污染土壤植物修復(fù)技術(shù)及應(yīng)用
本書共分七章,從理論到實(shí)踐應(yīng)用比較系統(tǒng)地介紹了污染土壤植物修復(fù)機(jī)制、污染土壤植物修復(fù)技術(shù)方法及研究現(xiàn)狀、污染土壤植物修復(fù)聯(lián)合技術(shù)研究方法及現(xiàn)狀、污染土壤植物修復(fù)技術(shù)拓展及研究前沿、典型土壤污染現(xiàn)狀及其植物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀和污染土壤植物修復(fù)的局限性及發(fā)展趨勢。
本書具有較強(qiáng)的技術(shù)性和針對性,可供從事土壤修復(fù)和污染管控、土地整治等的工程技術(shù)人員、科研人員及管理人員參考,也可供高等學(xué)校環(huán)境科學(xué)與工程、生態(tài)工程、土壤學(xué)及相關(guān)專業(yè)師生參閱。
劉睿,中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所,研究員,遼寧省污染環(huán)境生態(tài)修復(fù)技術(shù)工程中心主任,劉睿:女,1974年11月生,博士,研究員,碩士生導(dǎo)師;現(xiàn)擔(dān)任遼寧省污染環(huán)境生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)研究中心主任,中國自然資源學(xué)會資源循環(huán)利用專業(yè)委員會委員,中國生態(tài)學(xué)會科普工作委員會委員,《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》編委。
主要從事土壤-植物系統(tǒng)污染生態(tài)學(xué)方面研究,首次發(fā)現(xiàn)兩種禾本科植物對多環(huán)芳烴污染土壤有高效修復(fù)效能,首次提出運(yùn)用納米材料石墨烯強(qiáng)化植物修復(fù),提出了修復(fù)材料產(chǎn)業(yè)化的新思路,在有機(jī)污染土壤的植物修復(fù)基礎(chǔ)研究方面取得很大進(jìn)展。圍繞土壤修復(fù)新技術(shù)的研制與機(jī)理研究,發(fā)表研究論文30余篇,其中SCI論文13篇,申請國家發(fā)明專利13項(xiàng),并有3項(xiàng)獲得國家授權(quán)。參與編著《微生物技術(shù)》專著1部,獲天津市技術(shù)發(fā)明一等獎1項(xiàng),遼寧省科技進(jìn)步二等獎1項(xiàng),沈陽市科技進(jìn)步三等獎1項(xiàng),獲第四屆新世紀(jì)巾幗發(fā)明家新秀獎1項(xiàng)。
第一章 緒論1
第一節(jié) 污染土壤植物修復(fù)技術(shù)的介紹及發(fā)展 1
一、概述 1
二、土壤污染植物修復(fù)的發(fā)展 3
三、植物修復(fù)技術(shù)的研究進(jìn)展與趨勢 6
四、現(xiàn)代生物技術(shù)在植物修復(fù)中的應(yīng)用 10
五、植物修復(fù)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用前景 14
第二節(jié) 植物修復(fù)技術(shù)的研究內(nèi)容 16
一、植物修復(fù)概念的提出 16
二、植物修復(fù)污染環(huán)境的理論基礎(chǔ) 16
三、植物修復(fù)技術(shù)的研究內(nèi)容與研究方法 23
第三節(jié) 植物修復(fù)技術(shù)的類型和應(yīng)用意義 25
一、植物修復(fù)技術(shù)的類型 25
二、植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢與局限性 28
三、植物修復(fù)技術(shù)的展望 32
參考文獻(xiàn) 33
第二章 污染土壤植物修復(fù)機(jī)制41
第一節(jié) 重金屬污染土壤 41
一、概述 41
二、土壤重金屬污染的來源 43
三、土壤重金屬污染的危害 45
四、土壤重金屬污染的現(xiàn)狀 47
五、土壤重金屬污染的特點(diǎn) 48
六、修復(fù)土壤重金屬污染的方法 52
七、植物修復(fù)重金屬污染土壤的研究 54
第二節(jié) 植物修復(fù)機(jī)制 55
一、植物對物質(zhì)的吸收、排泄和積累 55
二、植物修復(fù)污染環(huán)境的基本理論與原則 58
第三節(jié) 重金屬污染土壤植物修復(fù)機(jī)制 59
一、植物修復(fù)重金屬污染土壤的機(jī)制 59
二、植物揮發(fā)污染土壤重金屬的作用機(jī)制 63
三、植物提取污染土壤重金屬的作用機(jī)制 64
