土壤作为生态系统的核心载体，是维系人类生存与发展的物质基础。然而，随着工业化进程的加速，土壤重金属污染问题日益凸显，其中矿产资源开发引发的土壤重金属累积已成为制约区域生态安全和农业可持续发展的瓶颈。采煤迹地作为典型的重金属污染场地，其土壤中的镉、铅、铜等重金属通过地表径流、大气扬尘等途径向下游和周边扩散，不仅破坏土壤结构、降低土壤肥力，更会通过食物链富集威胁人类健康，对生态系统构成多重压力。因此，开展土壤重金属污染的生物安全评估与修复技术研究，对于污染场地的治理修复、生态功能的恢复重建以及区域可持续发展具有重要的理论价值和实践意义。基于上述背景，本书以采煤迹地为研究场地，聚焦土壤重金属污染问题，系统整合了近年来在污染评估、风险预警与生物修复领域的研究成果，旨在为相关科研工作者、环境治理工程师及高校师生提供一套兼具科学性与实用性的参考资料。本书共分为8章，各章节既独立成篇又相互关联，形成完整的技术体系：第1章阐述了采煤迹地土壤重金属污染的现状、危害及研究意义，为全书奠定理论基础；第2章介绍了土壤重金属污染的监测方法与评价模型，包括单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法等；第3章重点分析了重金属通过食物链对人体健康的潜在威胁，建立了健康风险评估框架；第4章探讨了重金属污染对水生生物的毒性效应及生物监测技术；第5章揭示了重金属对土壤养分与酶活性的影响机制；第6章筛选出适用于污染土壤修复的耐性植物资源；第7章阐述了根际微生物对重金属的耐受机制及生物修复潜力；第8章介绍了生物炭等材料在重金属污染土壤修复中的应用方法与效果。本书由重庆文理学院刘菊梅、蒋山泉、彭琴、司万童等著。具体分工为：司万童撰写第1章，蒋山泉撰写第2～5章，刘菊梅撰写第6、7章，彭琴撰写第8章。付聪（重庆环科源博达环保科技有限公司），李强（重庆文理学院）、唐渊哲（重庆文理学院）参与书稿整理，并参与了部分章节的插图绘制工作。全书由刘菊梅、蒋山泉、司万童、周雨杉（重庆文理学院）共同校稿，确保内容的准确性与严谨性。本书的出版得益于多方支持：感谢重庆文理学院环境科学重庆市重点学科和国家一流专业建设点经费资助，为研究工作的开展提供了重要保障；感谢重庆市自然科学基金面上项目（CSTB2025NSCQ?GPX1105）、重庆市教委科学技术研究项目（KJQN202401307、KJQN202301313）的资助，使相关研究成果得以顺利转化；感谢化学工业出版社各位工作人员的精心编辑与指导，从选题策划到内容打磨全程给予专业支持，确保了本书的出版质量。由于土壤重金属污染修复领域研究进展迅速，加之著者水平有限，书中难免存在疏漏与不足之处，恳请读者批评指正，以期在后续研究中不断完善。

著者2025年10月

本书聚焦土壤重金属污染，整合了污染评估、风险预警与生物修复技术等领域的研究成果。书中首先通过解析污染程度及空间分布，评估其通过食物链对人群的健康风险；进而探究了对水生生物的毒性效应，分析了植被恢复对根际土壤的影响；最后介绍了土著富集植物筛选、根际微生物耐受机制及生物炭对重金属污染土壤的修复效果。全书结合重庆某矿区进行实证研究，理论与实践结合，可为资源与环境领域科研、工程技术人员及高校相关师生提供参考，助力土壤重金属污染监控与生态修复。

刘菊梅，博士（后），副教授，重庆文理学院硕士研究生导师，重庆市环境司法鉴定专家，重庆市环境科技专家库成员。主要从事湿地植物根际碳、氮循环相关的功能微生物菌群分布及其环境功能性等研究。承担环境微生物学、环境科学专业英语等课程教学任务，主持主研省级和校级教改项目共3项，发表教研教改论文6篇，出版教材1部。主持完成国家基金青年基金项目1项，主持省部级科研项目、横向项目10余项，发表学术论文70余篇，获发明专利2件，出版学术专著3部。

第1章 绪论11.1废水排放导致的土壤污染问题11.2固废排放导致的土壤污染问题21.3土壤污染导致的粮食安全问题21.4采矿迹地遗留的环境污染问题31.5土壤污染评估与生物修复技术3

第2章 土壤重金属污染程度及其特征42.1研究样地与样点布设52.2土壤指标与测量方法52.3污染程度评价方法62.3.1单因子污染指数法62.3.2内梅罗综合污染指数法62.3.3污染负荷指数法62.3.4地积累指数法72.4土壤养分状况82.5土壤重金属含量水平82.6土壤重金属污染程度评价9

