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環境修復植物學 版權信息
- ISBN：9787030526076
- 條形碼：9787030526076 ; 978-7-03-052607-6
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
環境修復植物學 內容簡介
本書是在綜合國內外近期新研究成果和編者及其研究團隊多年研究工作的基礎上寫成的。本書中介紹了環境修復植物學的基本概念、植物修復的國內外研究進展、植物修復技術的優勢、發展前景及面臨的主要問題；較為詳細地介紹了植物修復理論與機理，植物大氣、水體和土壤主要污染物的凈化修復作用與反饋機理，污染修復植物篩選的理論基礎、原則與方法，大氣、水體和土壤主要污染物修復植物生物學特征、環境修復效果，并以案例介紹了植物修復技術在水體污染治理、土壤重金屬污染治理中的應用等內容，是目前國內比較系統全面地介紹大氣、水體和土壤污染環境植物修復的概論、植物修復理論、原理、植物資源及其技術應用的教材。
環境修復植物學 目錄
目錄
序
前言
1 緒論 1
1.1 環境修復植物學的基本概念 1
1.1.1 環境與環境污染 1
1.1.2 環境植物與環境植物學 2
1.1.3 污染環境修復植物學 3
1.1.4 環境修復植物學的研究內容與任務 4
1.2 環境修復植物學的研究進展 4
1.2.1 植物修復概念的提出與發展 4
1.2.2 植物修復技術及其研究進展 5
1.2.2.1 植物修復技術的研究內容 5
1.2.2.2 植物修復技術的研究進展與趨勢 8
1.3 植物修復技術的優勢與局限性及現代生物技術在植物修復中的應用 12
1.3.1 植物修復技術的優勢與局限性 12
1.3.1.1 植物修復技術的優勢 12
1.3.1.2 植物修復技術的局限性 13
1.3.2 現代生物技術在植物修復中的應用 14
1.3.2.1 修復植物抗性遺傳與抗性基因的研究 14
1.3.2.2 基因工程在污染環境植物修復中的應用 14
1.4 植物修復技術的發展趨勢與應用前景 18
1.4.1 植物修復技術的研究趨勢 18
1.4.1.1 植物修復野外試驗及多學科綜合研究 18
1.4.1.2 植物修復技術與其他修復技術綜合應用 18
1.4.2 植物修復技術的應用前景 19
2 植物修復的理論基礎與機制 20
2.1 植物修復的理論基礎 20
2.1.1 植物對污染環境的適應性及適應性進化 20
2.1.1.1 植物對污染環境的適應性 20
2.1.1.2 污染環境中植物的適應性進化 21
2.1.2 植物對污染環境的響應與反饋 24
2.1.2.1 植物形態結構對污染環境的響應與反饋 24
2.1.2.2 植物細胞與組織結構對污染環境的響應與反饋 24
2.1.2.3 植物對污染環境的生理生化響應與反饋 25
2.1.2.4 植物在分子水平對環境污染的響應與反饋 27
2.2 植物修復的機制 28
2.2.1 植物對物質的吸收、排泄和積累 28
2.2.1.1 植物對物質的吸收 28
2.2.1.2 植物對物質的排泄 29
2.2.1.3 植物對物質的積累 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 植物修復污染環境的基本理論與原則 31
2.3.1 植物修復污染環境的基本理論 31
2.3.2 植物修復污染環境的基本原則 31
3 植物對大氣污染的凈化修復 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 植物對大氣污染的修復及其機制 34
3.2.1 植物對大氣污染的修復作用 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 植物修復大氣污染的機制 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 植物對污染物的中和緩沖作用 39
3.3 植物對大氣污染的響應 39
3.3.1 植物對大氣污染的宏觀響應 39
3.3.1.1 植物葉形態結構的變化 40
3.3.1.2 植物生長發育的變化 41
3.3.2 植物對大氣污染的微觀響應 41
3.3.2.1 光合生理的變化 41
3.3.2.2 蒸騰速率與氣孔導度的變化 42
3.3.2.3 細胞膜滲透率的變化 42
3.3.2.4 電子傳遞速率的變化 43
3.3.2.5 線粒體和質體的變化 43
3.3.2.6 氧化酶系統的變化 43
3.3.2.7 同化產物分配的變化 44
