本书以重金属污染土壤植物修复技术的原理和应用为主线，主要介绍了重金属污染所导致的环境和社会问题，土壤重金属污染的来源、现状和修复手段；详细梳理了重金属元素在土壤-植物体系中的迁移、转化过程与机理，包括重金属元素在土壤中的理化反应、植物根系对土壤重金属元素的吸收以及重金属元素在植物体内的转运和分配。从植物提取、植物稳定和植物阻隔三个方面展开，深入讲解了重金属污染土壤的植物修复技术工作目标与原理，区别不同技术的修复靶点，汇总植物修复技术的优势和局限性。通过案例，介绍了国内外植物修复技术的应用与成效，揭示了尚存的问题，总结了目前国内外在植物修复的理论、技术和应用方面已取得的成就，阐述了现存的难点和瓶颈，展望了未来领域发展方向。
本书具有内容覆盖面宽、理论联系实际、科学性和故事性兼具、体系结构紧凑且严密等特点，旨在反映国内外在重金属污染土壤植物修复领域的发展现状，适应我国生态系统保护和修复工程建设需要，可供从事相关领域的科研人员和工程技术人员参考，也可供高等学校环境科学与工程、生态工程及相关专业师生参阅。
汤叶涛，博士，教授，博士生导师，广东省珠江学者特聘教授。现任中山大学环境科学与工程学院副院长（主持工作）、国家外专局/教育部“土壤环境污染控制与修复创新引智基地”副主任、科技部创新人才推进计划重点领域创新团队核心成员、广东省土壤重金属污染修复工程技术中心主任、中-法土壤环境联合实验副主任等。 近5年主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金、企业委托重大研发专项等十余项。在国内率先构建了华南有色金属矿区植物稳定-植物萃取-植物阻隔一体化修复理论与技术体系；筛选出一大批修复植物种质、功能菌种和高效钝化材料，创制了华南湿热地区低成本可复制的矿山废弃地化学-微生物-植物稳定联合修复模式；建立了多个具有国际影响力的生态恢复和植物修复基地，具有丰富的项目组织与实施经验。相关研究成果在Environ.Sci.Technol.等环境领域权威期刊发表论文110篇（SCI论文67篇)，申请或授权国家发明专利20余项；先后获得广东省环境保护科学奖一等奖、广东省土壤学会科技一等奖、中国土壤学会科学技术一等奖等奖项。
第1章绪论 001
1.1土壤重金属污染问题 002
1.1.1重金属污染公共事件 003
1.1.2土壤重金属污染的危害 004
1.2土壤重金属水平和来源 007
1.2.1土壤重金属水平 007
1.2.2人类活动与土壤重金属 010
1.3土壤环境质量评价与管理 012
1.3.1土壤环境容量 013
1.3.2土壤环境质量评价 015
1.3.3土壤环境管理 017
1.4重金属污染土壤修复方法 024
1.4.1物理方法 024
1.4.2化学方法 025
1.4.3生物方法 026
1.4.4联合修复方法 026
1.5植物修复的历史和发展 027
1.5.1植物修复思路的提出 027
1.5.2植物修复的类型 028
1.5.3植物修复研究展望 031
参考文献 033
第2章土壤重金属的有效性 037
2.1土壤的形成、组成与性质 037
2.1.1土壤的形成 038
2.1.2土壤的组成 039
2.1.3土壤的性质 045
2.2土壤重金属的形态与有效性 050
2.2.1重金属的形态 050
2.2.2重金属的有效性 051
2.2.3重金属的环境有效性 052
2.2.4重金属的环境生物有效性 053
2.2.5重金属的毒理生物有效性 053
2.3影响土壤重金属有效性的环境过程 054
2.3.1配位-解离反应 054
2.3.2吸附-解吸反应 056
2.3.3氧化-还原反应 060
2.3.4沉淀-溶解反应 062
2.4土壤重金属有效性评价方法 065
2.4.1化学分析法 066
2.4.2膜扩散技术 067
2.4.3模型预测法 069
参考文献 069
第3章植物根系对土壤重金属的吸收 071
3.1植物重金属吸收的生物学基础 071
3.1.1植物根系的结构 071
3.1.2植物对重金属的吸收方式 073
3.2植物重金属吸收的根际过程 074
3.2.1根际微生物 075
3.2.2根系分泌物 082
3.2.3根际微生物与分泌物对植物吸收重金属的作用机制 085
3.2.4植物吸收重金属的根际过程 090
3.3植物根系对重金属的吸收过程 093
3.3.1镍 094
3.3.2砷 097
3.3.3镉 104
3.3.4锌 108
3.3.5铝 111
