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第一章 土壤污染生态与污染土壤生态修复1

第一节 土壤环境的基本特征1

第二节 土壤环境污染的基本特点2

一、隐蔽性与滞后性2

二、累积性与地域性2

三、不可逆转性2

四、治理难而周期长3

第三节 土壤污染生态学3

一、土壤环境研究的历史沿革3

二、土壤污染生态研究的主要内容4

三、污染物在土壤-植物系统的生态过程研究5

四、污染物在土壤-植物系统的生态毒理学过程与调控6

五、土壤生态毒理学诊断与安全预警研究7

第四节 污染土壤的生态修复8

一、污染土壤生态修复的主要内容8

二、污染土壤生态修复技术发展的几个重要方向10

三、展望12

第五节 结语13

主要参考文献13

第二章 土壤污染发生机理及其危害14

第一节 土壤污染发生的概念14

一、土壤污染的定义14

二、土壤污染物及其类型15

三、土壤污染来源24

一、土壤污染发生的基本方式29

第二节 土壤污染发生及其动力学29

二、土壤污染发生的基本过程30

三、土壤污染发生动力学32

第三节 土壤污染的环境效应40

一、环境效应的概念40

二、对地下水水质的不良影响41

三、水体污染效应41

四、对大气的负面作用以及酸沉降的环境影响41

第四节 土壤污染的生态危害43

一、生物对土壤污染的暴露方式与途径43

五、全球环境变化43

二、对植物的毒害及农产品安全危机45

三、对动物的毒害及生态安全危机46

四、土壤微生物生态效应48

五、对人体健康的冲击及疾病发生50

六、生态系统水平上土壤污染危害51

主要参考文献52

一、不同元素组合在草甸棕壤中的吸附特性55

第一节 土壤环境中重金属元素的相互作用及其对吸附特性的影响55

第三章 重金属在土壤-植物系统中生态过程研究55

二、重金属及其交互作用对土壤解吸的影响59

三、土壤重金属离子吸附与解吸的相关性60

第二节 重金属复合污染物在植物-土壤系统中迁移积累规律及生态效应的研究61

一、重金属复合污染物对作物生长发育的影响61

二、复合污染对植物生理指标的影响61

三、不同作物对重金属的吸收和积累特性63

四、重金属在作物-土壤系统中的迁移及输入输出特性64

五、复合污染物在农田生态系统的动态研究66

第三节 土壤中重金属元素形态与其生态效应的研究70

一、Cd、Pb、Cu、Zn形态分布对环境的影响71

二、土壤环境中重金属不同形态与植物吸收的关系73

第四节 土壤-水稻系统中重金属复合污染物交互作用的研究75

一、复合污染物对水稻生长发育的影响76

二、水稻体内重金属元素交互作用特性77

三、单元素与复合污染对水稻体内重金属动态变化的影响79

四、两元素交互作用与5元素复合水稻籽实吸收重金属的比较研究80

第五节 重金属在土壤-植物系统中污染生态化学过程研究展望81

主要参考文献82

第四章 有机污染物在土壤环境中的生态过程85

第一节 土壤石油污染85

一、石油的性质85

二、石油的分类85

三、石油烃污染的生物降解机理研究86

第二节 多环芳烃的生物降解生态过程87

一、多环芳烃的性质与分布87

二、多环芳烃生物降解的途径88

一、影响土壤多环芳烃降解的环境条件89

二、表面活性剂对多环芳烃生物降解的影响89

第三节 影响污染物在土壤中降解的环境因素89

第四节 土壤中石油及菲、芘的生物修复调控研究91

一、土壤中多环芳烃和矿物油降解率与其浓度的关系91

二、菲、芘降解率与有机肥及苜蓿草的关系92

三、菲、芘和矿物油降解与特性菌的关系93

四、重污染土壤中菲、芘的降解94

第五节 两种植物条件下土壤中矿物油和多环芳烃植物修复研究95

一、有机肥量对不同植物土壤中矿物油降解率的影响95

二、有机肥对不同种植物-土壤中多环芳烃降解的影响97

三、有机肥与土壤呼吸强度及PAH降解的关系98

四、有机肥对不同植物土壤中3环PAH降解的影响100

五、有机肥对不同植物土壤中4环PAH降解的影响101

第六节 表面活性剂TW-80对土壤PAH生物降解影响102

一、培养30天后土壤中PAH102

二、培养60天后土壤中PAH103

三、培养150天后土壤中PAH104

四、优势菌的分离与分析104

一、菲、芘的生态毒性105