3.3.2.8 葉片熱值的變化 44
3.4 大氣污染修復植物資源 44
3.4.1 大氣污染修復植物資源的選育 44
3.4.2 常見大氣污染修復植物資源 52
4 植物對污染水體環境的修復 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 植物對污染水體的修復凈化及其機制 98
4.2.1 植物對污染水體的修復作用 98
4.2.1.1 植物對懸浮物的吸附、過濾、沉淀作用 98
4.2.1.2 植物對污染物質的吸收作用 99
4.2.1.3 植物對微生物降解的輔助作用 99
4.2.1.4 植物對有害藻類的抑制作用 100
4.2.1.5 森林植被對水體的凈化作用 100
4.2.2 植物對水體污染修復的機制 101
4.2.2.1 植物修復富營養化水體的機制 101
4.2.2.2 植物修復水體中重金屬的機制 103
4.3 植物對污染水環境的響應 104
4.3.1 植物對水體富營養化的響應 104
4.3.1.1 植物生長及形態對富營養化水體的響應 104
4.3.1.2 植物生理生化特性對富營養化水體的響應 104
4.3.2 植物對重金屬水污染的響應 107
4.3.2.1 植物形態結構對水體重金屬污染的響應 107
4.3.2.2 植物光合與呼吸生理對水體重金屬污染的響應 107
4.3.2.3 根系活力對水體重金屬污染的響應 108
4.4 污染水體修復植物資源 108
4.4.1 污染水體修復植物資源的選育 108
4.4.2 主要污染水體修復植物資源 113
5 植物對重金屬污染土壤的修復 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 植物對重金屬污染土壤的修復及其機制 166
5.2.1 重金屬污染土壤修復概述 166
5.2.2 植物對重金屬污染土壤的修復作用 167
5.2.2.1 根際圈促進生物降解作用 167
5.2.2.2 植物對重金屬污染的萃取作用 168
5.2.2.3 植物對重金屬污染的揮發作用 168
5.2.2.4 植物對重金屬污染的穩定作用 168
5.2.3 重金屬污染土壤植物修復機制 169
5.2.3.1 植物根系的生理生態作用 169
5.2.3.2 植物體內的生理代謝活動 171
5.3 植物對土壤重金屬污染的響應 172
5.3.1 植物個體生長發育對重金屬污染的響應 172
5.3.2 植物理化水平對重金屬污染的響應 173
5.3.3 植物細胞水平對重金屬污染的響應 177
5.3.4 植物分子水平對重金屬污染的響應 178
5.4 重金屬污染土壤修復植物資源 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 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 202
5.4.2.2 主要重金屬污染修復大生物量植物資源 205
6 污染水體植物修復模式與工程示范 249
6.1 人工浮島 249
6.1.1人工浮島的構建 249
6.1.2 人工浮島的凈化作用與優勢 250
6.1.3 人工浮島應用實例 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 人工濕地實例 252
6.3 生態溝渠 253
6.3.1 植物的選擇與配置 254
6.3.2 生態溝渠的實踐應用 254
7 重金屬污染土壤植物修復應用及工程示范 255
7.1 重金屬污染土壤植物修復概述 255
7.2 重金屬污染土壤植物修復過程設計 255
7.2.1 修復目標與技術思路的選擇 255
7.2.2 工程實施方案的確定 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 261
序
前言
1 緒論 1
1.1 環境修復植物學的基本概念 1
1.1.1 環境與環境污染 1
1.1.2 環境植物與環境植物學 2
1.1.3 污染環境修復植物學 3
1.1.4 環境修復植物學的研究內容與任務 4
1.2 環境修復植物學的研究進展 4
1.2.1 植物修復概念的提出與發展 4
1.2.2 植物修復技術及其研究進展 5
1.2.2.1 植物修復技術的研究內容 5
1.2.2.2 植物修復技術的研究進展與趨勢 8
1.3 植物修復技術的優勢與局限性及現代生物技術在植物修復中的應用 12
1.3.1 植物修復技術的優勢與局限性 12
1.3.1.1 植物修復技術的優勢 12
1.3.1.2 植物修復技術的局限性 13
1.3.2 現代生物技術在植物修復中的應用 14
