CONTENTS/前言

第一篇 重金属超积累植物修复资源

第1章 镉污染土壤超积累植物资源

1 龙葵 Solanum nigrum Linn 004

2 水葱 Schoenoplectus tabernaemontani Linn 008

3 牛膝菊 Galinsogaparviflora Cav 012

4 野筒蓄 Crassocephalum crepidioides (Benth ) S Moore 016

5 稻槎菜 Lapsanastrum apogonoides (Maxim ) Park et K Bremer 020

6 藿香蓟 Ageratum conyzoides Linn 024

7 风花菜 Rorippa globosa (Turcz ) Hayek 028

8 忍冬 Lonicera japonica Thunb 032

9 苋 Amaranthus tricolor Linn 036

10 芸薹 Brassica rapa Linn var oleifera (DC ) Metzg 040

11 蔓长春花 Vinca major Linn 044

12 红果黄鹤菜 Youngia erythrocarpa (Vaniot) Babcock et Stebbins 046

13 猪殃殃 Galium aparine Linn var tenerum (Gren et Godr ) Rchb 050

14 鬼针草 Bidenspilosa Linn 054

15 羽叶鬼针草 Bidens maximowicziana Oett 058

16 厚皮菜 Beta vulgaris Linn var cicla Linn 062

17 紫茉莉 Mirabilis jalapa Linn 066

18 地果 Ficus tikoua Bur 070

19 花叶滇苦菜 Sonchus asper (Linn ) Hill 072

20 万寿菊 Tagetes erecta Linn 076

21 孔雀菊 Tagetespatula Linn 078

第2章 铜污染土壤超积累植物资源

1 甲鸟跖草 Commelina communis Linn 082

2 海州香薷 Elsholtzia splendens Nakai ex F Maekawa 086

3 紫花香薷 Elsholtzia argyi Levl 088

4 蓖麻 Ricinus communis Linn 092

第3章 铬污染土壤超积累植物资源

1 李氏禾 Leersia hexandra Swartz

第4章 锰污染土壤超积累植物资源

1 美洲商陆 Phytolacca americana Linn 104

2 水蓼 Persicaria hydropiper (Linn ) Delarbre 108

3 杠板归 Polygonum perfoliatum Linn 112

4 青葙 Celosia argentea Linn 116

5 木荷 Schima superba Gardn et Champ 120

第5章 锌污染土壤超积累植物资源

1 东南景天 Sedum alfredii Hance 126

第6章 砷污染土壤超积累植物修复资源

1 蜈蚣草 Pteris vittata Linn 132

第7章 铅污染土壤超积累植物资源

1 土荆芥 Dysphania ambrosioides (Linn ) Mosyakin et Clemants 138

2 柳叶箬 Isachne globosa (Thunb ) Kuntze 142

3 白花泡桐 Paulownia fortunei (Seem ) Hemsl 146

第8章 重金属复合污染土壤超积累植物资源

1 钻形紫菀 Symphyotrichum subulatum (Michx ) G L Nesom 152

第二篇 重金属耐性植物修复资源

第9章 镉污染土壤耐性植物修复资源

1 羽衣甘蓝 Brassica oleracea Linn var acephala DC f tricolor Hort 160

2 甘蓝 Brassica oleracea Linn var capitata Linn 164

3 青菜 Brassica chinensis Linn 168

4 白菜 Brassica rapa Linn var glabra Regel 172

5 狼尾草 Pennisetum alopecuroides (Linn ) Spreng 176

6 虉草 Phalaris arundinacea Linn 180

7 白花鬼针草 Bidens pilosa Linn var radiata Sch -Bip 184

8 裸柱菊 Soliva anthemifolia (Juss ) R Br 188

9 白苞蒿 Artemisia lactiflora Wall ex DC 192

10 黄秋英 Cosmos sulphureus Cav 194

11 白车轴草 Trifolium repens Linn 196

12 紫云英 Astragalus sinicus Linn 200

13 大豆 Glycine max (Linn ) Merr 204

14 紫苏 Perilla frutescens (Linn ) Britt 206

15 球序卷耳 Cerastium glomeratum Thuill 210

16 蕺菜 Houttuynia cordata Thunb 214

17 曼陀罗 Datura stramonium Linn 216 目

18 野胡萝卜 Daucus carota Linn 218

19 苦草 Vallisneria natans (Lour ) Hara 222

20 金鱼藻 Ceratophyllum demersum Linn 226

21 木槿 Hibiscus syriacus Linn 228

22 日本珊糊树 Viburnum odoratissimum Ker Gawl 232

23 海桐 Pittosporum tobira (Thunb ) W T Aiton 236

24 桑 Morus alba Linn 240

25 黄蜀葵 Abelmoschus manihot (Linn ) Medicus 244

第10章 铜污染土壤耐性植物修复资源

1 酸模 Rumex acetosa Linn 248

2 头花寥 Persicaria capitata (Buch -Ham ex D Don) H Gross 252

3 羊蹄 Rumex japonicus Houtt 254

4 酸模叶寥 Persicaria lapathifolia (Linn ) Delarbre 258

5 节节草 Equisetum ramosissimum Desf 262

6 井栏边草 Pteris multifida Poir 266

7 蕨 Pteridium aquilinum (Linn ) Kuhn var latiusculum (Desv ) Underw ex Heller 268