四、植物穩(wěn)定污染土壤重金屬的作用機(jī)制 66
五、植物根際行為對重金屬污染土壤修復(fù)的作用機(jī)制 67
六、重金屬在土壤-植物系統(tǒng)中遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律 69
第四節(jié) 有機(jī)污染物污染土壤植物修復(fù)機(jī)制 72
一、植物對有機(jī)污染物的直接吸收作用 74
二、植物釋放分泌物和酶去除環(huán)境有機(jī)污染物 74
三、根區(qū)有機(jī)物的生物降解 75
第五節(jié) 有機(jī)污染物-重金屬復(fù)合污染的土壤植物修復(fù)作用機(jī)制 85
一、土壤復(fù)合污染現(xiàn)狀 85
二、復(fù)合污染的概念與分類 86
三、有機(jī)污染物與重金屬在土壤中交互作用 86
四、有機(jī)污染物-重金屬交互作用對土壤生物學(xué)過程的影響 87
五、重金屬對微生物降解有機(jī)污染物過程的抑制 87
六、重金屬的濃度與其抑制生物降解的相關(guān)性 88
七、有機(jī)污染物-重金屬復(fù)合污染土壤的植物修復(fù) 89
參考文獻(xiàn) 90
第三章 污染土壤植物修復(fù)技術(shù)方法及研究現(xiàn)狀102
第一節(jié) 重金屬污染土壤植物修復(fù)技術(shù)方法及研究現(xiàn)狀 102
一、超富集植物在重金屬污染土壤修復(fù)中的研究技術(shù)與方法 102
二、低積累植物在重金屬污染土壤修復(fù)中的研究技術(shù)與方法 111
第二節(jié) 有機(jī)污染物污染土壤植物修復(fù)技術(shù)方法及研究現(xiàn)狀 126
一、農(nóng)田農(nóng)藥污染土壤植物修復(fù)技術(shù)方法及研究現(xiàn)狀 126
二、多環(huán)芳烴污染土壤植物修復(fù)技術(shù)方法及研究現(xiàn)狀 130
三、石油污染土壤植物修復(fù)技術(shù)方法及研究現(xiàn)狀 135
第三節(jié) 有機(jī)污染物-重金屬污染土壤植物修復(fù)技術(shù)方法及研究現(xiàn)狀 138
一、農(nóng)藥-重金屬污染土壤植物修復(fù)技術(shù)方法及研究現(xiàn)狀 139
二、多環(huán)芳烴-重金屬污染土壤植物修復(fù)技術(shù)方法及研究現(xiàn)狀 141
三、石油烴-重金屬污染土壤植物修復(fù)技術(shù)方法及研究現(xiàn)狀 144
四、多氯聯(lián)苯-重金屬污染土壤植物修復(fù)技術(shù)方法及研究現(xiàn)狀 146
參考文獻(xiàn) 147
第四章 污染土壤植物修復(fù)聯(lián)合技術(shù)研究方法及現(xiàn)狀159
第一節(jié) 植物-化學(xué)聯(lián)合技術(shù)修復(fù)污染土壤研究方法及現(xiàn)狀 159
一、植物-螯合劑聯(lián)合修復(fù)技術(shù) 159
二、植物-表面活性劑聯(lián)合修復(fù)技術(shù) 163
三、植物-固定化改良劑聯(lián)合修復(fù)技術(shù) 167
四、植物-植物生長調(diào)節(jié)劑聯(lián)合修復(fù)技術(shù) 174
五、植物-酸堿調(diào)節(jié)劑聯(lián)合修復(fù)技術(shù) 178
六、植物-肥料聯(lián)合修復(fù)技術(shù) 178
七、植物-復(fù)合強(qiáng)化劑聯(lián)合修復(fù)技術(shù) 179
八、植物與其他化學(xué)方法聯(lián)合修復(fù)技術(shù) 188
第二節(jié) 植物-微生物聯(lián)合技術(shù)修復(fù)污染土壤研究方法及現(xiàn)狀 189
一、植物與微生物之間的相互作用 189
二、植物-微生物聯(lián)合修復(fù)土壤重金屬污染 190
三、植物-微生物聯(lián)合修復(fù)土壤有機(jī)污染 196
四、植物-微生物聯(lián)合修復(fù)土壤復(fù)合污染 202
第三節(jié) 植物-生物炭聯(lián)合技術(shù)修復(fù)污染土壤研究方法及現(xiàn)狀 203
一、生物炭的特性及制備影響因素 203
二、生物炭施入對植物生長發(fā)育的影響 204
三、植物-生物炭聯(lián)合對重金屬污染土壤的修復(fù) 205
四、植物-生物炭聯(lián)合對有機(jī)污染土壤的修復(fù) 208
參考文獻(xiàn) 210
第五章 污染土壤植物修復(fù)技術(shù)拓展及研究前沿222
第一節(jié) 基因工程技術(shù)在植物修復(fù)中的研究 223
一、概述 223
