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環(huán)境修復(fù)植物學(xué) 版權(quán)信息
- ISBN：9787030526076
- 條形碼：9787030526076 ; 978-7-03-052607-6
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
環(huán)境修復(fù)植物學(xué) 內(nèi)容簡介
本書是在綜合國內(nèi)外近期新研究成果和編者及其研究團(tuán)隊(duì)多年研究工作的基礎(chǔ)上寫成的。本書中介紹了環(huán)境修復(fù)植物學(xué)的基本概念、植物修復(fù)的國內(nèi)外研究進(jìn)展、植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢、發(fā)展前景及面臨的主要問題；較為詳細(xì)地介紹了植物修復(fù)理論與機(jī)理，植物大氣、水體和土壤主要污染物的凈化修復(fù)作用與反饋機(jī)理，污染修復(fù)植物篩選的理論基礎(chǔ)、原則與方法，大氣、水體和土壤主要污染物修復(fù)植物生物學(xué)特征、環(huán)境修復(fù)效果，并以案例介紹了植物修復(fù)技術(shù)在水體污染治理、土壤重金屬污染治理中的應(yīng)用等內(nèi)容，是目前國內(nèi)比較系統(tǒng)全面地介紹大氣、水體和土壤污染環(huán)境植物修復(fù)的概論、植物修復(fù)理論、原理、植物資源及其技術(shù)應(yīng)用的教材。
環(huán)境修復(fù)植物學(xué) 目錄
目錄
序
前言
1 緒論 1
1.1 環(huán)境修復(fù)植物學(xué)的基本概念 1
1.1.1 環(huán)境與環(huán)境污染 1
1.1.2 環(huán)境植物與環(huán)境植物學(xué) 2
1.1.3 污染環(huán)境修復(fù)植物學(xué) 3
1.1.4 環(huán)境修復(fù)植物學(xué)的研究內(nèi)容與任務(wù) 4
1.2 環(huán)境修復(fù)植物學(xué)的研究進(jìn)展 4
1.2.1 植物修復(fù)概念的提出與發(fā)展 4
1.2.2 植物修復(fù)技術(shù)及其研究進(jìn)展 5
1.2.2.1 植物修復(fù)技術(shù)的研究內(nèi)容 5
1.2.2.2 植物修復(fù)技術(shù)的研究進(jìn)展與趨勢 8
1.3 植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢與局限性及現(xiàn)代生物技術(shù)在植物修復(fù)中的應(yīng)用 12
1.3.1 植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢與局限性 12
1.3.1.1 植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢 12
1.3.1.2 植物修復(fù)技術(shù)的局限性 13
1.3.2 現(xiàn)代生物技術(shù)在植物修復(fù)中的應(yīng)用 14
1.3.2.1 修復(fù)植物抗性遺傳與抗性基因的研究 14
1.3.2.2 基因工程在污染環(huán)境植物修復(fù)中的應(yīng)用 14
1.4 植物修復(fù)技術(shù)的發(fā)展趨勢與應(yīng)用前景 18
1.4.1 植物修復(fù)技術(shù)的研究趨勢 18
1.4.1.1 植物修復(fù)野外試驗(yàn)及多學(xué)科綜合研究 18
1.4.1.2 植物修復(fù)技術(shù)與其他修復(fù)技術(shù)綜合應(yīng)用 18
1.4.2 植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用前景 19
2 植物修復(fù)的理論基礎(chǔ)與機(jī)制 20
2.1 植物修復(fù)的理論基礎(chǔ) 20
2.1.1 植物對(duì)污染環(huán)境的適應(yīng)性及適應(yīng)性進(jìn)化 20
2.1.1.1 植物對(duì)污染環(huán)境的適應(yīng)性 20
2.1.1.2 污染環(huán)境中植物的適應(yīng)性進(jìn)化 21
2.1.2 植物對(duì)污染環(huán)境的響應(yīng)與反饋 24
2.1.2.1 植物形態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)污染環(huán)境的響應(yīng)與反饋 24
2.1.2.2 植物細(xì)胞與組織結(jié)構(gòu)對(duì)污染環(huán)境的響應(yīng)與反饋 24
2.1.2.3 植物對(duì)污染環(huán)境的生理生化響應(yīng)與反饋 25
2.1.2.4 植物在分子水平對(duì)環(huán)境污染的響應(yīng)與反饋 27
2.2 植物修復(fù)的機(jī)制 28
2.2.1 植物對(duì)物質(zhì)的吸收、排泄和積累 28
2.2.1.1 植物對(duì)物質(zhì)的吸收 28
2.2.1.2 植物對(duì)物質(zhì)的排泄 29
2.2.1.3 植物對(duì)物質(zhì)的積累 29