8 苎麻 Boehmeria nivea (Linn ) Gaud 270

9 蝇子草 Silene gallica Linn 274

10 无心菜 Arenaria serpyllifolia Linn 278

11 狗尾草 Setaria viridis (Linn ) Beauv 282

12 香根草 Chrysopogon zizanioides (Linn ) Roberty 286

13 白茅 Imperata cylindrica (Linn ) P Beauv 288

14 芒 Miscanthus sinensis Anderss 292

15 荻Miscanthus sacchariflorus (Maxim ) Franch 296

16 芦苇 Phragmites australis (Cav ) Trin ex Steud 298

17 蒲公英 Taraxacum mongolicum Hand -Mazz 302

18 猪毛蒿 Artemisia scoparia Waldst et Kit 306

19 艾 Artemisia argyi H Lev et Vaniot 310

20 菊芋 Helianthus tuberosus Linn 314

21 莲子草 Alternanthera sessilis (Linn ) R Br ex DC 318

22 紫萍 Spirodelapolyrhiza (Linn ) Schleid 322

23 菹草 Potamogeton crispus Linn 326

24 萱草 Hemerocallis fulva (Linn ) Linn 328

25 吉祥草 Reineckia carnea (Andr ) Kunth 332

第11章 铬污染土壤耐性植物资源

1 菰 Zizania latifolia (Griseb ) Turcz ex Stapf 338

2 芦竹 Arundo donax Linn 342

3 硬毛地笋 Lycopus lucidus Turcz var hirtus Regel 346

4 落花生 Arachis hypogaea Linn 350

第12章 锰污染土壤耐性植物资源

1 空心泡 Rubus rosaefolius Smith 356

2 再力花 Thalia dealbata Fraser ex Roscoe 358

3 梭鱼草 Pontederia cordata Linn 362

4 花叶芦竹 Arundo donax ‘ Versicolor ’ 364

5 欧洲夹竹桃 Nerium oleander Linn 366

6 截叶铁扫帚 Lespedeza cuneata (Dum -Cours ) G Don 370

7 荭蓼 Persicaria orientalis (Linn ) Spach 374

8 葛 Pueraria lobata (Willd ) Ohwi 378

9 牡荆 Vitex negundo Linn var cannabifolia (Sieb et Zucc ) Hand -Mazz 382

10 喜旱莲子草 Alternantheraphiloxeroides (Mart ) Griseb 386

11 六月雪 Serissa japonica (Thunb ) Thunb 390

第13章 锌污染土壤耐性或积累植物资源

1 垂盆草 Sedum sarmentosum Bunge 396

2 愉悦蓼 Polygonum jucundum Meisn 398

3 长鬃蓼 Persicaria longiseta (Bruijn) Kitagawa 402

4 野菊 Dendranthema indicum (Linn ) Des Moul 406

5 白花败医 Patrinia villosa (Thunb ) Juss 410

6 大薸 Pistia stratiotes Linn 414

第14章 砷污染土壤耐性或积累植物资源

1 五节芒 Miscanthusfloridulus (Lab ) Warb ex Schum et Laut 418

2 儒米团 Gonostegia hirta (Blume) Miq 422

3 过路黄 Lysimachia christinae Hance 426

4 大吴风草 Farfugium japonicum (Linn ) Kitam 430

第15章 铅污染土壤耐性植物资源

1 类芦 Neyraudia reynaudiana (Kunth) Keng ex A S Hitchc 436

2 苇状羊茅 Festuca arundinacea Schreb 440

