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河流生態系統診斷與修復——以西安灃河為例 版權信息
- ISBN：9787030713421
- 條形碼：9787030713421 ; 978-7-03-071342-1
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
河流生態系統診斷與修復——以西安灃河為例 內容簡介
本書針對我國河流面臨的水污染和生態退化等問題，以西安灃河為例，論述了河流生態系基本理論，河流生態系統診斷方包括水質評價、面源污染識別、沉積物和底棲生物調查評價、河流代謝功能和健康評價，在綜合診斷的基礎上，提出了河流生態系統修復的總體框架，論述了灃河流域分散農村生活污水和社（園）區生活污水的處理模式與技術，垃圾處理與資源化技術，河流水質生物-生態強化凈化技術，河流沉積物修復與資源化技術以及河岸帶生態恢復技術。本書提出了河流生態系統診斷到生態修復的系統性思路和方法，可為河流水污染控制、生態修復和河流管理提供參考。
河流生態系統診斷與修復——以西安灃河為例 目錄
目錄
上篇 河流生態系統診斷與評價
第1章 河流生態系統基本理論 3
1.1 河流生態系統基本概念 3
1.2 河流生態系統結構與功能 3
1.2.1 河流生態系統結構 3
1.2.2 河流生態系統功能 4
1.2.3 河流生態系統模型 5
1.3 河流生態系統基本要素 7
1.3.1 水文過程 7
1.3.2 地貌過程 8
1.3.3 物理化學過程 8
1.3.4 生物群落 9
第2章 河流面源污染識別與解析 11
2.1 面源污染關鍵源區識別 11
2.1.1 識別區域 11
2.1.2 識別方法 13
2.1.3 數據庫建立 13
2.1.4 識別結果 16
2.1.5 措施模擬 26
2.2 河流水體氮素來源解析 29
2.2.1 不同污染源氮同位素組成 29
2.2.2 枯水季節氮同位素組成 31
2.2.3 豐水季節氮同位素組成 32
2.3 流域農業氮素運移規律 34
2.3.1 灌溉施肥氮素運移轉化特性 34
2.3.2 施肥方式下農田土壤氮素運移特性 38
2.3.3 不同肥料處理土壤硝氮遷移轉化特性 43
2.3.4 PAM影響坡耕地坡面水分入滲及氮素遷移 48
第3章 河流水質對污染源的響應 55
3.1 流域水質特征 55
3.1.1 枯水期灃河水質特征 55
3.1.2 豐水期灃河水質特征 60
3.2 河流污染特征分析 62
3.2.1 污染源分析 62
3.2.2 污染物參數率定和驗證 66
3.2.3 污染負荷估算與分析 69
3.2.4 非點源負荷時空變化規律 72
3.3 河流水質水量耦合模擬 78
3.3.1 流域水污染控制情景設置 78
3.3.2 各種污染控制措施效果評估 80
3.4 水污染綜合治理對策 82
3.4.1 水環境治理總結 82
3.4.2 水環境長效保障措施 83
第4章 河流生物群落結構分析 85
4.1 河流底棲生物群落結構評價 85
4.1.1 底棲生物群落結構 85
4.1.2 底棲生物評價指數 86
4.1.3 底棲生物指數評價結果 90
4.2 河流水體氮循環細菌群落特征 91
4.2.1 氮循環細菌基因特征 91
4.2.2 氮循環微生物基因特征 94
4.2.3 水體氮循環菌群特征 97
4.3 河流氮循環微生物與水質相關性分析 103
4.3.1 枯水期相關性分析 103
4.3.2 豐水期相關性分析 109
4.3.3 水質相關性分析 114
第5章 河流代謝功能評價 118
5.1 河流代謝概念與理論 118
5.1.1 河流代謝概念 118
5.1.2 研究理論基礎 119
5.2 河流代謝計算方法 120
5.2.1 河流代謝計算原理 120
5.2.2 河流代謝計算步驟 121
5.3 河流代謝計算結果 123
5.3.1 溶解氧數據獲取 123
5.3.2 溶解氧變化分析 124
5.3.3 河流代謝分析 126
5.4 基于河流代謝的河流健康評價 126
下篇 河流生態系統修復
第6章 河流生態系統修復技術體系 131
6.1 河流生態修復定義 131
6.2 河流生態修復原則 132
6.3 河流生態修復技術體系 132
第7章 河流污染源控制 135
7.1 分散型農村污水處理與再生利用 135
7.1.1 農村生活污水概況 135
7.1.2 處理技術與再生利用 137
7.2 社（園）區生活污水處理與再生利用 157
7.2.1 社（園）區生活污水概況 157
7.2.2 處理技術與再生利用 158
7.3 河流沉積物修復與資源化 187
