污染環(huán)境植物修復的原理與方法

第一章 緒論

第一節(jié) 土壤污染與污染物的來源

第二節(jié) 常見的污染土壤修復技術

第三節(jié) 植物修復技術的概念、研究內容與方法

第四節(jié) 植物修復技術的研究歷史、現狀及發(fā)展趨勢

第五節(jié) 植物修復技術與其他學科的關系

第二章 植物修復技術所涉及的一些基本概念

第一節(jié) 環(huán)境、生境、生態(tài)位及生態(tài)系統(tǒng)的概念

第二節(jié) 種群、群落及種間的關系

第三節(jié) 植物群落的形成與演替

第四節(jié) 嫌性金屬植物與兼性金屬植物、金屬植物與假金屬植物的概念

第五節(jié) 積累植物與超積累植物、指示植物

第六節(jié) 污染土壤與“化學定時炸彈”的概念及特征

第七節(jié) 污染物的生物濃縮、生物積累與生物放大

第八節(jié) 根際微生物與菌根的概念

第九節(jié) 生物地球化學循環(huán)

第三章 環(huán)境污染物對植物的毒害及其中毒臨界值的確定

第一節(jié) 銅對植物的毒害及植物銅中毒臨界值的確定

第二節(jié) 鉛對植物的毒害及植物鉛中毒臨界值的確定

第三節(jié) 鋅對植物的毒害及植物鋅中毒臨界值的確定

第四節(jié) 鎘對植物的毒害及植物鎘中毒臨界值的確定

第五節(jié) 鉻對植物的毒害及植物鉻中毒臨界值的確定

第六節(jié) 鈷對植物的毒害及植物鈷中毒臨界值的確定

第七節(jié) 錳對植物的毒害及植物錳中毒臨界值的確定

第八節(jié) 汞對植物的毒害及植物汞中毒臨界值的確定

第九節(jié) 鎳對植物的毒害及植物鎳中毒臨界值的確定

第十節(jié) 硒對植物的毒害及植物硒中毒臨界值的確定

第十一節(jié) 鈾對植物的毒害及植物鈾中毒臨界值的確定

第十二節(jié) 砷對植物的毒害及植物砷中毒臨界值的確定

第十三節(jié) 有機污染物對植物的毒害及植物有機污染物中毒臨界值的確定

第四章 植物對重金屬的超常吸收

第一節(jié) 植物對銅的超常吸收

第二節(jié) 植物對鉛、鋅的超常吸收

第三節(jié) 植物對鎳的超常吸收

第四節(jié) 植物對錳的超常吸收

第五節(jié) 植物對鉻的超常吸收

第六節(jié) 植物對鈷的超常吸收

第七節(jié) 植物對鎘的超常吸收

第八節(jié) 植物對硒的超常吸收

第九節(jié) 超積累植物的時空分布及其找尋方法

第十節(jié) 植物對重金屬超常吸收的研究意義

第五章 植物對重金屬超常吸收的機制

第一節(jié) 植物根際環(huán)境的相互作用與超積累植物的根部吸收

第二節(jié) 金屬向植物地上部器官的轉移

第三節(jié) 金屬的螯合與區(qū)室化作用

第四節(jié) 植物超積累重金屬的分子機制

第六章 植物修復技術的分述

第一節(jié) 植物萃取技術

第二節(jié) 植物根際過濾技術

第三節(jié) 植物固化技術

第四節(jié) 根圈生物修復技術

第五節(jié) 植物轉化技術

第六節(jié) 污染土壤植物修復的年限計算及應用實例

第七章 放射性核素污染土壤的植物修復

第一節(jié) 土壤中放射性核素的來源及其危害性

第二節(jié) 放射性核素的地球化學性質及其生物地球化學行為

第三節(jié) 植物對放射性核素的超常吸收

第四節(jié) 土壤理化和土壤微生物因子對植物超常吸收放射性核素的影響

第五節(jié) 放射性核素污染土壤植物修復及實例

第八章 有機污染物污染土壤的植物修復

第一節(jié) 常見有機污染物的物理化學性質

第二節(jié) 植物對有機污染物的吸收

第三節(jié) 有機污染物污染土壤植物修復的機制

第四節(jié) 有機污染物植物降解過程中微生物的作用

第五節(jié) 有機污染物污染土壤植物修復實例

第九章 影響污染環(huán)境植物修復效率的因素

第一節(jié) 植物的生物學特征

第二節(jié) 污染物本身的物理化學性質

第三節(jié) 外部環(huán)境因素

第十章 實現植物修復技術瓶頸突破的途徑

第一節(jié) 植物修復技術面臨的困境

第二節(jié) 基因工程技術在污染環(huán)境植物修復技術中的應用前景

第三節(jié) 螯合誘導修復技術

第四節(jié) 接種菌根強化植物吸收技術

第五節(jié) 二氧化碳誘導植物超積累修復技術