3.3.6稀土元素 115
3.3.7其他重金属元素 122
参考文献 129
第4章重金属在植物体内的转运和分配 145
4.1木质部运输 146
4.1.1木质部的结构和物质运输原理 146
4.1.2木质部汁液的组成 148
4.1.3重金属在木质部中的流动 150
4.1.4木质部卸载 155
4.2韧皮部运输 155
4.2.1韧皮部的结构和物质运输原理 155
4.2.2韧皮部汁液的组成和物质运输 158
4.2.3植物对重金属的再分配 160
4.2.4重金属在木质部-韧皮部间的转移 165
4.3植物对重金属的利用和耐受 168
4.3.1重金属在植物中的生物学功能和毒性 168
4.3.2植物的重金属耐受和解毒 175
参考文献 178
第5章植物提取修复技术 181
5.1目标和原理 181
5.2超富集植物 182
5.2.1超富集植物的发现及认定标准 182
5.2.2超富集植物的种类 183
5.2.3砷超富集植物Pteris vittata 185
5.2.4锌/镉/镍超富集植物Noccaea caerulescens 187
5.2.5镍超富集植物Odontarrhena chalcidica 189
5.2.6稀土超富集植物Dicranopteris pedata 191
5.3植物提取技术的优化201
5.3.1土壤改良 201
5.3.2农艺优化 205
5.3.3品种选育 209
5.4植物的收获和处理 210
5.4.1植物生物质处理处置技术的类型 210
5.4.2典型超富集植物处理技术应用 212
参考文献 221
第6章植物稳定修复技术 228
6.1目标和原理 229
6.1.1植物稳定修复的目标 229
6.1.2植物稳定修复的原理 231
6.1.3植物稳定修复的效果评价 236
6.2用于稳定修复的植物 237
6.2.1稳定植物的选择 237
6.2.2稳定经济作物：麻类作物 243
6.2.3旱地稳定植物：杨、柳 245
6.2.4湿地稳定植物：香蒲 247
6.3植物稳定技术的优化 248
6.3.1无机改良剂 249
6.3.2有机改良剂 251
6.3.3灌溉和田间管理 253
6.4优势和局限性 253
参考文献 255
第7章植物阻隔修复技术 258
7.1目标和原理 258
7.2低积累作物选育 260
7.2.1传统育种 260
7.2.2分子育种 261
7.2.3分子标记技术 270
7.2.4低积累作物种类 271
7.3植物阻隔技术的优化271
7.3.1稻田水分管理技术 271
7.3.2土壤改良剂施用 272
7.3.3其他农艺调控措施 282
7.3.4采后加工 284
7.4优势和局限性 284
参考文献 285
第8章矿山遗留场地的植物修复 294
8.1矿山遗留场地的植物修复概述 294
8.1.1矿山遗留场地的危害 294
8.1.2矿山植物修复种质资源 294
8.1.3矿山土壤基质改良 296
8.2大宝山多金属矿山生态修复 299
8.2.1大宝山多金属矿简介 299
8.2.2大宝山矿山植物修复设计 300
8.2.3大宝山排土场麻类修复效果 303
8.2.4大宝山排土场乔、灌、草修复效果 312
8.3赣州离子型稀土矿尾砂地的植物修复 314
8.3.1赣州离子型稀土矿简介 314
8.3.2离子型稀土矿尾砂地修复障碍因子 317
8.3.3离子型稀土矿尾砂地修复设计 320
8.3.4离子型稀土矿尾砂地小区试验修复效果 322
8.3.5离子型稀土矿尾砂地大田示范修复效果 333
8.4梅州丙村铅锌矿尾矿库生态修复 337
8.4.1梅州丙村铅锌矿简介 337
8.4.2铅锌矿尾矿库植物修复种质资源筛选 340
8.4.3铅锌矿尾矿库生态修复设计 343
8.4.4铅锌矿尾矿库生态修复效果 345
8.4.5铅锌矿尾矿库生态修复效果评价 349
参考文献 359
第9章中轻度污染农田土壤的植物阻隔修复 361
9.1湛江市受污染农田安全利用 361
9.1.1污染成因 361
9.1.2污染情况 364
9.1.3修复策略的制定和实施 370
9.1.4修复成效 379
9.2佛冈县稻田与果园污染土壤修复 382
9.2.1污染成因 382
9.2.2污染情况 382
9.2.3修复策略的制定和实施 384
9.2.4修复成效 412
参考文献 414
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