2.2.2 植物根系的生理作用 30
2.2.3 植物根際圈的作用 30
2.3 植物修復(fù)污染環(huán)境的基本理論與原則 31
2.3.1 植物修復(fù)污染環(huán)境的基本理論 31
2.3.2 植物修復(fù)污染環(huán)境的基本原則 31
3 植物對(duì)大氣污染的凈化修復(fù) 33
3.1 大氣污染概述 33
3.1.1 大氣污染的定義 33
3.1.2 大氣污染的類型 33
3.2 植物對(duì)大氣污染的修復(fù)及其機(jī)制 34
3.2.1 植物對(duì)大氣污染的修復(fù)作用 34
3.2.1.1 植物維持氧和二氧化碳的平衡 34
3.2.1.2 吸收和滯留二氧化硫 34
3.2.1.3 對(duì)氮氧化物的吸收和凈化作用 35
3.2.1.4 吸收氟減輕氟化氫的污染 36
3.2.1.5 吸收氯氣和氯化氫 36
3.2.1.6 吸滯粉塵減少空氣含菌量 36
3.2.2 植物修復(fù)大氣污染的機(jī)制 37
3.2.2.1 植物吸附與吸收作用 37
3.2.2.2 植物代謝降解作用 38
3.2.2.3 植物轉(zhuǎn)化作用 38
3.2.2.4 植物同化和超同化作用 39
3.2.2.5 植物對(duì)污染物的中和緩沖作用 39
3.3 植物對(duì)大氣污染的響應(yīng) 39
3.3.1 植物對(duì)大氣污染的宏觀響應(yīng) 39
3.3.1.1 植物葉形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化 40
3.3.1.2 植物生長發(fā)育的變化 41
3.3.2 植物對(duì)大氣污染的微觀響應(yīng) 41
3.3.2.1 光合生理的變化 41
3.3.2.2 蒸騰速率與氣孔導(dǎo)度的變化 42
3.3.2.3 細(xì)胞膜滲透率的變化 42
3.3.2.4 電子傳遞速率的變化 43
3.3.2.5 線粒體和質(zhì)體的變化 43
3.3.2.6 氧化酶系統(tǒng)的變化 43
3.3.2.7 同化產(chǎn)物分配的變化 44
3.3.2.8 葉片熱值的變化 44
3.4 大氣污染修復(fù)植物資源 44
3.4.1 大氣污染修復(fù)植物資源的選育 44
3.4.2 常見大氣污染修復(fù)植物資源 52
4 植物對(duì)污染水體環(huán)境的修復(fù) 96
4.1 水體污染概述 96
4.1.1 水體污染的定義 96
4.1.2 水體污染的類型 97
4.2 植物對(duì)污染水體的修復(fù)凈化及其機(jī)制 98
4.2.1 植物對(duì)污染水體的修復(fù)作用 98
4.2.1.1 植物對(duì)懸浮物的吸附、過濾、沉淀作用 98
4.2.1.2 植物對(duì)污染物質(zhì)的吸收作用 99
4.2.1.3 植物對(duì)微生物降解的輔助作用 99
4.2.1.4 植物對(duì)有害藻類的抑制作用 100
4.2.1.5 森林植被對(duì)水體的凈化作用 100
4.2.2 植物對(duì)水體污染修復(fù)的機(jī)制 101
4.2.2.1 植物修復(fù)富營養(yǎng)化水體的機(jī)制 101
4.2.2.2 植物修復(fù)水體中重金屬的機(jī)制 103
4.3 植物對(duì)污染水環(huán)境的響應(yīng) 104
4.3.1 植物對(duì)水體富營養(yǎng)化的響應(yīng) 104
4.3.1.1 植物生長及形態(tài)對(duì)富營養(yǎng)化水體的響應(yīng) 104
4.3.1.2 植物生理生化特性對(duì)富營養(yǎng)化水體的響應(yīng) 104
4.3.2 植物對(duì)重金屬水污染的響應(yīng) 107
4.3.2.1 植物形態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)水體重金屬污染的響應(yīng) 107
4.3.2.2 植物光合與呼吸生理對(duì)水體重金屬污染的響應(yīng) 107
4.3.2.3 根系活力對(duì)水體重金屬污染的響應(yīng) 108
4.4 污染水體修復(fù)植物資源 108
4.4.1 污染水體修復(fù)植物資源的選育 108
4.4.2 主要污染水體修復(fù)植物資源 113
5 植物對(duì)重金屬污染土壤的修復(fù) 165
5.1 土壤污染概述 165
5.1.1 土壤重金屬污染的定義 165
5.1.2 土壤重金屬污染的來源 165
5.2 植物對(duì)重金屬污染土壤的修復(fù)及其機(jī)制 166
5.2.1 重金屬污染土壤修復(fù)概述 166
5.2.2 植物對(duì)重金屬污染土壤的修復(fù)作用 167
5.2.2.1 根際圈促進(jìn)生物降解作用 167
5.2.2.2 植物對(duì)重金屬污染的萃取作用 168
5.2.2.3 植物對(duì)重金屬污染的揮發(fā)作用 168
5.2.2.4 植物對(duì)重金屬污染的穩(wěn)定作用 168
5.2.3 重金屬污染土壤植物修復(fù)機(jī)制 169
5.2.3.1 植物根系的生理生態(tài)作用 169
5.2.3.2 植物體內(nèi)的生理代謝活動(dòng) 171
5.3 植物對(duì)土壤重金屬污染的響應(yīng) 172
5.3.1 植物個(gè)體生長發(fā)育對(duì)重金屬污染的響應(yīng) 172