1.3.2.1 修復植物抗性遺傳與抗性基因的研究 14
1.3.2.2 基因工程在污染環境植物修復中的應用 14
1.4 植物修復技術的發展趨勢與應用前景 18
1.4.1 植物修復技術的研究趨勢 18
1.4.1.1 植物修復野外試驗及多學科綜合研究 18
1.4.1.2 植物修復技術與其他修復技術綜合應用 18
1.4.2 植物修復技術的應用前景 19
2 植物修復的理論基礎與機制 20
2.1 植物修復的理論基礎 20
2.1.1 植物對污染環境的適應性及適應性進化 20
2.1.1.1 植物對污染環境的適應性 20
2.1.1.2 污染環境中植物的適應性進化 21
2.1.2 植物對污染環境的響應與反饋 24
2.1.2.1 植物形態結構對污染環境的響應與反饋 24
2.1.2.2 植物細胞與組織結構對污染環境的響應與反饋 24
2.1.2.3 植物對污染環境的生理生化響應與反饋 25
2.1.2.4 植物在分子水平對環境污染的響應與反饋 27
2.2 植物修復的機制 28
2.2.1 植物對物質的吸收、排泄和積累 28
2.2.1.1 植物對物質的吸收 28
2.2.1.2 植物對物質的排泄 29
2.2.1.3 植物對物質的積累 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 植物修復污染環境的基本理論與原則 31
2.3.1 植物修復污染環境的基本理論 31
2.3.2 植物修復污染環境的基本原則 31
3 植物對大氣污染的凈化修復 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 植物對大氣污染的修復及其機制 34
3.2.1 植物對大氣污染的修復作用 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 植物修復大氣污染的機制 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 植物對污染物的中和緩沖作用 39
3.3 植物對大氣污染的響應 39
3.3.1 植物對大氣污染的宏觀響應 39
3.3.1.1 植物葉形態結構的變化 40
3.3.1.2 植物生長發育的變化 41
3.3.2 植物對大氣污染的微觀響應 41
3.3.2.1 光合生理的變化 41
3.3.2.2 蒸騰速率與氣孔導度的變化 42
3.3.2.3 細胞膜滲透率的變化 42
3.3.2.4 電子傳遞速率的變化 43
3.3.2.5 線粒體和質體的變化 43
3.3.2.6 氧化酶系統的變化 43
3.3.2.7 同化產物分配的變化 44
3.3.2.8 葉片熱值的變化 44
3.4 大氣污染修復植物資源 44
3.4.1 大氣污染修復植物資源的選育 44
3.4.2 常見大氣污染修復植物資源 52
4 植物對污染水體環境的修復 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 植物對污染水體的修復凈化及其機制 98
4.2.1 植物對污染水體的修復作用 98
4.2.1.1 植物對懸浮物的吸附、過濾、沉淀作用 98
4.2.1.2 植物對污染物質的吸收作用 99
4.2.1.3 植物對微生物降解的輔助作用 99
4.2.1.4 植物對有害藻類的抑制作用 100
4.2.1.5 森林植被對水體的凈化作用 100
4.2.2 植物對水體污染修復的機制 101
4.2.2.1 植物修復富營養化水體的機制 101
4.2.2.2 植物修復水體中重金屬的機制 103
4.3 植物對污染水環境的響應 104
4.3.1 植物對水體富營養化的響應 104
4.3.1.1 植物生長及形態對富營養化水體的響應 104
4.3.1.2 植物生理生化特性對富營養化水體的響應 104
4.3.2 植物對重金屬水污染的響應 107
4.3.2.1 植物形態結構對水體重金屬污染的響應 107
4.3.2.2 植物光合與呼吸生理對水體重金屬污染的響應 107
4.3.2.3 根系活力對水體重金屬污染的響應 108
4.4 污染水體修復植物資源 108
4.4.1 污染水體修復植物資源的選育 108
4.4.2 主要污染水體修復植物資源 113
5 植物對重金屬污染土壤的修復 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 植物對重金屬污染土壤的修復及其機制 166
5.2.1 重金屬污染土壤修復概述 166
5.2.2 植物對重金屬污染土壤的修復作用 167
5.2.2.1 根際圈促進生物降解作用 167