第七节 菲、芘的生态毒性及生物降解影响因子研究105

二、蚕豆根尖微核实验106

三、菲、芘对土壤呼吸作用的影响107

四、菲对土壤酶活性的影响107

五、菲、芘的生态毒性综合分析110

第八节 菲、芘的生物降解影响因子研究111

一、温度对菲、芘生物降解的影响111

二、pH值对菲、芘生物降解的影响112

三、表面活性剂对菲、芘生物降解的影响113

四、正交设计1中4个因素对土壤中菲的残留率的影响114

五、正交设计2中4个因素对土壤中菲、芘生物降解的影响115

六、菲和芘的生物降解影响因子分析116

第九节 土壤-植物系统中多环芳烃及重金属行为研究119

一、土地处理系统进水及预处理系统中的多环芳烃和重金属119

二、土壤剖面中多环芳烃120

三、不同生态结构与水力负荷土壤中的多环芳烃121

四、地下水中的多环芳烃122

一、对照点土壤PAH123

第十节 多环芳烃在土壤中的积累与动态变化研究123

二、沈阳八一灌区土壤PAH124

三、沈阳市浑北灌区土壤中的PAH125

四、沈阳市浑蒲灌区土壤中的PAH126

五、土壤中PAH积累与动态变化128

六、污染土壤生物修复成功运行需认真研究的若干问题129

七、土壤污染生态毒理诊断的特殊性134

主要参考文献143

一、土壤污染传统诊断方法的局限性146

第五章 土壤污染的生态毒理诊断与预警146

第一节 土壤污染生态毒理诊断的意义146

二、土壤污染生态毒理学诊断的重要意义147

三、污染土壤生态毒理学诊断方法的基本原则148

第二节 污染土壤生态毒理诊断方法研究149

一、敏感植物诊断方法149

二、敏感动物诊断方法150

三、土壤微生物诊断法153

四、生物标记物诊断法157

五、微宇宙毒性试验在污染土壤生态毒理诊断的作用172

一、PCR-SSCP技术174

第三节 分子及细胞生物学技术在污染土壤生态毒理学诊断中的应用174

二、荧光原位杂交技术178

三、DNA损伤试验181

四、基因芯片技术189

五、一般代谢酶的活性测定193

六、解毒系统酶类诱导作用的检测194

七、抗氧化防御酶的检测195

第四节 生物致突变效应检测197

二、试验方法198

一、基本概念198

主要参考文献203

第六章 重金属污染土壤修复的理论与技术208

第一节 土壤的重金属污染208

一、环境中的重金属208

二、土壤重金属污染的概况208

三、土壤重金属污染的危害210

第二节 重金属污染土壤修复技术的分类210

一、植物的去毒作用和忍耐性能211

第三节 重金属污染土壤修复的理论基础211

一、修复技术按学科分类211

二、修复技术按场地分类211

二、土壤中重金属的动力学行为特征213

第四节 重金属污染土壤的植物修复技术214

一、重金属积累植物214

二、超积累植物研究实例215

三、植物修复技术的应用216

第五节 重金属污染土壤的微生物修复216

第六节 重金属污染土壤修复的化学和物理化学技术217

一、土壤中重金属的固定和稳定217

二、电动修复219

三、土壤冲洗技术219

四、重金属污染土壤修复的农业工程技术220

五、重金属污染土壤修复技术的实施221

主要参考文献222

二、土壤有机污染物来源、转化和危害226

一、污染土壤的主要有机污染物226

第一节 土壤有机污染226

第七章 有机物污染土壤的原位修复理论与技术226

三、土壤修复的重点有机污染物229

第二节 原位修复理论231

一、原位修复概念232

二、原位修复的方法和类型233

三、原位修复原理234

四、影响原位修复因素239

五、强化措施243

六、原位修复优点和局限性247

第三节 原位修复技术248

一、物理化学技术249

二、化学修复257

三、生物技术259

四、研究案例272

第四节 原位修复技术前景展望274

主要参考文献276

第一节 异位生物修复282

一、概述282

第八章 有机物污染的异位修复理论与技术282

二、国内外发展概况283

三、生物修复技术的研究开发状况及存在的问题284

四、异位生物修复的应用实例285

第二节 异位生物修复机理288

一、有机污染物进入微生物细胞的过程288

二、微生物降解有机污染物的基本反应类型291