5.3.2 植物理化水平對(duì)重金屬污染的響應(yīng) 173
5.3.3 植物細(xì)胞水平對(duì)重金屬污染的響應(yīng) 177
5.3.4 植物分子水平對(duì)重金屬污染的響應(yīng) 178
5.4 重金屬污染土壤修復(fù)植物資源 178
5.4.1 重金屬累積與超累積植物資源 179
5.4.1.1 重金屬累積與超累積植物資源特點(diǎn) 179
5.4.1.2 重金屬累積和超累積植物的篩選 180
5.4.1.3 重金屬累積與超累積植物資源 181
5.4.1.4 重金屬累積與超累積常見植物資源 186
5.4.2 重金屬非超累積、大生物量植物資源 202
5.4.2.1 重金屬非超累積、大生物量植物資源的特點(diǎn) 202
5.4.2.2 主要重金屬污染修復(fù)大生物量植物資源 205
6 污染水體植物修復(fù)模式與工程示范 249
6.1 人工浮島 249
6.1.1人工浮島的構(gòu)建 249
6.1.2 人工浮島的凈化作用與優(yōu)勢 250
6.1.3 人工浮島應(yīng)用實(shí)例 251
6.2 人工濕地 251
6.2.1 濕地植物的選擇與配置 251
6.2.2 人工濕地實(shí)例 252
6.3 生態(tài)溝渠 253
6.3.1 植物的選擇與配置 254
6.3.2 生態(tài)溝渠的實(shí)踐應(yīng)用 254
7 重金屬污染土壤植物修復(fù)應(yīng)用及工程示范 255
7.1 重金屬污染土壤植物修復(fù)概述 255
7.2 重金屬污染土壤植物修復(fù)過程設(shè)計(jì) 255
7.2.1 修復(fù)目標(biāo)與技術(shù)思路的選擇 255
7.2.2 工程實(shí)施方案的確定 255
7.2.3 植物的篩選與種植方式 255
7.3 示范工程實(shí)例 256
7.3.1 示范工程主要植物種類 256
7.3.2 示范工程主要植物配置模式 259
主要參考文獻(xiàn) 261
序
前言
1 緒論 1
1.1 環(huán)境修復(fù)植物學(xué)的基本概念 1
1.1.1 環(huán)境與環(huán)境污染 1
1.1.2 環(huán)境植物與環(huán)境植物學(xué) 2
1.1.3 污染環(huán)境修復(fù)植物學(xué) 3
1.1.4 環(huán)境修復(fù)植物學(xué)的研究內(nèi)容與任務(wù) 4
1.2 環(huán)境修復(fù)植物學(xué)的研究進(jìn)展 4
1.2.1 植物修復(fù)概念的提出與發(fā)展 4
1.2.2 植物修復(fù)技術(shù)及其研究進(jìn)展 5
1.2.2.1 植物修復(fù)技術(shù)的研究內(nèi)容 5
1.2.2.2 植物修復(fù)技術(shù)的研究進(jìn)展與趨勢 8
1.3 植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢與局限性及現(xiàn)代生物技術(shù)在植物修復(fù)中的應(yīng)用 12
1.3.1 植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢與局限性 12
1.3.1.1 植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢 12
1.3.1.2 植物修復(fù)技術(shù)的局限性 13
1.3.2 現(xiàn)代生物技術(shù)在植物修復(fù)中的應(yīng)用 14
1.3.2.1 修復(fù)植物抗性遺傳與抗性基因的研究 14
1.3.2.2 基因工程在污染環(huán)境植物修復(fù)中的應(yīng)用 14
1.4 植物修復(fù)技術(shù)的發(fā)展趨勢與應(yīng)用前景 18
1.4.1 植物修復(fù)技術(shù)的研究趨勢 18
1.4.1.1 植物修復(fù)野外試驗(yàn)及多學(xué)科綜合研究 18
1.4.1.2 植物修復(fù)技術(shù)與其他修復(fù)技術(shù)綜合應(yīng)用 18
1.4.2 植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用前景 19
2 植物修復(fù)的理論基礎(chǔ)與機(jī)制 20
2.1 植物修復(fù)的理論基礎(chǔ) 20
2.1.1 植物對(duì)污染環(huán)境的適應(yīng)性及適應(yīng)性進(jìn)化 20
2.1.1.1 植物對(duì)污染環(huán)境的適應(yīng)性 20
2.1.1.2 污染環(huán)境中植物的適應(yīng)性進(jìn)化 21
2.1.2 植物對(duì)污染環(huán)境的響應(yīng)與反饋 24
2.1.2.1 植物形態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)污染環(huán)境的響應(yīng)與反饋 24
2.1.2.2 植物細(xì)胞與組織結(jié)構(gòu)對(duì)污染環(huán)境的響應(yīng)與反饋 24
2.1.2.3 植物對(duì)污染環(huán)境的生理生化響應(yīng)與反饋 25
2.1.2.4 植物在分子水平對(duì)環(huán)境污染的響應(yīng)與反饋 27