第3章 农田重金属污染与人群健康风险123.1研究样地与样品采集133.1.1作物盆栽试验供试土样采集133.1.2农田原位蔬菜及其根际土采集143.2土壤重金属污染对农作物的毒性效应研究143.2.1供试土壤中不同形态重金属含量测定153.2.2盆栽实验设计193.2.3作物测定指标与方法193.2.4重金属污染对盆栽三种作物的毒性效应223.3重金属污染的生态风险评价293.3.1重金属含量的测定293.3.2生态风险指数法293.4食用蔬菜的人群健康风险评价303.4.1健康风险评价方法303.4.2原位蔬菜根际土壤重金属含量与污染程度303.4.3蔬菜根际土壤潜在生态风险评价313.4.4蔬菜可食用部分重金属含量与单因子污染指数323.4.5蔬菜可食用部分的重金属BCF值343.4.6蔬菜食用的人群健康风险评价343.4.7土壤污染生态风险与人体健康风险评价讨论34

第4章 土壤重金属迁移对水生生物的毒性作用与生物监测384.1样点设置和样品采集404.2沉积物浸出两栖类染毒实验设计与指标分析414.3水体沉积物重金属污染评价424.4沉积物重金属污染对蝌蚪和泥鳅的毒性效应424.5综合生物指数对沉积物污染的响应与指示454.6沉积物重金属污染程度及其生物监测讨论464.7未来的研究方向48

第5章 污染场地植被恢复的根际效应及其对土壤肥力和酶活性的影响505.1样品的采集与指标测定方法515.1.1样品的采集与预处理方法515.1.2土壤基本理化性质、养分含量和土壤酶活性测定方法515.1.3根际效应分析方法525.2土壤三类指标水平及其相互关系分析525.2.1土壤酶活性分析535.2.2根际效应分析535.2.3土壤酶活性和土壤养分的关系分析555.2.4根际效应对土壤养分和土壤酶活性的影响565.2.5土壤酶活性和土壤养分的关系57

第6章 重金属耐性植物的筛选596.1样品采集与预处理606.2土壤和植物重金属累积评价方法606.2.1富集系数法606.2.2转运系数法606.3复垦区土壤重金属污染程度评价616.4植物各组织对重金属的富集和转运能力分析636.4.1植物组织重金属含量分析636.4.2植物组织对重金属的富集能力分析656.4.3三种植物对重金属的转运能力分析696.4.4小结69

第7章 矿区植物根际微生物对重金属的耐受性707.1样地布设与样品采集717.2分子生物学分析方法727.2.1微生物宏基因组DNA提取方法727.2.2高通量测序技术737.2.3克隆文库构建方法757.2.4变性梯度凝胶电泳技术787.2.5定量PCR技术837.3重金属耐性细菌、真菌、酵母菌分离鉴定857.3.1菌株分离857.3.2菌种分子鉴定857.3.3环境因子对菌株生长的影响857.3.4检测重金属胁迫下菌株的生长情况867.3.5最小抑菌浓度的计算867.3.6菌株耐金属性质的检测867.3.7耐性机理研究877.4重金属耐性微生物的促植物生长特性研究方法897.4.1固氮能力的筛选和测定897.4.2溶磷菌株的筛选907.4.3产铁载体菌株的筛选907.4.4产吲哚乙酸（IAA）菌株的筛选907.5煤矿复垦中土壤重金属含量监测与评价907.6煤矿复垦中根际微生物群落结构和特征分析927.6.1细菌群落结构937.6.2真菌群落结构937.6.3古菌群落结构957.7煤矿区根际土细菌、真菌的分离、鉴定987.8耐性菌株对重金属的吸附特征研究1017.8.1菌株在单金属胁迫下的吸附特征1017.8.2菌株在双金属胁迫下的吸附特征1087.9根际微生物对重金属的响应机理探讨1117.10重金属耐性微生物的促植物生长特性1147.10.1耐性细菌的促植物生长特性1147.10.2耐性霉菌的促植物生长特性1187.10.3耐性酵母菌的促植物生长特性122

第8章 生物炭对重金属污染土壤的修复1268.1土壤准备与表征1288.2生物炭制备与表征1288.3土壤老化培养1288.4土壤理化性质分析1288.5生物炭性质分析1298.6生物炭改良对土壤性质的影响1308.7活性炭改良对土壤中Cu和Pb迁移率的影响1328.7.1土壤中生物可利用Cu和Pb1328.7.2土壤中Cu和Pb形态的分布1338.8生物炭改良土壤的机制与启示1348.9生物炭改良土壤的工程化应用瓶颈136

参考文献137