящее от обработанного мутагеном предка, гидропонным способом внутри колонки с обеспечением контакта корневой биомассы наземного растения с раствором при условиях и в течение времени, достаточных для удаления этой корневой биомассой, по крайней мере, части металла из раствора, а также удаляют раствор, по крайней мере, через один из упомянутых концов колонки. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что колонка выполнена непрозрачной. 11. Способ по п. 9, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя сбор корней после аккумулирования в них данного металла. 12. Способ по п.11, отличающийся тем, что сбор корней осуществляют после удаления раствора. 13. Способ по п.9, отличающийся тем, что в качестве наземного растения используют растение, которое аккумулирует большее количество металла в корневой биомассе, чем в растительной биомассе. 14. Способ по п.9 или 13, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя осаждение металла из раствора с помощью корней данного растения. 15. Способ по п.14, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя отделение осажденного металла от раствора через один из концов ложа для гидропонной обработки. 16. Способ по п. 1, 5 или 9, отличающийся тем, что металл выбирают из группы, содержащей свинец, хром, ртуть, кадмий, кобальт, никель, молибден, медь, мышьяк, селен, цинк, сурьма, бериллий, золото, барий, марганец, серебро, таллий, олово, рубидий, стронций, ванадий, иттрий, технеций, рутений, палладий, индий, цезий, уран, плутоний и церий. 17. Способ по п.1, отличающийся тем, что контактирование раствора осуществляют с наземным растением, выбранным из группы, состоящей из подсолнечника, дернообразующих трав и членов семейства Brassicaceae. 18. Способ по п.1, отличающийся тем, что контактирование раствора с корневой биомассой осуществляют при практически постоянном движении раствора. 19. Способ по п.1, отличающийся тем, что контактирование раствора с корневой биомассой осуществляют при прерывистом движении раствора. 20. Способ по п.17, отличающийся тем, что дернообразующие травы выбирают из группы, в которую входят полевица волосовидная, мятлик луговой, плевел многолетний (райграс английский), половица белая, различные виды овсяницы, полевичка, свинорой пальчатый (бермудская трава), бухлоэ (бизонова трава), многоножка (centipedegrass), просо прутьевидное, зойсия японская и просо прибрежное. 21. Способ по п.17, отличающийся тем, что членов семейства Brassicaceae выбирают из группы, содержащей Brassica juncea и Brassica oleracea. 22. Способ по п.15, отличающийся тем, что контактирование осуществляют путем выбора наземного растения, аккумулирующего в корневой биомассе большее количество металла, чем в растительной биомассе, контактирование раствора с корневой биомассой наземного растения осуществляют при условиях, достаточных для удаления корневой биомассой данного наземного растения, по крайней мере, части металла из раствора. 23. Способ по п.1, отличающийся тем, что удаление корневой биомассы из раствора включает в себя отделение корневой биомассы от остальной части наземного растения, а способ дополнительно включает в себя выращивание из остающихся частей наземного растения новой корневой биомассы при условиях, достаточных для удаления повторно выращенной корневой биомассой металла из содержащего металл раствора, и контактирование содержащего металл раствора с наземным растением, имеющим повторно выращенную корневую биомассу, при условиях, достаточных для удаления повторно выращенной корневой биомассой, по крайней мере, второй части металла из содержащего металл раствора. 24. Система для удаления растворенного металла из раствора, содержащая емкость для удерживания раствора, содержащего растворимый металл и корневую часть, по крайней мере, одного наземного растения, находящуюся в контакте с указанным раствором в упомянутой емкости, а емкость установлена и выполнена с возможностью удаления указанной корневой части после ее контактирования с указанным раствором и аккумулирования металла, отличающаяся тем, что указанное наземное растение выращено гидропонным способом. 25. Система по п.24, отличающаяся тем, что емкость включает в себя колонку, имеющую два конца. 26. Система по п.25, отличающаяся тем, что она снабжена средством для движения жидкости, выполненным в виде насоса, находящегося в канале, связывающем жидкость с одним из концов упомянутой колонки. 27. Система по п.24, отличающаяся тем, что по крайней мере одно упомянутое наземное растение способно аккумулировать металл, по крайней мере, в своей корневой части. 28. Система по п.24, отличающаяся тем, что, по крайней мере, одно упомянутое наземное растение является дернообразующей травой. 29. Система по п.24, отличающаяся тем, что, по крайней мере, одно упомянутое наземное растение является членом семейства Brassicaceae. 30. Система по п.24, отличающаяся тем, что, по крайней мере, одно упомянутое наземное растение является подсолнечником. 31. Система по п.29, отличающаяся тем, что, по крайней мере, один член семейства Brassicaceae выбирается из группы, содержащей Brassica juncea и Brassica oleracea. 32. Система по п.24, отличающаяся тем, что корневая часть состоит практически из отделенных от растений корней. 33. Система по п.24, отличающаяся тем, что емкость включает в себя колонку, имеющую два конца, а корневая часть содержит изолированную корневую часть, по крайней мере, одного наземного растения, способную аккумулировать металл при контактировании с содержащим металл раствором. 34. Система по п.24, отличающаяся тем, что емкость включает в себя колонку, имеющую два конца, а корневая часть содержит изолированную корневую часть, по крайней мере, одного наземного растения, способную осаждать металл при контактировании с содержащим металл раствором. 35. Система по п.24, отличающаяся тем, что емкость включает в себя колонку, имеющую два конца, а корневая часть содержит изолированную корневую часть, по крайней мере, одного наземного растения, способную переводить металл в содержащем металл растворе из растворимой формы в нерастворимую. 36. Способ удаления растворенного металл из раствора, отличающийся тем, что его осуществляют путем контактирования раствора с корневой биомассой генетически измененного растения, при условиях, достаточных для удаления корневой биомассой металла из раствора. 37. Способ по п.36, отличающийся тем, что используют генетически измененное растение, происходящее от предка, обработанного мутагеном. 38. Способ по п.36, отличающийся тем, что используют генетически измененное растение, представляющее собой растение-трансформант, содержащее экспрессию гетерологического гена. 39. Способ по п.38, отличающийся тем, что гетерологический ген представляет собой ген металлотионина. 40. Способ по п.36, отличающийся тем, что контактирование включает в себя контактирование раствора с изолированной корневой биомассой растения. 41. Способ по п.37, отличающийся тем, что используют наземное растение, происходящее от предка, обработанного мутагеном (этилметилсульфонатом). 42. Способ по п.37, отличающийся тем, что контактирование включает в себя выращивание наземного растения, происходящего от обработанного мутагеном предка, гидропонным способом в присутствии металла и приведение корней растения в контакт с раствором в течение времени и при условиях, достаточных для аккумулирования корнями металла.