2.2 植物修復(fù)的機(jī)制 28
2.2.1 植物對(duì)物質(zhì)的吸收、排泄和積累 28
2.2.1.1 植物對(duì)物質(zhì)的吸收 28
2.2.1.2 植物對(duì)物質(zhì)的排泄 29
2.2.1.3 植物對(duì)物質(zhì)的積累 29
2.2.2 植物根系的生理作用 30
2.2.3 植物根際圈的作用 30
2.3 植物修復(fù)污染環(huán)境的基本理論與原則 31
2.3.1 植物修復(fù)污染環(huán)境的基本理論 31
2.3.2 植物修復(fù)污染環(huán)境的基本原則 31
3 植物對(duì)大氣污染的凈化修復(fù) 33
3.1 大氣污染概述 33
3.1.1 大氣污染的定義 33
3.1.2 大氣污染的類型 33
3.2 植物對(duì)大氣污染的修復(fù)及其機(jī)制 34
3.2.1 植物對(duì)大氣污染的修復(fù)作用 34
3.2.1.1 植物維持氧和二氧化碳的平衡 34
3.2.1.2 吸收和滯留二氧化硫 34
3.2.1.3 對(duì)氮氧化物的吸收和凈化作用 35
3.2.1.4 吸收氟減輕氟化氫的污染 36
3.2.1.5 吸收氯氣和氯化氫 36
3.2.1.6 吸滯粉塵減少空氣含菌量 36
3.2.2 植物修復(fù)大氣污染的機(jī)制 37
3.2.2.1 植物吸附與吸收作用 37
3.2.2.2 植物代謝降解作用 38
3.2.2.3 植物轉(zhuǎn)化作用 38
3.2.2.4 植物同化和超同化作用 39
3.2.2.5 植物對(duì)污染物的中和緩沖作用 39
3.3 植物對(duì)大氣污染的響應(yīng) 39
3.3.1 植物對(duì)大氣污染的宏觀響應(yīng) 39
3.3.1.1 植物葉形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化 40
3.3.1.2 植物生長發(fā)育的變化 41
3.3.2 植物對(duì)大氣污染的微觀響應(yīng) 41
3.3.2.1 光合生理的變化 41
3.3.2.2 蒸騰速率與氣孔導(dǎo)度的變化 42
3.3.2.3 細(xì)胞膜滲透率的變化 42
3.3.2.4 電子傳遞速率的變化 43
3.3.2.5 線粒體和質(zhì)體的變化 43
3.3.2.6 氧化酶系統(tǒng)的變化 43
3.3.2.7 同化產(chǎn)物分配的變化 44
3.3.2.8 葉片熱值的變化 44
3.4 大氣污染修復(fù)植物資源 44
3.4.1 大氣污染修復(fù)植物資源的選育 44
3.4.2 常見大氣污染修復(fù)植物資源 52
4 植物對(duì)污染水體環(huán)境的修復(fù) 96
4.1 水體污染概述 96
4.1.1 水體污染的定義 96
4.1.2 水體污染的類型 97
4.2 植物對(duì)污染水體的修復(fù)凈化及其機(jī)制 98
4.2.1 植物對(duì)污染水體的修復(fù)作用 98
4.2.1.1 植物對(duì)懸浮物的吸附、過濾、沉淀作用 98
4.2.1.2 植物對(duì)污染物質(zhì)的吸收作用 99
4.2.1.3 植物對(duì)微生物降解的輔助作用 99
4.2.1.4 植物對(duì)有害藻類的抑制作用 100
4.2.1.5 森林植被對(duì)水體的凈化作用 100
4.2.2 植物對(duì)水體污染修復(fù)的機(jī)制 101
4.2.2.1 植物修復(fù)富營養(yǎng)化水體的機(jī)制 101
4.2.2.2 植物修復(fù)水體中重金屬的機(jī)制 103
4.3 植物對(duì)污染水環(huán)境的響應(yīng) 104
4.3.1 植物對(duì)水體富營養(yǎng)化的響應(yīng) 104
4.3.1.1 植物生長及形態(tài)對(duì)富營養(yǎng)化水體的響應(yīng) 104
4.3.1.2 植物生理生化特性對(duì)富營養(yǎng)化水體的響應(yīng) 104
4.3.2 植物對(duì)重金屬水污染的響應(yīng) 107
4.3.2.1 植物形態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)水體重金屬污染的響應(yīng) 107
4.3.2.2 植物光合與呼吸生理對(duì)水體重金屬污染的響應(yīng) 107
4.3.2.3 根系活力對(duì)水體重金屬污染的響應(yīng) 108
4.4 污染水體修復(fù)植物資源 108
4.4.1 污染水體修復(fù)植物資源的選育 108
4.4.2 主要污染水體修復(fù)植物資源 113
5 植物對(duì)重金屬污染土壤的修復(fù) 165
5.1 土壤污染概述 165
5.1.1 土壤重金屬污染的定義 165
5.1.2 土壤重金屬污染的來源 165
5.2 植物對(duì)重金屬污染土壤的修復(fù)及其機(jī)制 166
5.2.1 重金屬污染土壤修復(fù)概述 166
5.2.2 植物對(duì)重金屬污染土壤的修復(fù)作用 167
5.2.2.1 根際圈促進(jìn)生物降解作用 167
5.2.2.2 植物對(duì)重金屬污染的萃取作用 168
5.2.2.3 植物對(duì)重金屬污染的揮發(fā)作用 168
5.2.2.4 植物對(duì)重金屬污染的穩(wěn)定作用 168