3 双穗雀稗 Paspalum paspaloides (Michx ) Scribn 444

4 黑麦草 Lolium perenne Linn 446

5 毛竹 Phyllostachys edulis (Carriere) J Houz 450

6 香附子 Cyperus rotundus Linn 454

7 紫罗兰 Matthiola incana (Linn ) W T Aiton 458

8 白背黄花稔 Sida rhombifolia Linn 460

9 瓜叶菊 Pericallis hybrida B Nord 464

10 黑藻 HydrUla verticillata (Linn f ) Royle 468

11 凤目艮蓝 Eichhornia crassipes (Mart ) Solms 470

12 鸢尾 Iris tectorum Maxim 472 目

13 藜 Chenopodium album Linn 476

14 复羽叶栾树 Koelreuteria bipinnata Laxm 480 录

第16章 汞污染土壤耐性植物资源

1 垂柳 Salix babylonica Linn 486

2 金丝垂柳 Salix alba ‘Tristis' 490

3 旱柳 Salix matsudana Koidz 494

4 水莎草 Juncellus serotinus (Rottb ) C B Clarke 496

5 旱稗 Echinochloa crusgalli (Linn ) P Beauv 500

6 互花米草 Spartina alterniflora Lois 502

7 溲疏 Deutzia scabra Thunb 504

8 珙桐 Davidia involucrate Baill 508

9 牵牛 Ipomoea nil (Linn ) Roth 510

第17章 其他重金属污染土壤耐性植物资源

1 芒萁 Dicranopteris linearis (Burm f ) Underw 516

第三篇 重金属潜在植物修复资源

第18章 潜在超积累植物修复资源

1 天胡荽 Hydrocotyle sibthorpioides Lam 524

2 苦蘵 Physalis angulata Linn 526

3 半边莲 Lobelia chinensis Lour 530

4 鳢肠 Ecliptaprostrata (Linn ) Linn 532

5 苍耳 Xanthium strumarium Linn 536

6 野艾蒿 Artemisia lavandulaefolia DC 538

7 玉蜀黍 Zea mays Linn 542

8 构树 Broussonetiapapyrifera (Linn ) L，Her ex Vent 546

9 加杨 Populus x canadensis Moench 550

10 珠芽景天 Sedum bulbiferum Makino 554

11 四芒景天 Sedum tetractinum Frod 556

12 荠 Capsella bursa-pastoris (Linn ) Medik 558

13 杨梅Myrica rubra (Lour ) Sieb et Zucc 562

14 向日葵 Helianthus annuus Linn 566

15 百日菊 Zinnia elegans Jacq 568

16 美女樱 Verbena hybrida Voss 570

17 薄荷 Mentha canadensis Linn 572

18 两歧飘拂草 Fimbristylis dichotoma (Linn ) Vahl 574

19 斑矛 Saccharum arundinaceum Retz 578

20 细毛鸭嘴草 Ischaemum ciliare Retz 582

21 渐尖毛蕨 Cyclosorus acuminatus (Houtt ) Nakai 586

22 狗牙根 Cynodon dactylon (Linn ) Pers 590

23 早熟禾 Poa annua Linn 594

24 小飞蓬 Erigeron canadensis (Linn ) Cronq 596

25 刺儿菜 Cirsium arvense (Linn ) Scop 600

第19章 重金属污染区块原生态重要植物资源

1 山胡椒 Lindera glauca (Sieb et Zucc ) Bl 606

2 盐肤木 Rhus chinensis Mill 610

3 乌桕 Triadica sebifera (Linn ) Small 614

4 银合欢 Leucaena leucocephala (Lam ) de Wit 616