5.2.2.2 植物對重金屬污染的萃取作用 168
5.2.2.3 植物對重金屬污染的揮發作用 168
5.2.2.4 植物對重金屬污染的穩定作用 168
5.2.3 重金屬污染土壤植物修復機制 169
5.2.3.1 植物根系的生理生態作用 169
5.2.3.2 植物體內的生理代謝活動 171
5.3 植物對土壤重金屬污染的響應 172
5.3.1 植物個體生長發育對重金屬污染的響應 172
5.3.2 植物理化水平對重金屬污染的響應 173
5.3.3 植物細胞水平對重金屬污染的響應 177
5.3.4 植物分子水平對重金屬污染的響應 178
5.4 重金屬污染土壤修復植物資源 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 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 202
5.4.2.2 主要重金屬污染修復大生物量植物資源 205
6 污染水體植物修復模式與工程示范 249
6.1 人工浮島 249
6.1.1人工浮島的構建 249
6.1.2 人工浮島的凈化作用與優勢 250
6.1.3 人工浮島應用實例 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 人工濕地實例 252
6.3 生態溝渠 253
6.3.1 植物的選擇與配置 254
6.3.2 生態溝渠的實踐應用 254
7 重金屬污染土壤植物修復應用及工程示范 255
7.1 重金屬污染土壤植物修復概述 255
7.2 重金屬污染土壤植物修復過程設計 255
7.2.1 修復目標與技術思路的選擇 255
7.2.2 工程實施方案的確定 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 261
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環境修復植物學 節選
1 緒論 1.1 環境修復植物學的基本概念 1.1.1 環境與環境污染 環境（environment）是客體，是與某一主體事物的存在、變化、發展相關的所有其他客體事物的統稱。因此，環境是相對某中心事物而言的，指相對并相關于某項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，構成中心事物的環境（何強，1994）。環境因中心事物的不同而異。對于文學、歷史和社會科學來說，環境是指具體的人周圍的情況和條件。而對生物學來說，環境是指生物周圍的氣候、生態系統、周圍群體和其他種群。根據環境的屬性，通常將其分為自然環境、人工環境和社會環境。自然環境也稱地理環境，是指環繞于人類周圍、未經過人為改造、天然存在的自然因子，是生物個體、種群或群落生存空間自然條件的總和，即無機因子（光、熱、水、土壤、大氣等，或稱為非生物因子）和有機因子（動物、植物、微生物及人類，也稱為生物因子）的總和。自然環境中各種有機因子和無機因子相互作用，形成生物賴以生存的各種各樣的環境條件，也是人類賴以生存和發展的物質基礎。按照環境要素來分類，可以將其分為大氣環境、水環境、地質環境、土壤環境及生物環境，主要是指地球的五大圈——大氣圈、水圈、土圈、巖石圈和生物圈。 環境污染（environmental pollution）是指環境因素受人類生產和生活過程中廢棄物和有害物質的影響，改變了環境原有的性質（如組成成分）或狀態的現象。人們在生產、生活過程中不斷向環境排放過量的污染物質，并超過環境的自凈能力，使環境要素和狀態發生改變、環境質量化，干擾和破壞了生態系統的穩定和人類的正常生活生產條件（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，但工農業生產活動加速了鹽堿、重金屬、殺蟲劑、酸雨和石化產品等有機和無機污染物的釋放。這類污染物絕大部分不能降解而是沉積在環境中。快速過度的累積導致地力退化、森林毀滅、土地沙漠化、生物多樣性喪失，以及與環境退化相關的其他問題，即環境污染*終導致人畜疾病的傳染，生態環境物種多樣性與景觀受損（張艷華，2007）。 環境污染的種類很多，依據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，對人類健康和動植物生長造成危害，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、吸煙產生的煙霧等進入大氣中，潔凈的大氣被有毒有害氣體或懸浮物顆粒污染。