5.2.3 重金屬污染土壤植物修復(fù)機(jī)制 169
5.2.3.1 植物根系的生理生態(tài)作用 169
5.2.3.2 植物體內(nèi)的生理代謝活動(dòng) 171
5.3 植物對(duì)土壤重金屬污染的響應(yīng) 172
5.3.1 植物個(gè)體生長發(fā)育對(duì)重金屬污染的響應(yīng) 172
5.3.2 植物理化水平對(duì)重金屬污染的響應(yīng) 173
5.3.3 植物細(xì)胞水平對(duì)重金屬污染的響應(yīng) 177
5.3.4 植物分子水平對(duì)重金屬污染的響應(yīng) 178
5.4 重金屬污染土壤修復(fù)植物資源 178
5.4.1 重金屬累積與超累積植物資源 179
5.4.1.1 重金屬累積與超累積植物資源特點(diǎn) 179
5.4.1.2 重金屬累積和超累積植物的篩選 180
5.4.1.3 重金屬累積與超累積植物資源 181
5.4.1.4 重金屬累積與超累積常見植物資源 186
5.4.2 重金屬非超累積、大生物量植物資源 202
5.4.2.1 重金屬非超累積、大生物量植物資源的特點(diǎn) 202
5.4.2.2 主要重金屬污染修復(fù)大生物量植物資源 205
6 污染水體植物修復(fù)模式與工程示范 249
6.1 人工浮島 249
6.1.1人工浮島的構(gòu)建 249
6.1.2 人工浮島的凈化作用與優(yōu)勢 250
6.1.3 人工浮島應(yīng)用實(shí)例 251
6.2 人工濕地 251
6.2.1 濕地植物的選擇與配置 251
6.2.2 人工濕地實(shí)例 252
6.3 生態(tài)溝渠 253
6.3.1 植物的選擇與配置 254
6.3.2 生態(tài)溝渠的實(shí)踐應(yīng)用 254
7 重金屬污染土壤植物修復(fù)應(yīng)用及工程示范 255
7.1 重金屬污染土壤植物修復(fù)概述 255
7.2 重金屬污染土壤植物修復(fù)過程設(shè)計(jì) 255
7.2.1 修復(fù)目標(biāo)與技術(shù)思路的選擇 255
7.2.2 工程實(shí)施方案的確定 255
7.2.3 植物的篩選與種植方式 255
7.3 示范工程實(shí)例 256
7.3.1 示范工程主要植物種類 256
7.3.2 示范工程主要植物配置模式 259
主要參考文獻(xiàn) 261
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環(huán)境修復(fù)植物學(xué) 節(jié)選
1 緒論 1.1 環(huán)境修復(fù)植物學(xué)的基本概念 1.1.1 環(huán)境與環(huán)境污染 環(huán)境（environment）是客體，是與某一主體事物的存在、變化、發(fā)展相關(guān)的所有其他客體事物的統(tǒng)稱。因此，環(huán)境是相對(duì)某中心事物而言的，指相對(duì)并相關(guān)于某項(xiàng)中心事物的周圍事物，即圍繞中心事物的外部空間、條件和狀況，構(gòu)成中心事物的環(huán)境（何強(qiáng)，1994）。環(huán)境因中心事物的不同而異。對(duì)于文學(xué)、歷史和社會(huì)科學(xué)來說，環(huán)境是指具體的人周圍的情況和條件。而對(duì)生物學(xué)來說，環(huán)境是指生物周圍的氣候、生態(tài)系統(tǒng)、周圍群體和其他種群。根據(jù)環(huán)境的屬性，通常將其分為自然環(huán)境、人工環(huán)境和社會(huì)環(huán)境。自然環(huán)境也稱地理環(huán)境，是指環(huán)繞于人類周圍、未經(jīng)過人為改造、天然存在的自然因子，是生物個(gè)體、種群或群落生存空間自然條件的總和，即無機(jī)因子（光、熱、水、土壤、大氣等，或稱為非生物因子）和有機(jī)因子（動(dòng)物、植物、微生物及人類，也稱為生物因子）的總和。自然環(huán)境中各種有機(jī)因子和無機(jī)因子相互作用，形成生物賴以生存的各種各樣的環(huán)境條件，也是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。按照環(huán)境要素來分類，可以將其分為大氣環(huán)境、水環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境、土壤環(huán)境及生物環(huán)境，主要是指地球的五大圈——大氣圈、水圈、土圈、巖石圈和生物圈。 環(huán)境污染（environmental pollution）是指環(huán)境因素受人類生產(chǎn)和生活過程中廢棄物和有害物質(zhì)的影響，改變了環(huán)境原有的性質(zhì)（如組成成分）或狀態(tài)的現(xiàn)象。人們在生產(chǎn)、生活過程中不斷向環(huán)境排放過量的污染物質(zhì)，并超過環(huán)境的自凈能力，使環(huán)境要素和狀態(tài)發(fā)生改變、環(huán)境質(zhì)量化，干擾和破壞了生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和人類的正常生活生產(chǎn)條件（任金旺和陳茂玉，2005）。