5 麻栎 Quercus acutissima Carr 620

6 江南桤木 Alnus trabeculosa Hand -Mazz 624

7 邻近风轮菜 Clinopodium confine (Hance) O Ktze 628

8 鹅肠菜 Myosoton aquaticum (Linn ) Moench 630

9 扬子毛茛 Ranunculus sieboldii Miq 634

10 葡茎通泉草 Mazus miquelii Makino 636

11 车前 Plantago asiatica Linn 640

12 月季花 Rosa chinensis Jacq 644

13 红叶石楠Photinia x fraseri ‘Red Robin， 648

14 红花继木 Lorpetalum chinense (R Br ) Oliv var rubrum Yieh 652

15 冬青 Ilex chinensis Sims 656

16 杜鹃 Rhododendron simsii Planch 660

17 矛叶草草 Arthraxon lanceolatus (Roxb ) Hochst 662

18 小叶冷水花 Pilea microphylla (Linn ) Liebm 666

19 飞扬草 Euphorbia hirta Linn 668

20 牛筋草 Eleusine indica (Linn ) Gaertn 672

21 碎米莎草 Cyperus iria Linn 676

22 刺苋 Amaranthus spinosus Linn 680

23 野甘草 Scoparia dulcis Linn 682

24 白羊草 Bothriochloa ischaemum (Linn ) Keng 686

25 红根草 Lysimachiafortunei Maxim 690

第四篇 植物修复资源应用

第20章 重金属污染土壤应用的植物修复资源

1 八宝 Hylotelephium erythrostictum (Miq ) H Ohba 698

2 巨菌草 Pennisetum giganteum Z X Lin 702

3 枇杷 Eriobotrya japonica (Thunb ) Lindl 706

4 柑橘 Citrus reticulata Blanco 710

5 毛泡桐 Paulownia tomentosa (Thunb ) Steud 714

6 榔榆 Ulmus parvifolia Jacq 716 目

7 冬青卫矛 Euonymus japonicus Thunb 720

8 荷花玉兰 Magnolia grandiflora Linn 724 录

附表

附表1镉污染土壤可选用的植物修复资源 728

附表2铜污染土壤可选用的植物修复资源 730

附表3铬污染土壤或水域可选用的植物修复资源 731

附表4铅污染土壤或水域可选用的植物修复资源 731

附表5锰污染土壤或水域可选用的植物修复资源 732

附表6锌污染土壤或水域可选用的植物修复资源 732

附表7砷污染土壤或水域可选用的植物修复资源 732

附表8汞污染土壤或水域可选用的植物修复资源 733

附表9重金属复合污染土壤或水域可选用的植物修复资源 733

索引

拉丁名索引 734

中文名索引 737 2100433B

本书介绍了200多种污染土壤的植物修复资源，重点从中文名、拉丁学名、中文异名、英文名、分类地位、形态学鉴别特征、生物学特性、生境特征、分布状况、传播扩散特性、修复特性等11项内容介绍了污染土壤修复植物的基本情况和应用前景，每种物种都配有不同生育期的原色图谱。

植物修复具有成本低、不破坏土壤和河流生态环境、不引起二次污染等优点。自20世纪90年代以来，植物修复成为环境污染治理研究领域的一个前沿性课题。

植物修复过程中可以具体分为5种：

phytoextraction植物提取修复

phytovolatilization植物挥发修复

phytostabilisation植物固定修复

phytotransformation植物转化修复

rhizosphere bioremediation根圈的植物修复技术

植物修复植物提取修复

又称植物萃取技术，种植一些特殊植物，利用其根系吸收污染土壤中的有毒有害物质并运移至植物地上部，通过收割地上部物质带走土壤中污染物的一种方法。植物提取作用是目前研究最多，最有发展前景的方法。该技术利用的是一些对重金属具有较强忍耐和富集能力的特殊植物。要求所用植物具有生物量大、生长快和抗病虫害能力强的特点，并具备对多种重金属较强的富集能力。此方法的关键在于寻找合适的超富集植物和诱导出超级富集体。

