Phytoremediation of Metal-contaminated Soils pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Morel, Jean-louis (EDT)/ Echevarria, Guillaume (EDT)/ Goncharova, Nadezhda (EDT)

出品人:

页数:345

译者:

出版时间:

价格:169

装帧:HRD

isbn号码:9781402046865

丛书系列:

图书标签:

• Phytoremediation
• Metal contamination
• Soil remediation
• Environmental science
• Environmental biotechnology
• Heavy metals
• Plant-soil interactions
• Toxicology
• Sustainable agriculture
• Environmental remediation

绿洲的呼唤：现代土壤修复技术的生态学路径 内容提要： 本书深入探讨了当前全球土壤重金属污染的严峻形势，并系统梳理了传统物理化学修复方法在成本、二次污染风险及生态破坏性等方面的局限性。在此背景下，本书将焦点完全集中于一系列前沿的、基于生态系统的土壤净化策略，重点剖析了生物矿化固定、植物辅助的物理化学调整、微生物介导的元素转化以及可持续的土壤生态系统重构等核心技术体系。全书旨在为环境工程师、土壤科学家、生态恢复规划师以及政策制定者提供一个全面、可操作的、以自然过程为驱动力的土壤污染治理蓝图。 --- 第一部分：土壤污染的生态边界与挑战 土壤，作为地球上生命赖以生存的基石，正面临着来自工业化、农业集约化和城市化进程的空前压力。特别是重金属污染，由于其在环境介质中迁移性低、在生物体内累积性强、且对生态系统具有长期毒性，已成为全球生态安全的首要威胁之一。 本书在开篇部分，首先对当前土壤重金属污染的空间分布特征、主要来源解析以及生态毒理学效应进行了细致的描摹。我们摒弃了对已存在修复技术（如深挖换土、化学沉淀）的冗余介绍，而是着重分析了这些传统方法的生态学缺陷：高昂的能源消耗、对土壤团粒结构和生物活性的不可逆损害，以及污染物转移后可能引发的二次环境风险。 特别值得关注的是，我们引入了“生态阈值”的概念，探讨了在不同土壤类型（如高有机质土壤、盐碱土、酸性矿山尾矿）中，重金属的生物有效性和毒性表现的复杂差异，为后续章节中针对性生态修复策略的设计奠定了理论基础。 第二部分：微生物介导的元素动态调控 土壤修复的未来，很大程度上依赖于对地下微生物群落的精准调控。微生物是土壤生态系统中的“化学工厂”，它们通过分泌次生代谢产物、改变局部氧化还原电位（Eh）和pH值，从而极大地影响重金属的溶解度和迁移性。 本部分详尽阐述了微生物固持机制。我们详细对比了以下几种关键微生物策略： 1. 生物吸附与螯合： 探讨了细菌、真菌细胞壁上的官能团（如氨基、羧基、磷酸基团）与重金属离子（如Cd$^{2+}$, Pb$^{2+}$）形成络合物的过程。本书引入了新型的、来源于极端环境微生物的生物吸附剂的筛选与固定化技术，旨在提高吸附容量和重复利用性。 2. 氧化还原转化： 重点关注了对环境影响重大的元素，如铬（Cr）和砷（As）。我们深入剖析了微生物如何催化剧毒的六价铬（Cr(VI)）还原为毒性较低的三价铬（Cr(III)），以及硒（Se）和汞（Hg）的生物甲基化与去甲基化循环，强调了控制土壤 Eh/pH 条件对靶向转化的重要性。 3. 生物膜技术在污染土壤中的应用： 介绍了一种新型的、可控的生物膜反应器概念，用于在相对低成本的条件下，促进污染土壤中微生物群落的定向富集，加速金属的生物地球化学转化。 第三部分：土壤结构重塑与界面化学调控 有效的土壤修复并非简单的去除污染物，而是恢复土壤作为生态系统的功能。本部分聚焦于如何通过物理化学手段，安全地将重金属“锁定”在土壤基质中，使其难以进入生物有效态。 我们主要探讨了以下几种创新性的界面调控方法： 1. 矿化剂与稳定剂的协同作用： 详细研究了磷酸盐、碳酸盐以及新型纳米铁氧化物（如零价铁纳米颗粒，nZVI）在土壤修复中的应用。本书着重于这些物质如何与重金属形成高度稳定的共沉淀物或晶格结构，实现了长期的环境固化。我们展示了通过控制添加剂的粒径和表面电荷，可以优化其在复杂土壤矩阵中的分散性和反应效率。 2. 有机质的保护性修复： 探讨了富里酸和腐殖酸在络合重金属、提高其在土壤颗粒上的吸附能力方面的作用。同时，我们深入分析了利用生物质炭（Biochar）作为一种多孔、高比表面积的稳定化介质，其对修复体系的长期稳定性、持水性和改善土壤肥力的综合效益。 3. 电化学辅助的物质迁移与固化： 介绍了低强度电场或电化学梯度技术，如何局部影响土壤溶液中的离子迁移方向，从而促进重金属在特定区域的沉淀和富集，为后续的微区修复提供技术支持。 第四部分：可持续的土壤生态系统重建与健康评估 修复的终极目标是恢复受损土壤的生态服务功能。本书的最后部分强调，任何修复措施都必须与生态恢复的长期目标相结合。 1. 土壤生物多样性的监测与反馈机制： 阐述了如何利用宏基因组学和代谢组学技术，实时监测修复措施对土壤微生物群落结构和功能的影响。我们强调了建立修复效果的生物反馈模型的重要性，确保修复过程不会以牺牲土壤微生物的健康为代价。 2. 功能性植物的潜力与局限（非提取类）： 虽然本书的主旨聚焦于不依赖于大规模植物吸收，但我们仍探讨了特定植被覆盖（如固氮植物、耐逆性草本）在根际微环境改良、水土保持、以及通过根系分泌物调控重金属生物有效性方面的间接作用。这包括如何利用其固碳作用和根系分泌物来稳定土壤结构，促进上述生物矿化过程。 3. 风险评估与长期管理： 本部分提供了基于风险的修复终点设定框架。我们详细介绍了如何整合土壤理化参数、生物有效性指标（如TCLP测试的局限性）以及生态毒性测试结果，来确定一个既能满足监管要求又具生态可持续性的土壤管理方案。本书主张从“清除污染物”的思维转向“控制风险”的管理模式。 --- 结论： 《绿洲的呼唤：现代土壤修复技术的生态学路径》提供了一个整合了地球化学、微生物生态学与环境工程学的多学科视角。它摒弃了单一、高干预性的修复思路，转而倡导一种适应性强、低能耗、与自然过程协同的土壤净化战略，为全球面临的土壤退化危机提供了切实可行的、面向未来的解决方案。本书是环境科学领域研究人员和实践者不可或缺的参考指南。

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