例如，鹽堿和重金屬雖然在土壤中自然存在，但工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)加速了鹽堿、重金屬、殺蟲劑、酸雨和石化產(chǎn)品等有機(jī)和無機(jī)污染物的釋放。這類污染物絕大部分不能降解而是沉積在環(huán)境中？焖龠^度的累積導(dǎo)致地力退化、森林毀滅、土地沙漠化、生物多樣性喪失，以及與環(huán)境退化相關(guān)的其他問題，即環(huán)境污染*終導(dǎo)致人畜疾病的傳染，生態(tài)環(huán)境物種多樣性與景觀受損（張艷華，2007）。 環(huán)境污染的種類很多，依據(jù)其存在的方式大體上分為大氣污染、水體污染和土壤污染三大類。 大氣污染（air pollution）：是指在空氣的正常成分之外，增加新的成分或原有的某些成分劇增，對(duì)人類健康和動(dòng)植物生長造成危害，甚至引起自然界的某些變化。例如，工廠排出的廢氣、汽車排出的尾氣、吸煙產(chǎn)生的煙霧等進(jìn)入大氣中，潔凈的大氣被有毒有害氣體或懸浮物顆粒污染。有數(shù)據(jù)顯示，全國500多座城市，空氣質(zhì)量符合國家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的不到1%，尤其是工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，空氣混濁，含有大量重金屬元素、浮塵、二氧化硫（SO2）、一氧化碳（CO）、苯并芘（benzopyrene）、氮氧化物（NOx）、烴類（HC）等致癌物質(zhì)。尤其是SO2氣體在不少工礦區(qū)超過了5.0μg/g，酸雨沉降大面積發(fā)生，造成土壤和水體酸化，農(nóng)作物、樹木、魚、蝦等生物大量受害或死亡。大氣中CO2含量的增加，臭氧層變薄，造成大氣溫室效應(yīng)，使全球氣溫升高，氣候反常。 水體污染（water contamination）：是指排入水體的污染物質(zhì)超過了水體自凈能力，使水中的成分及其性質(zhì)發(fā)生變化，水體環(huán)境惡化，水生生物的生長受到損害，人類生活和健康受到不良影響。例如，未經(jīng)處理的加工業(yè)、生活和醫(yī)院等場所的廢水隨意排放，導(dǎo)致其鄰近河流變成納污河；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥、農(nóng)藥的不合理使用，導(dǎo)致鄰近河流等水域生態(tài)系統(tǒng)富營養(yǎng)化，地下水的總礦化度（total mineralization）、總硬度（hardness）、硝酸鹽（nitrate）、亞硝酸鹽（nitrite）、氯化物（chloride）和重金屬（heavy metal，HM）含量逐漸升高；畜禽養(yǎng)殖廢棄物不經(jīng)處理直接排放，造成周邊環(huán)境（特別是地下水）的污染，湖泊變成蓄污池，水生生物銳減，人畜中毒事件時(shí)有發(fā)生。 土壤污染（soil contamination）：是指由于土壤中某些有毒有害物質(zhì)突然升高，超過了土壤的自凈能力，導(dǎo)致土壤的理化性質(zhì)發(fā)生變化，土壤中生物的生命活動(dòng)受到抑制和破壞，土壤肥力降低，農(nóng)作物生長發(fā)育受阻，產(chǎn)品質(zhì)量變壞等。例如，采掘業(yè)、冶金、交通工業(yè)導(dǎo)致地表金屬離子和近地面氮氧化物（NOx）含量增加，農(nóng)業(yè)過量施用化肥、農(nóng)藥產(chǎn)生農(nóng)田面源污染，被污染的大氣和水環(huán)境污染物*終回歸到土壤，導(dǎo)致土壤被污染等。 由此可見，大氣、水體及土壤環(huán)境的污染極大地改變了各類生物生存的界面和空間，導(dǎo)致生物物種減少、自然災(zāi)害頻繁、疾病流行時(shí)常發(fā)生。 1.1.2 環(huán)境植物與環(huán)境植物學(xué) 作為生態(tài)系統(tǒng)中的初級(jí)生產(chǎn)者，植物通過其生命活動(dòng)捕獲二氧化碳轉(zhuǎn)化成有機(jī)物，釋放氧氣，直接或間接地為其他生物提供食物、能量和棲息場所，創(chuàng)造并維持著人類賴以生存的生活環(huán)境。因此，環(huán)境植物（environmental plant）是指所有能夠吸碳制氧（即吸收 CO2，釋放氧氣）、保土蓄水、維持生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定，或者能夠促進(jìn)生態(tài)環(huán)境更有利于人們工作、生活的植物，如經(jīng)濟(jì)植物（糧油植物）、園林植物（木本和草本的觀花、觀葉或觀果植物）、水土保持植物、防風(fēng)固沙植物（綠地和風(fēng)景名勝區(qū)的防護(hù)植物），以及修復(fù)退化或污染生態(tài)環(huán)境的各類植物。在工業(yè)化進(jìn)程中，植物因其具有特殊的生命活動(dòng)（光合作用）而成為環(huán)境的平衡者，維持著人類與生物賴以生存的生活環(huán)境與生態(tài)環(huán)境的平穩(wěn)。 生存環(huán)境的日益惡化及人類對(duì)資源需求的不斷擴(kuò)大，對(duì)生命科學(xué)提出了越來越高的要求，人類*終只有依靠所掌握的特定的生物學(xué)規(guī)律，尤其是植物學(xué)知識(shí)，才能解決人類所面臨的生存問題。