植物修复植物挥发修复

通过植物蒸发作用将挥发性化合物或者新陈代谢产物释放到大气的过程。羟基是光化学循环中形成的一种氧化剂，地下环境中许多难处理的有机化合物进入大气后可很快与羟基氢氧基产生化学反应。然而，将污染物从土壤或地下水转移到大气中并不容易。植物中的硝酸盐还原酶和树胶氧化酶可分解药废弃物如TNT，并将降解后的环形结构物结合到新的植物组织或有机碎片中，成为有机物质的组成部分，从而达到去毒的目的。去毒机制是将母体化合物转化为无植物毒性的新陈代谢产物存在植物器官中。对酶作用途径和产物的深入研究无疑会丰富和发展现有的植物修复理论。

植物修复植物固定修复

原理：利用植物根际的一些特殊物质使土壤中的污染物转化为相对无害物质的一种方法。

植物在植物稳定中主要有两种功能：

1.保护污染土壤不受侵蚀，减少土壤渗漏来防止金属污染物的淋移;

2.通过金属根部的积累和沉淀或根表吸持来加强土壤中污染物的固定。

应用植物稳定原理修复污染土壤应尽量防止植物吸收有害元素，以防止昆虫、草食动物及牛、羊等牲畜在这些地方觅食后可能会对食物链带来的污染。

然而植物稳定作用并没有将环境中的重金属离子去除，只是暂时将其固定，使其对环境中的生物不产生毒害作用，但并没有彻底解决环境中的重金属污染问题。如果环境条件发生变化，重金属的生物可利用性可能又会发生改变。因此，植物固定不是一个很理想的修复方法。

植物修复植物转化修复

原理：植物转化也称植物降解(Phytodegradation)，指通过植物体内的新陈代谢作用将吸收的污染物进行分解，或者通过植物分泌出的化合物（比如酶）的作用对植物外部的污染物进行分解。植物转化技术使用于疏水性适中的污染物，如BTEX，TCE，TNT等军用排废.对于疏水性非常强的污染物，由于其会紧密结合在根系表面和土壤中，从而无法发生运移.对于这类污染物，更适合采用之后提到的植物固定和植物辅助生物修复技术来治理。

植物修复根圈的植物修复技术

又称植物刺激技术、植物辅助修复技术，或根圈降解技术。

原理：通过植物的吸收促进某些重金属转移为可挥发态，挥发出土壤和植物表面，达到治理土壤重金属污染的目的。有些元素如Se、As和Hg通过甲基化挥发，大大减轻土壤的重金属污染。如B.Juncea能使土壤中的Se以甲基硒的形式挥发去除。

还有的研究表明烟草能使毒性大的二价汞转化为气态的零价汞。Rugh等将细菌的汞还原酶基因转入Arabidopsistfialiana中，发现该植物对HgCl2的抗性和将Hg2 还原为Hg的能力明显增强。这一方法只适用于挥发性污染物，植物挥发要求被转化后的物质毒性要小于转化前的污染物质，以减轻环境害。由于这一方法只适用于挥发性污染物，应用范围很小，并且将污染物转移到大气和（或）异地土壤中对人类和生物又一定的风险，因此，它的应用将受到限制。

土壤重金属污染的治理不仅是重要的环境问题，也是重要的社会经济问题。植物修复技术是治理土壤重金属污染的重要手段，以成本低、操作简单、绿色环保等优点而倍受青睐。《重金属污染土壤的植物修复技术研究》著者张学洪、刘杰和朱义年首次在中国境内发现了重金属铬超富集植物——李氏禾（Leersia hexandra Swanz），并在国内首先开展了重金属铬污染土壤修复技术研究。《重金属污染土壤的植物修复技术研究》阐明了李氏禾对铬的富集特征及相关机制；在获得李氏禾铬富集特征及相关机制的基础上开展其应用人工湿地的开发与应用研究，为今后李氏禾人工湿地处理重金属废水的工程应用提供有用的理论和技术依据，以促进人工湿地处理电镀废水技术在我国的推广应用。

