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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