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PAH 102
二、培养60天后土壤中PAH 103
三、培养150天后土壤中PAH 104
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PAH 123
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PAH 124
三、沈阳市浑北灌区土壤中的PAH 125
四、沈阳市浑蒲灌区土壤中的PAH 126
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