第十一章 同步輻射技術在植物修復與植物過濾領域內的應用

第一節(jié) 同步輻射技術在污染土壤及固體廢棄物研究中的應用

第二節(jié) 同步輻射技術在植物過濾領域內的應用

第三節(jié) 同步輻射技術在金屬積累與超積累機制研究中的應用

第十二章 生物多樣性在污染環(huán)境植物修復中的意義

第一節(jié) 生物多樣性在污染環(huán)境植物修復中的意義

第二節(jié) 污染土壤植物修復與生物多樣性的關系

第三節(jié) 污染土壤植物修復技術中的生物多樣性保護與利用對策

第十三章 植物系統(tǒng)發(fā)育與植物蓄積環(huán)境污染物的關系

第一節(jié) 個體發(fā)育與系統(tǒng)發(fā)育

第二節(jié) 植物系統(tǒng)發(fā)育與植物蓄積環(huán)境污染物的關系

第三節(jié) 研究植物系統(tǒng)發(fā)育與植物蓄積環(huán)境污染物關系的意義

第四節(jié) 研究植物系統(tǒng)發(fā)育與植物蓄積環(huán)境污染物關系的步驟

第十四章 植物生態(tài)策略理論及其在植物修復技術中的應用

第一節(jié) 生態(tài)策略理論

第二節(jié) 植物適應重金屬污染環(huán)境的生態(tài)策略

第三節(jié) 植物生態(tài)策略理論在植物修復技術中潛在的應用價值

第十五章 植物修復系統(tǒng)的設計原理與方法

第一節(jié) 污染場地的勘查及相關信息的收集

第二節(jié) 植物篩選與種植密度

第三節(jié) 植物修復過程中的農業(yè)措施

第四節(jié) 可行性分析與成本估算

第五節(jié) 植物修復系統(tǒng)設計的其他相關問題

第六節(jié) 利用植物修復污染地下水的思維樹

第七節(jié) 植物修復系統(tǒng)的優(yōu)化

主要參考文獻

附錄1 常用構詞前綴

附錄2 低放射性核素污染環(huán)境植物修復技術中常用的單位轉換關系

附錄3 放射性測定單位

附錄4 植物修復技術常見網站介紹

附錄5 植物修復技術常用詞匯2100433B

本書是在綜合國內外最新研究成果和作者多年研究工作的基礎上寫成的。書中介紹了植物修復及其相關的基本概念、重金屬植物與超積累植物、植物修復的基本原理與方法、植物修復的影響因素及瓶頸問題、放射性核素污染環(huán)境的植物修復、核分析手段在植物修復與植物過濾領域內的應用等內容，是目前國內比較系統(tǒng)地、全面地介紹植物修復技術的專著。

本書可作為環(huán)境生物學、環(huán)境生態(tài)學、生物地球化學、環(huán)境地學等相關專業(yè)的教材或課外參考書，也可供環(huán)境、農、林等領域的科研人員參考使用。

本書介紹了植物修復及其相關的基本概念、重金屬植物與超積累植物、植物修復的基本原理與方法、植物修復的影響因素及瓶頸問題、放射性核素污染環(huán)境的動植物修復、核分析手段在植物修復與植物過濾領域內的應用等內容。

• 序

• 前言

• 第一章 緒論

• 第二章 植物修復技術所涉及的一些基本概念

• 第三章 環(huán)境污染物對植物的毒害及其中毒臨界值的確定

• 第四章 植物對重金屬的超常吸收

• 第五章 植物對重金屬超常吸收的機制

• 第六章 植物修復技術的分述

• 第七章 放射性核素污染土壤的植物修復

• 第八章 有機污染物污染土壤的植物修復

• 第九章 影響污染環(huán)境植物修復效率的因素

• 第十章 實現植物修復技術瓶頸突破的途徑

• 第十一章 同步輻射技術在植物修復與植物過濾領域內的應用

• 第十二章 生物多樣性在污染環(huán)境植物修復中的意義

• 第十三章 植物系統(tǒng)發(fā)育與植物蓄積環(huán)境污染物的關系

• 第十四章 植物生態(tài)策略理論及其在植物修復技術中的應用

• 第十五章 植物修復系統(tǒng)的設計原理與方法

• 主要參考文獻

• 附錄1 常用構詞前綴

• 附錄2 低放射性核素污染環(huán)境植物修復技術中常用的單位轉換關系

• 附錄3 放射性測定單位

• 附錄4 植物修復技術常見網站介紹

• 附錄5 植物修復技術常用詞匯

植物修復具有成本低、不破壞土壤和河流生態(tài)環(huán)境、不引起二次污染等優(yōu)點。自20世紀90年代以來，植物修復成為環(huán)境污染治理研究領域的一個前沿性課題。