有數據顯示，全國500多座城市，空氣質量符合國家一級標準的不到1%，尤其是工業發達地區，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。尤其是SO2氣體在不少工礦區超過了5.0μg/g，酸雨沉降大面積發生，造成土壤和水體酸化，農作物、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，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超過了水體自凈能力，使水中的成分及其性質發生變化，水體環境惡化，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，未經處理的加工業、生活和醫院等場所的廢水隨意排放，導致其鄰近河流變成納污河；農業生產中化肥、農藥的不合理使用，導致鄰近河流等水域生態系統富營養化，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；畜禽養殖廢棄物不經處理直接排放，造成周邊環境（特別是地下水）的污染，湖泊變成蓄污池，水生生物銳減，人畜中毒事件時有發生。 土壤污染（soil contamination）：是指由于土壤中某些有毒有害物質突然升高，超過了土壤的自凈能力，導致土壤的理化性質發生變化，土壤中生物的生命活動受到抑制和破壞，土壤肥力降低，農作物生長發育受阻，產品質量變壞等。例如，采掘業、冶金、交通工業導致地表金屬離子和近地面氮氧化物（NOx）含量增加，農業過量施用化肥、農藥產生農田面源污染，被污染的大氣和水環境污染物*終回歸到土壤，導致土壤被污染等。 由此可見，大氣、水體及土壤環境的污染極大地改變了各類生物生存的界面和空間，導致生物物種減少、自然災害頻繁、疾病流行時常發生。 1.1.2 環境植物與環境植物學 作為生態系統中的初級生產者，植物通過其生命活動捕獲二氧化碳轉化成有機物，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，創造并維持著人類賴以生存的生活環境。因此，環境植物（environmental plant）是指所有能夠吸碳制氧（即吸收 CO2，釋放氧氣）、保土蓄水、維持生態環境穩定，或者能夠促進生態環境更有利于人們工作、生活的植物，如經濟植物（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、防風固沙植物（綠地和風景名勝區的防護植物），以及修復退化或污染生態環境的各類植物。在工業化進程中，植物因其具有特殊的生命活動（光合作用）而成為環境的平衡者，維持著人類與生物賴以生存的生活環境與生態環境的平穩。 生存環境的日益惡化及人類對資源需求的不斷擴大，對生命科學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規律，尤其是植物學知識，才能解決人類所面臨的生存問題。植物在適應多樣化環境的過程中，都發展出了各自獨*的形態結構、生理生化特性、繁殖特點等，構成了地球上種類繁多的植被景觀與生態系統（周云龍，2004），成為人類賴以生存的基礎。因此，常常會看到在不同的環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境條件，植物與環境存在辯證統一的生態關系。一方面是植物個體或群體對不同環境的生態適應或環境對植物的塑造作用，即環境中的各個生態因子都對植物產生影響，使其在生長發育、形態結構、生理功能等方面發生相應的變化；而另一方面則是植物對環境的影響或改造作用，即植物對環境的作用產生各種不同的反應和多種多樣的適應性（繆汝槐，1998）。因此，環境植物學（plant science of environment或environmental phytology）是指研究植物及植物群落與環境相互關系的學科。其中包括研究自然環境中各生態因子對植物及植物群落形態結構、生理生態特性變化的影響，主體是植物個體水平的生理生態學研究，側重于不同環境條件下植物生長發育過程的機制和規律研究，探討植物與環境之間的相互關系和相互作用，是植物生態學的分支學科，主要內容包括側重于環境的實驗植物生態學，以及以生態系統產出為重點的生產生態學（production ecology）。在我國，雖然環境植物學和實驗植物生態學工作涉及方面較廣，但與地植物學相比，環境植物學和實驗植物生態學目前只能說有了良好的開端，尚未形成體系。 1.1.3 污染環境修復植物學 修復（remediation）是工程上的一個概念，是指借助外界作用力使某個受損的特定對象部分或全部恢復到原初狀態的過程。它包括恢復、重建、改建等三個方面的活動。