二、基因工程技術(shù)在重金屬植物修復(fù)中的研究 224
三、基因工程技術(shù)在有機(jī)污染植物修復(fù)中的應(yīng)用 232
四、基因工程在植物修復(fù)應(yīng)用中存在的問題 234
第二節(jié) 芯片技術(shù)在植物修復(fù)中的研究 235
一、概述 235
二、生物芯片的種類 235
三、生物芯片的工作原理 237
四、生物芯片在植物修復(fù)中的應(yīng)用 238
五、展望 243
第三節(jié) 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在植物修復(fù)中的研究 243
一、概述 243
二、蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)與方法 244
三、蛋白質(zhì)組學(xué)在污染土壤植物修復(fù)中的應(yīng)用 247
四、問題及展望 255
第四節(jié) 代謝組學(xué)技術(shù)在植物修復(fù)中的研究 256
一、概述 256
二、植物代謝組學(xué)技術(shù) 257
三、植物代謝組學(xué)研究進(jìn)展 261
四、代謝組學(xué)技術(shù)在植物修復(fù)中的應(yīng)用 263
五、展望 266
參考文獻(xiàn) 267
第六章 典型土壤污染現(xiàn)狀及其植物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀282
第一節(jié) 農(nóng)田土壤污染現(xiàn)狀及其植物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 283
一、農(nóng)田土壤污染現(xiàn)狀 283
二、農(nóng)田土壤污染來源 286
三、農(nóng)田土壤污染特點(diǎn) 288
四、農(nóng)田土壤污染植物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 289
五、案例——湖南某砷污染農(nóng)田土壤修復(fù)工程 292
第二節(jié) 礦區(qū)土壤污染現(xiàn)狀及植物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 293
一、礦區(qū)土壤污染現(xiàn)狀 294
二、礦區(qū)廢棄地的類型及特征 295
三、礦區(qū)污染來源 295
四、礦區(qū)土壤污染植物修復(fù)技術(shù)研究 296
五、應(yīng)用實(shí)例 297
第三節(jié) 污染場地土壤污染植物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 299
一、搬遷企業(yè)遺留場地 299
二、電子垃圾回收場地 300
三、垃圾堆放/填埋污染場地 306
四、農(nóng)藥污染場地 312
五、東北重工業(yè)污染場地土壤修復(fù) 315
第四節(jié) 其他污染土壤環(huán)境中植物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 317
一、鹽堿土污染土壤環(huán)境中植物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 317
二、放射性物質(zhì)污染土壤環(huán)境中植物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 320
參考文獻(xiàn) 325
第七章 污染土壤植物修復(fù)的局限性及發(fā)展趨勢344
第一節(jié) 污染土壤植物修復(fù)的局限性 344
一、植物的生物量對污染土壤修復(fù)的影響 344
二、土壤含水量對植物修復(fù)污染土壤的影響 353
三、修復(fù)植物的處置及資源化再利用 361
第二節(jié) 污染土壤植物修復(fù)的發(fā)展趨勢 370
一、植物修復(fù)野外試驗(yàn)及多學(xué)科綜合研究 370
二、植物修復(fù)技術(shù)與其他修復(fù)技術(shù)綜合應(yīng)用 370
三、植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用前景 371
參考文獻(xiàn) 373
附錄1 土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)(GB 15618—2018) 381
附錄2 土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)(GB 36600—2018) 386