第一章 土壤重金属污染过程、生态效应及植物修复研究进展 1
1.1 土壤重金属污染的现状、危害与特点 1
1.1.1 土壤重金属污染的现状与危害 1
1.1.2 土壤重金属污染的特点 3
1.1.3 重金属在土壤环境中的行为特征 5
1.1.4 土壤重金属污染的治理途径 6
1.2 重金属污染的生物修复技术 8
1.2.1 微生物对土壤重金属污染的修复研究 8
1.2.2 土壤重金属污染的植物修复技术及其特点 9
1.3 植物修复的局限性及亟待解决的问题和技术强化 21
1.3.1 土壤中重金属的生物有效性 22
1.3.2 植物修复技术强化措施 25
1.4 重金属污染土壤的原位固定技术 37
1.4.1 国内外研究现状 38
1.4.2 原位固定技术研究 40
第二章 总体思路与试验设计 51
2.1 立题依据与背景 51
2.2 研究意义 53
2.3 研究内容 54
2.3.1 Cd、Pb、Zn复合污染土壤超富集植物的筛选研究 54
2.3.2 重金属生物有效性对植物吸收的影响研究 55
2.3.3 印度芥菜根区微生物及生理生化指标对镉胁迫的响应研究 55
2.3.4 特异功能微生物强化印度芥菜修复重金属污染土壤效果研究 55
2.3.5 土壤中产酸菌的筛选及其对土壤中重金属生物有效性的影响研究 55
2.3.6 目标微生物的菌种鉴定及代谢产物分析研究 56
2.4 拟解决的关键问题 56
2.5 技术路线 57
第三章 Cd、Pb、Zn复合污染土壤超富集植物的筛选 58
3.1 材料与方法 59
3.1.1 供试材料 59
3.1.2 试验方案与布置 60
3.1.3 样品的采集、测试与分析 61
3.1.4 数据处理 61
3.2 结果与分析 62
3.2.1 印度芥菜的生长状况及生物学特征 62
3.2.2 复合污染条件下印度芥菜对Cd、Pb、Zn的吸收 63
3.2.3 7个品种印度芥菜转移系数与富集系数比较分析 69
3.2.4 印度芥菜品种Ⅶ（Wild Garden Pangent Mix）吸收重金属的能力 71
3.2.5 印度芥菜品种Ⅶ（Wild Garden Pangent Mix）富集系数与提取量 72
3.2.6 重金属毒害下黑麦草和高羊茅的生长状况分析 73
3.2.7 高羊茅和黑麦草对土壤Cd、Pb、Zn的富集特征 74
3.2.8 土壤Cd、Zn、Pb复合污染处理的植物吸收效应 77
3.3 小结 80
第四章 印度芥菜对Cd的耐性及其根区微生物和生理生化指标对Cd胁迫的响应 82
4.1 材料与方法 83
4.1.1 供试材料 83
4.1.2 试验方案与布置 83
4.1.3 样品的采集、测试与分析 84
4.1.4 数据处理 87
4.2 结果与分析 87
4.2.1 Cd污染对印度芥菜生长的影响 87
4.2.2 印度芥菜对Cd的耐性及吸收累积特征 88
4.2.3 Cd污染下印度芥菜部分生理生化指标的变化特征 90
4.2.4 Cd不同处理水平印度芥菜土壤中微生物数量变化分析 92
4.3 小结 93
第五章 重金属生物有效性对印度芥菜吸收能力的影响 95
5.1 材料与方法 96
5.1.1 供试材料 96
5.1.2 试验方案与布置 96
5.1.3 样品测试与分析 98
5.2 结果与分析 98
5.2.1 印度芥菜的生物学特征 98
5.2.2 不同基质条件下印度芥菜吸收重金属Cd、Pb、Zn的能力差异分析 99
5.2.3 不同基质条件下印度芥菜富集效应特点分析 102
5.3 小结 105
第六章 印度芥菜修复重金属污染土壤的EDTA调控效果研究 106
6.1 材料与方法 107
6.1.1 供试材料 107
6.1.2 试验方案与布置 108
6.1.3 样品的采集、测试与分析 109