《重金属污染土壤的植物修复技术研究》可作为环境类专业本科学生及研究生的参考书，也可供科研工作者、工程技术人员以及高等院校教师参考。

世界上大多数的工业国家都面临严重的重金属污染问题，因此开发有效的植物修复法，清除环境中的过量重金属已是刻不容缓的事情。人们平时看到的极不起眼的植物可以生长在重金属污染的土地上，且扮演超级清道夫的角色，环境逆境来临时，唯有透过生物多样性的维护，才能确保生物生生不息及地球的永续发展。

美国纽泽西州利用植物修复的方法，把一处因制造电池而导致铅污染的土地复育成功。透过了解植物在重金属环境下的生存策略，有助于人类利用生物科技制造出可以大量吸收重金属的植物。阿拉伯芥与水稻两种模式植物的基因密码已完成定序，加上目前已开发出的生物芯片，未来将有助于研究人员寻找植物中受重金属诱导而表现的基因。此外藉由大规模搜寻阿拉伯芥突变株中被破坏的每一个别基因，也可使研究人员真正了解究竟那些基因与植物在重金属逆境下的生长有关。当然从其它模式生物如细菌及酵母菌，甚至高等哺乳动物系统所获得的信息也是很有帮助的。

基本上可以有效清除重金属污染的植物，最好须有下列特征：生长快速、根系能深植土壤、容易收割、能够容忍并累积多样化重金属。藉由这些分子生物学的方法所得到的结果，除了有助于人们了解植物在重金属逆境下的生存策略外，未来也可应用于生物科技产业，帮助人们开发可大量累积重金属的植物新品种，供作植物修复用。

有关植物修复的研究工作，主要是以下述两种策略进行，首先是藉由在植物体中大量表现，已存在于体内且和聚积重金属有关的单一基因，促使植物累积重金属的能力增强。另一种方法则是将一整套外来的，参与重金属代谢、吸收及累积途径的所有酵素，利用基因转殖的方式送进植物体内。

藉由生物科技的兴起，科学家将能利用基因转殖的方式，在植物中导入和重金属耐受性与聚积性有关的基因，创造出可抵抗且累积多种重金属的转殖植物，供作植物修复用，以解决目前工业国家中严重的重金属污染问题。当然，未来实际应用这些转殖植物，来净化遭重金属污染土地的同时，仍需谨慎评估基因改良植物对生态环境的冲击。

目前已经有许多利用基因转殖技术成功生产抗重金属植物的例子，例如以色列的研究人员在烟草中加入具输送功能的基因（transporter），使烟草可以生长在含有高浓度镍的环境下。另外西班牙的研究人员则在阿拉伯芥中转殖可以受镉诱发，进而影响植物体内谷胱甘肽（glutathione）浓度的基因，结果发现转殖植株可以生长在含高浓度镉的环境下，并且将镉累积在叶片中。

在日本及新西兰，有研究人员把一些受铝诱发的基因送进植物体内表现，结果确实可使转殖植物生存在高浓度铝的土壤中。到了2003年，美国的研究人员更把细菌中抗镉的基因转殖入植物体内来加以表现，结果同样可以产生抵抗并累积高浓度镉的植株。因此，除了利用天然的重金属高聚积植物进行植物修复外，基因转殖植物将是未来植物修复工作的明日之星。

植物修复在中国，从1999年开始，在国家“863”计划、“973”计划和国家自然科学基金重点项目的支持下，地理科学与资源研究所环境修复中心研究员陈同斌带领的研究组筛选出一种砷超富集植物，解决了砷污染土地植物修复技术中的一系列关键难题，在国际上建立了第一个砷污染土地的植物修复示范工程，并先后在广西河池和云南红河州开始推广应用。此外关于水体污染植物修复技术（漂浮植物修复技术）的研究工作也在推行之中。