植物在適應(yīng)多樣化環(huán)境的過程中，都發(fā)展出了各自獨(dú)*的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化特性、繁殖特點(diǎn)等，構(gòu)成了地球上種類繁多的植被景觀與生態(tài)系統(tǒng)（周云龍，2004），成為人類賴以生存的基礎(chǔ)。因此，常常會(huì)看到在不同的環(huán)境里生長著不同的植物種類，栽種不同類型的植物需要選擇不同的環(huán)境條件，植物與環(huán)境存在辯證統(tǒng)一的生態(tài)關(guān)系。一方面是植物個(gè)體或群體對(duì)不同環(huán)境的生態(tài)適應(yīng)或環(huán)境對(duì)植物的塑造作用，即環(huán)境中的各個(gè)生態(tài)因子都對(duì)植物產(chǎn)生影響，使其在生長發(fā)育、形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能等方面發(fā)生相應(yīng)的變化；而另一方面則是植物對(duì)環(huán)境的影響或改造作用，即植物對(duì)環(huán)境的作用產(chǎn)生各種不同的反應(yīng)和多種多樣的適應(yīng)性（繆汝槐，1998）。因此，環(huán)境植物學(xué)（plant science of environment或environmental phytology）是指研究植物及植物群落與環(huán)境相互關(guān)系的學(xué)科。其中包括研究自然環(huán)境中各生態(tài)因子對(duì)植物及植物群落形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生態(tài)特性變化的影響，主體是植物個(gè)體水平的生理生態(tài)學(xué)研究，側(cè)重于不同環(huán)境條件下植物生長發(fā)育過程的機(jī)制和規(guī)律研究，探討植物與環(huán)境之間的相互關(guān)系和相互作用，是植物生態(tài)學(xué)的分支學(xué)科，主要內(nèi)容包括側(cè)重于環(huán)境的實(shí)驗(yàn)植物生態(tài)學(xué)，以及以生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)出為重點(diǎn)的生產(chǎn)生態(tài)學(xué)（production ecology）。在我國，雖然環(huán)境植物學(xué)和實(shí)驗(yàn)植物生態(tài)學(xué)工作涉及方面較廣，但與地植物學(xué)相比，環(huán)境植物學(xué)和實(shí)驗(yàn)植物生態(tài)學(xué)目前只能說有了良好的開端，尚未形成體系。 1.1.3 污染環(huán)境修復(fù)植物學(xué) 修復(fù)（remediation）是工程上的一個(gè)概念，是指借助外界作用力使某個(gè)受損的特定對(duì)象部分或全部恢復(fù)到原初狀態(tài)的過程。它包括恢復(fù)、重建、改建等三個(gè)方面的活動(dòng)；謴(fù)（restoration）是指使部分受損的對(duì)象向原初狀態(tài)發(fā)生改變；重建（reconstruction或 rehabilitate）是指把完全喪失功能的對(duì)象恢復(fù)至原初水平；改建（renewal）則是指對(duì)部分受損的對(duì)象進(jìn)行改善，增加人類所期望的“人造”特點(diǎn)，減少人類不希望的自然特點(diǎn)。因此，環(huán)境修復(fù)（environmental remediation）是指借助外界的作用力，使環(huán)境的某個(gè)受損的特定對(duì)象部分或全部恢復(fù)成為原初狀態(tài)。而污染環(huán)境修復(fù)（remediation of contaminated environment）則是指針對(duì)被污染的環(huán)境采取物理、化學(xué)及生物學(xué)技術(shù)與措施，使存在于環(huán)境中的污染物質(zhì)濃度減少或毒性降低或完全無害化。常見的修復(fù)材料包括不同種類的微生物、動(dòng)物、植物、非金屬礦物及無機(jī)、有機(jī)化學(xué)藥劑等（楊慧芬和陳淑祥，2008）。而以植物為修復(fù)材料對(duì)污染或退化環(huán)境進(jìn)行修復(fù)就稱為植物修復(fù)（phytoremediation）。 在環(huán)境科學(xué)中，植物監(jiān)測已成為一門學(xué)科，即以植物為分析對(duì)象，了解環(huán)境污染的狀況和程度、污染物質(zhì)的成分及其分布，植物起著“感應(yīng)器”的作用。然而，植物除能感知污染，以其自身的傷斑和傷勢來提醒人類環(huán)境已被污染外，還能利用其吸收、降解、揮發(fā)、過濾和固定等作用，凈化土壤、水體和空氣中的無機(jī)和有機(jī)污染物。因此，以植物忍耐和超量累積某種或某些污染物的理論為基礎(chǔ)，利用植物及其根際圈共存微生物體系的吸收、揮發(fā)、降解和轉(zhuǎn)化作用清除或降低環(huán)境中污染物的一門環(huán)境污染治理技術(shù)稱為植物修復(fù)技術(shù)（phytoremediation technology），即污染大氣、土壤、水體等環(huán)境的“植物療法”。