植物修復過程中可以具體分為5種：

phytoextraction植物提取修復

phytovolatilization植物揮發(fā)修復

phytostabilisation植物固定修復

phytotransformation植物轉化修復

rhizosphere bioremediation根圈的植物修復技術

植物修復植物提取修復

又稱植物萃取技術，種植一些特殊植物，利用其根系吸收污染土壤中的有毒有害物質并運移至植物地上部，通過收割地上部物質帶走土壤中污染物的一種方法。植物提取作用是目前研究最多，最有發(fā)展前景的方法。該技術利用的是一些對重金屬具有較強忍耐和富集能力的特殊植物。要求所用植物具有生物量大、生長快和抗病蟲害能力強的特點，并具備對多種重金屬較強的富集能力。此方法的關鍵在于尋找合適的超富集植物和誘導出超級富集體。

植物修復植物揮發(fā)修復

通過植物蒸發(fā)作用將揮發(fā)性化合物或者新陳代謝產物釋放到大氣的過程。羥基是光化學循環(huán)中形成的一種氧化劑，地下環(huán)境中許多難處理的有機化合物進入大氣后可很快與羥基氫氧基產生化學反應。然而，將污染物從土壤或地下水轉移到大氣中并不容易。植物中的硝酸鹽還原酶和樹膠氧化酶可分解藥廢棄物如TNT，并將降解后的環(huán)形結構物結合到新的植物組織或有機碎片中，成為有機物質的組成部分，從而達到去毒的目的。去毒機制是將母體化合物轉化為無植物毒性的新陳代謝產物存在植物器官中。對酶作用途徑和產物的深入研究無疑會豐富和發(fā)展現有的植物修復理論。

植物修復植物固定修復

原理：利用植物根際的一些特殊物質使土壤中的污染物轉化為相對無害物質的一種方法。

植物在植物穩(wěn)定中主要有兩種功能：

1.保護污染土壤不受侵蝕，減少土壤滲漏來防止金屬污染物的淋移;

2.通過金屬根部的積累和沉淀或根表吸持來加強土壤中污染物的固定。

應用植物穩(wěn)定原理修復污染土壤應盡量防止植物吸收有害元素，以防止昆蟲、草食動物及牛、羊等牲畜在這些地方覓食后可能會對食物鏈帶來的污染。

然而植物穩(wěn)定作用并沒有將環(huán)境中的重金屬離子去除，只是暫時將其固定，使其對環(huán)境中的生物不產生毒害作用，但并沒有徹底解決環(huán)境中的重金屬污染問題。如果環(huán)境條件發(fā)生變化，重金屬的生物可利用性可能又會發(fā)生改變。因此，植物固定不是一個很理想的修復方法。

植物修復植物轉化修復

原理：植物轉化也稱植物降解(Phytodegradation)，指通過植物體內的新陳代謝作用將吸收的污染物進行分解，或者通過植物分泌出的化合物（比如酶）的作用對植物外部的污染物進行分解。植物轉化技術使用于疏水性適中的污染物，如BTEX，TCE，TNT等軍用排廢.對于疏水性非常強的污染物，由于其會緊密結合在根系表面和土壤中，從而無法發(fā)生運移.對于這類污染物，更適合采用之后提到的植物固定和植物輔助生物修復技術來治理。

植物修復根圈的植物修復技術

又稱植物刺激技術、植物輔助修復技術，或根圈降解技術。

原理：通過植物的吸收促進某些重金屬轉移為可揮發(fā)態(tài)，揮發(fā)出土壤和植物表面，達到治理土壤重金屬污染的目的。有些元素如Se、As和Hg通過甲基化揮發(fā)，大大減輕土壤的重金屬污染。如B.Juncea能使土壤中的Se以甲基硒的形式揮發(fā)去除。

還有的研究表明煙草能使毒性大的二價汞轉化為氣態(tài)的零價汞。Rugh等將細菌的汞還原酶基因轉入Arabidopsistfialiana中，發(fā)現該植物對HgCl2的抗性和將Hg2 還原為Hg的能力明顯增強。這一方法只適用于揮發(fā)性污染物，植物揮發(fā)要求被轉化后的物質毒性要小于轉化前的污染物質，以減輕環(huán)境害。由于這一方法只適用于揮發(fā)性污染物，應用范圍很小，并且將污染物轉移到大氣和（或）異地土壤中對人類和生物又一定的風險，因此，它的應用將受到限制。