恢復（restoration）是指使部分受損的對象向原初狀態發生改變；重建（reconstruction或 rehabilitate）是指把完全喪失功能的對象恢復至原初水平；改建（renewal）則是指對部分受損的對象進行改善，增加人類所期望的“人造”特點，減少人類不希望的自然特點。因此，環境修復（environmental remediation）是指借助外界的作用力，使環境的某個受損的特定對象部分或全部恢復成為原初狀態。而污染環境修復（remediation of contaminated environment）則是指針對被污染的環境采取物理、化學及生物學技術與措施，使存在于環境中的污染物質濃度減少或毒性降低或完全無害化。常見的修復材料包括不同種類的微生物、動物、植物、非金屬礦物及無機、有機化學藥劑等（楊慧芬和陳淑祥，2008）。而以植物為修復材料對污染或退化環境進行修復就稱為植物修復（phytoremediation）。 在環境科學中，植物監測已成為一門學科，即以植物為分析對象，了解環境污染的狀況和程度、污染物質的成分及其分布，植物起著“感應器”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境已被污染外，還能利用其吸收、降解、揮發、過濾和固定等作用，凈化土壤、水體和空氣中的無機和有機污染物。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，利用植物及其根際圈共存微生物體系的吸收、揮發、降解和轉化作用清除或降低環境中污染物的一門環境污染治理技術稱為植物修復技術（phytoremediation technology），即污染大氣、土壤、水體等環境的“植物療法”。概括地說，就是利用植物治理土壤、大氣和水體污染環境，清除環境中的污染物或是將有毒物質毒性水平降低。具體地說，是利用植物本身特有的利用、分解和轉化污染物的作用，利用植物根系特殊的生態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，提高植物對環境中某些無機和有機污染物的脫毒和分解能力（唐世榮和Wilke，1999）。植物修復技術也就是把一些對污染物具有忍耐力和高累積潛力的植物種植于污染區，利用植物自身的生長代謝或與其根際微生物共同作用，將污染物質吸收、固定或消除，隨后在適當的時間對植物進行收割處理，使被污染的環境恢復到原初狀態的一種原位污染治理技術。該技術可廣泛應用于土壤、大氣和水體污染的治理（楊慧芬和陳淑祥，2008）。由此可見，植物既是環境污染的受害者，也是環境的改造者，在環境保護中起著至關重要的作用。 了解植物在污染環境修復中的生長發育規律，發揮植物凈化優化大氣、水體和土壤環境的特殊功能，有助于更好地利用植物為環境服務。環境修復植物學（plant science of environmental remediation）就是針對退化（污染）環境修復過程中，從植物形態結構、細胞及分子水平研究植物對典型污染物脅迫的形態、生理生化與分子生物學的不同響應，揭示環境污染這種特殊的脅迫因子對植物產生影響的生理生態學機制，以及植物的生態適應性遺傳規律的學科。環境修復植物學是環境植物學的一個分支，也是植物生理生態學在污染或退化環境修復治理中的應用研究。 1.1.4 環境修復植物學的研究內容與任務 環境修復植物學是植物學（或植物生物學）在退化環境修復應用領域的拓展，并與植物分類學、地植物學、植物生理生態學、污染生態學、土壤學、環境化學、環境生態學、植物營養學、分子生物學與基因工程等多學科互相交叉滲透，在多學科交叉點上形成的一門新的環境治理理論與技術。其研究內容是應用植物學及其相鄰或交叉學科的基礎理論與方法、現代科學技術（如基因工程方法與技術），以及各種物理、化學分析技術與方法，以植物對環境的反應為基點，研究典型污染物質對植物形態、生理代謝、遺傳物質的影響和危害，以及植物生長發育和遺傳對環境污染的響應，探討和認識植物對污染環境的適應和植物的微進化過程。其重點研究植物對污染環境的凈化功能、植物對污染環境的修復潛力、植物修復技術的實際應用及植物對環境污染的監測等內容，特別是人類活動干擾和脅迫環境條件下植物對污染環境的適應性的基礎研究與應用基礎研究，為我國的環境安全提供理論依據、戰略決策、示范模式和技術支撐。 1.2 環境修復植物學的研究進展 1.2.1 植物修復概念的提出與發展 植物修復一詞的英文“phytoremediation”來源于希臘語“phyto”（即植物）和拉丁語“
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