6.2 结果与分析 110
6.2.1 EDTA诱导印度芥菜富集Cd增效研究 110
6.2.2 EDTA施用量不同对印度芥菜富集Cd、Pb、Zn效果的影响 112
6.2.3 EDTA施用阶段不同对印度芥菜富集Cd、Pb、Zn效果的影响 114
6.2.4 最优处理下EDTA诱导对印度芥菜吸收重金属的影响 114
6.3 小结 115
第七章 微生物促进植物修复Cd、Pb、Zn污染土壤的效果研究 117
7.1 材料与方法 118
7.1.1 供试材料 118
7.1.2 试验方案与布置 119
7.1.3 样品的采集、测试与分析 121
7.2 结果与分析 122
7.2.1 接种微生物对印度芥菜生长发育的影响 122
7.2.2 微生物处理对印度芥菜重金属吸收量的影响 123
7.2.3 微生物处理对土壤有效态重金属含量的影响 124
7.2.4 微生物处理对印度芥菜重金属提取量的影响 126
7.2.5 不同处理植株体内部分生理生化指标的变化 127
7.2.6 功能微生物代谢产物分析 128
7.3 小结 129
第八章 土壤中促进植物修复产酸菌的筛选及机理初探 132
8.1 材料与方法 133
8.1.1 供试材料 133
8.1.2 土壤中产酸菌的筛选 134
8.1.3 土壤中产酸菌对土壤中重金属生物有效性的影响 136
8.1.4 土壤中产酸菌的菌种鉴定 137
8.1.5 土壤中产酸菌的产物分析 145
8.2 结果与分析 147
8.2.1 土壤中产酸菌的筛选 147
8.2.2 产酸菌的施入对印度芥菜吸收重金属的影响 148
8.2.3 产酸菌的菌种签定结果 150
8.2.4 16S rDNA的提取与纯化 152
8.2.5 反相高效液相色谱法对产酸菌的产物分析 154
8.3 小结 157
第九章 重金属污染土壤原位固定技术研究 158
9.1 供试材料 159
9.1.1 菌源样品 159
9.1.2 培养基 160
9.1.3 铬吸附能力测定试剂 161
9.1.4 菌种鉴定试剂与染液 161
9.1.5 试验仪器 163
9.2 菌株筛选试验方法 163
9.2.1 铬吸附菌株的分离筛选 163
9.2.2 六价铬标准曲线的绘制 164
9.2.3 菌株复筛—菌株吸附Cr6＋能力测定 164
9.2.4 菌株种属鉴定 164
9.3 菌株吸附能力试验方法 165
9.3.1 菌株的抗性实验 165
9.3.2 菌体的制备 165
9.3.3 筛选吸附重金属性能的微生物 165
9.4 实验结果与分析 166
9.4.1 铬吸附菌株的富集和分离 166
9.4.2 菌株吸附Cr6＋能力测定 168
9.4.3 菌株种属鉴定 170
9.4.4 高效吸附Cr离子的微生物对重金属吸附效果的研究 173
9.4.5 吸附时间对吸附率的影响 175
9.4.6 pH值对吸附率的影响 176
9.4.7 正交试验 176
第十章 结论与展望 178
10.1 主要研究结果 178
10.2 创新点 182
10.2.1 揭示了重金属生物有效性不同对植物吸收的影响程度 182
10.2.2 揭示了印度芥菜生理生化指标及根区微生物对Cd胁迫的响应 182
10.2.3 寻找出强化印度芥菜修复重金属污染土壤的特异功能微生物 182
10.2.4 筛选出对土壤中重金属生物有效性产生影响的土著产酸菌 183
10.2.5 初步完成对目标微生物的菌种鉴定及代谢产物分析 183
10.3 对未来研究工作的展望 183
10.3.1 继续筛选修复植物及活化功能微生物 183
10.3.2 深入探讨微生物生产、保存及代谢产物分析工作 184
10.3.3 尝试富集植物的转基因技术研究 184
10.3.4 原位固定技术研究方向 184
参考文献 186