一、影响土壤异位修复的土壤特性293

第三节 影响土壤异位修复的因素293

二、有机污染物化学结构对异位生物修复的影响301

三、有机污染物的降解方式及可利用性对异位生物修复的影响308

四、影响异位生物修复的环境条件319

第四节 异位修复技术发展现状329

一、预制床法329

二、堆制式修复330

三、生物反应器修复334

四、现有的土壤修复技术与异位生物修复的比较343

主要参考文献346

五、异位生物修复展望346

第九章 农业污染土壤的高效安全利用350

第一节 农业污染土壤高效安全利用的概述351

一、土壤安全高效利用的原理351

二、研究的技术路线352

第二节 农业重金属污染土壤的高效安全利用354

一、禾谷类作物354

二、油料作物356

三、蔬菜和糖料作物357

四、纤维类植物358

五、农业土壤安全高效利用的例子360

六、重金属污染农田高效安全利用时的注意事项364

第三节 螯合剂在污染土壤修复和利用中的作用365

一、螯合剂可提高土壤中重金属的移动性366

二、螯合剂可增加植物对重金属的吸收366

三、螯合剂诱导的植物超富集作用367

第四节 矿物元素对污染土壤的修复和高效利用368

一、无机污染物368

第五节 草本和木本等植物对污染土壤和空气的监测与利用369

二、有机污染物369

一、利用种子植物叶片的伤害症状指示大气污染370

二、草本植物对污染土壤安全高效利用371

三、木本植物对污染环境的反应371

主要参考文献374

第十章 土壤和地下水的污染及其联合修复376

第一节 土壤和地下水污染概述376

一、土壤和地下水的污染源377

二、土壤和地下水中的主要污染物379

三、污染物进入土壤和地下水的途径381

第二节 污染物在土壤-地下水系统中的归趋过程384

一、物理作用385

二、化学作用388

三、生物降解389

第三节 污染物在土壤和地下水中的迁移模型390

一、污染物迁移机理392

二、污染物在包气带和地下水中迁移基本模型的推导396

三、污染物在层状介质中的迁移模拟399

四、污染物在地下水中的迁移模型402

第四节 土壤和地下水污染场的联合修复405

一、污染场调查405

二、污染场评估406

三、污染场修复406

主要参考文献420

第一节 环境微生物技术的基本特征和研究内容422

一、环境微生物技术的基本特点422

第十一章 微生物技术在土壤污染修复中的应用422

二、环境微生物技术的研究内容423

三、环境微生物技术研究进展425

第二节 环境微生物技术的微生物学基础427

一、微生物类群与形态特征427

二、环境微生物生态学基础432

三、微生物的酶学基础440

四、微生物的遗传和变异443

第三节 微生物对有机污染物的降解454

一、微生物降解转化物质的巨大潜力454

二、微生物降解动力学457

三、微生物对污染物的作用459

四、有机污染物的微生物降解465

五、影响微生物降解的主要因素474

第四节 污染土壤修复中常用的微生物技术481

一、好氧微生物的氧化技术481

二、厌氧微生物的发酵技术487

三、生物细胞固定化技术488

四、微生物遗传工程技术491

五、生物表面活性剂496

六、微生物共代谢降解作用在生物修复中的应用500

七、微生物与植物联合修复技术501

主要参考文献509

第十二章 污染土壤修复效果的检验与评价512

第一节 污染土壤修复基准研究512

一、有关基本概念512

二、土壤环境地球化学研究法512

三、土壤生态效应法514

一、社会因素515

四、综合研究法515

第二节 污染土壤修复标准的制定515

二、清洁技术因素517

三、土壤的背景值因素519

四、对地下水保护的因素520

五、法规调控因素521

第三节 国外一些发达国家污染土壤修复基准与标准524

一、概述524

二、美国的污染土壤修复基准与标准525

三、加拿大污染土壤清洁标准543

四、澳大利亚土壤标准544

五、丹麦的污染土壤修复标准546

六、荷兰的土壤质量标准551

七、日本的土壤保护及其标准554

第四节 污染土壤修复后效观察与生态学评价555

一、污染土壤修复后效观察555

二、修复土壤再用生态风险评价561

主要参考文献572