概括地說，就是利用植物治理土壤、大氣和水體污染環(huán)境，清除環(huán)境中的污染物或是將有毒物質(zhì)毒性水平降低。具體地說，是利用植物本身特有的利用、分解和轉(zhuǎn)化污染物的作用，利用植物根系特殊的生態(tài)條件加速根際圈微生物的生長繁殖，以及利用某些植物的特殊積累與固定能力，提高植物對(duì)環(huán)境中某些無機(jī)和有機(jī)污染物的脫毒和分解能力（唐世榮和Wilke，1999）。植物修復(fù)技術(shù)也就是把一些對(duì)污染物具有忍耐力和高累積潛力的植物種植于污染區(qū)，利用植物自身的生長代謝或與其根際微生物共同作用，將污染物質(zhì)吸收、固定或消除，隨后在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間對(duì)植物進(jìn)行收割處理，使被污染的環(huán)境恢復(fù)到原初狀態(tài)的一種原位污染治理技術(shù)。該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于土壤、大氣和水體污染的治理（楊慧芬和陳淑祥，2008）。由此可見，植物既是環(huán)境污染的受害者，也是環(huán)境的改造者，在環(huán)境保護(hù)中起著至關(guān)重要的作用。 了解植物在污染環(huán)境修復(fù)中的生長發(fā)育規(guī)律，發(fā)揮植物凈化優(yōu)化大氣、水體和土壤環(huán)境的特殊功能，有助于更好地利用植物為環(huán)境服務(wù)。環(huán)境修復(fù)植物學(xué)（plant science of environmental remediation）就是針對(duì)退化（污染）環(huán)境修復(fù)過程中，從植物形態(tài)結(jié)構(gòu)、細(xì)胞及分子水平研究植物對(duì)典型污染物脅迫的形態(tài)、生理生化與分子生物學(xué)的不同響應(yīng)，揭示環(huán)境污染這種特殊的脅迫因子對(duì)植物產(chǎn)生影響的生理生態(tài)學(xué)機(jī)制，以及植物的生態(tài)適應(yīng)性遺傳規(guī)律的學(xué)科。環(huán)境修復(fù)植物學(xué)是環(huán)境植物學(xué)的一個(gè)分支，也是植物生理生態(tài)學(xué)在污染或退化環(huán)境修復(fù)治理中的應(yīng)用研究。 1.1.4 環(huán)境修復(fù)植物學(xué)的研究內(nèi)容與任務(wù) 環(huán)境修復(fù)植物學(xué)是植物學(xué)（或植物生物學(xué)）在退化環(huán)境修復(fù)應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，并與植物分類學(xué)、地植物學(xué)、植物生理生態(tài)學(xué)、污染生態(tài)學(xué)、土壤學(xué)、環(huán)境化學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)、植物營養(yǎng)學(xué)、分子生物學(xué)與基因工程等多學(xué)科互相交叉滲透，在多學(xué)科交叉點(diǎn)上形成的一門新的環(huán)境治理理論與技術(shù)。其研究內(nèi)容是應(yīng)用植物學(xué)及其相鄰或交叉學(xué)科的基礎(chǔ)理論與方法、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)（如基因工程方法與技術(shù)），以及各種物理、化學(xué)分析技術(shù)與方法，以植物對(duì)環(huán)境的反應(yīng)為基點(diǎn)，研究典型污染物質(zhì)對(duì)植物形態(tài)、生理代謝、遺傳物質(zhì)的影響和危害，以及植物生長發(fā)育和遺傳對(duì)環(huán)境污染的響應(yīng)，探討和認(rèn)識(shí)植物對(duì)污染環(huán)境的適應(yīng)和植物的微進(jìn)化過程。其重點(diǎn)研究植物對(duì)污染環(huán)境的凈化功能、植物對(duì)污染環(huán)境的修復(fù)潛力、植物修復(fù)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用及植物對(duì)環(huán)境污染的監(jiān)測等內(nèi)容，特別是人類活動(dòng)干擾和脅迫環(huán)境條件下植物對(duì)污染環(huán)境的適應(yīng)性的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用基礎(chǔ)研究，為我國的環(huán)境安全提供理論依據(jù)、戰(zhàn)略決策、示范模式和技術(shù)支撐。 1.2 環(huán)境修復(fù)植物學(xué)的研究進(jìn)展 1.2.1 植物修復(fù)概念的提出與發(fā)展 植物修復(fù)一詞的英文“phytoremediation”來源于希臘語“phyto”（即植物）和拉丁語“
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