7.3.1 污染底泥環保疏浚與原位固化 187
7.3.2 底泥無害化處理與資源化利用 192
7.3.3 底泥重金屬富集植物篩選 200
第8章 水質生物-生態強化凈化 205
8.1 人工濕地生態凈化 205
8.1.1 概述 205
8.1.2 構建內容及方法 206
8.1.3 人工濕地影響因素 207
8.2 河流促流凈水技術 230
8.2.1 基礎數據構建 230
8.2.2 模型選取及建立 236
8.2.3 典型河段促流凈水效果 241
第9章 河岸帶構建與生態修復 255
9.1 植被過濾帶凈化 255
9.1.1 植被過濾帶概述 255
9.1.2 凈化機理 255
9.1.3 影響因素 257
9.1.4 凈化效果 273
9.1.5 規劃設計模型模擬 281
9.1.6 凈化效益分析 290
9.2 河岸帶構建 290
9.2.1 河岸帶構建原則 290
9.2.2 河岸帶指標評價體系 291
9.2.3 河岸帶構建技術 293
第10章 河流監測、評估與管理 297
10.1 河流生態監測 297
10.1.1 生態監測方法 297
10.1.2 生態監測指標 297
10.2 河流健康評價 302
10.2.1 河流健康評價方法 303
10.2.2 河流健康評價指標體系 305
10.2.3 綜合評價方法 311
10.3 河流管理 313
10.3.1 河流管理理念 313
10.3.2 河流適應性管理特征 317
10.3.3 河流適應性管理方法 318
參考文獻 319
上篇 河流生態系統診斷與評價
第1章 河流生態系統基本理論 3
1.1 河流生態系統基本概念 3
1.2 河流生態系統結構與功能 3
1.2.1 河流生態系統結構 3
1.2.2 河流生態系統功能 4
1.2.3 河流生態系統模型 5
1.3 河流生態系統基本要素 7
1.3.1 水文過程 7
1.3.2 地貌過程 8
1.3.3 物理化學過程 8
1.3.4 生物群落 9
第2章 河流面源污染識別與解析 11
2.1 面源污染關鍵源區識別 11
2.1.1 識別區域 11
2.1.2 識別方法 13
2.1.3 數據庫建立 13
2.1.4 識別結果 16
2.1.5 措施模擬 26
2.2 河流水體氮素來源解析 29
2.2.1 不同污染源氮同位素組成 29
2.2.2 枯水季節氮同位素組成 31
2.2.3 豐水季節氮同位素組成 32
2.3 流域農業氮素運移規律 34
2.3.1 灌溉施肥氮素運移轉化特性 34
2.3.2 施肥方式下農田土壤氮素運移特性 38
2.3.3 不同肥料處理土壤硝氮遷移轉化特性 43
2.3.4 PAM影響坡耕地坡面水分入滲及氮素遷移 48
第3章 河流水質對污染源的響應 55
3.1 流域水質特征 55
3.1.1 枯水期灃河水質特征 55
3.1.2 豐水期灃河水質特征 60
3.2 河流污染特征分析 62
3.2.1 污染源分析 62
3.2.2 污染物參數率定和驗證 66
3.2.3 污染負荷估算與分析 69
3.2.4 非點源負荷時空變化規律 72
3.3 河流水質水量耦合模擬 78
3.3.1 流域水污染控制情景設置 78
3.3.2 各種污染控制措施效果評估 80
3.4 水污染綜合治理對策 82
3.4.1 水環境治理總結 82
3.4.2 水環境長效保障措施 83
第4章 河流生物群落結構分析 85
4.1 河流底棲生物群落結構評價 85
4.1.1 底棲生物群落結構 85
4.1.2 底棲生物評價指數 86
4.1.3 底棲生物指數評價結果 90
4.2 河流水體氮循環細菌群落特征 91
4.2.1 氮循環細菌基因特征 91
4.2.2 氮循環微生物基因特征 94
4.2.3 水體氮循環菌群特征 97
4.3 河流氮循環微生物與水質相關性分析 103
4.3.1 枯水期相關性分析 103
4.3.2 豐水期相關性分析 109
4.3.3 水質相關性分析 114
第5章 河流代謝功能評價 118
5.1 河流代謝概念與理論 118
5.1.1 河流代謝概念 118
5.1.2 研究理論基礎 119
5.2 河流代謝計算方法 120
5.2.1 河流代謝計算原理 120
5.2.2 河流代謝計算步驟 121
5.3 河流代謝計算結果 123
5.3.1 溶解氧數據獲取 123
5.3.2 溶解氧變化分析 124
5.3.3 河流代謝分析 126
5.4 基于河流代謝的河流健康評價 126
下篇 河流生態系統修復
第6章 河流生態系統修復技術體系 131
6.1 河流生態修復定義 131
6.2 河流生態修復原則 132
6.3 河流生態修復技術體系 132
第7章 河流污染源控制 135
7.1 分散型農村污水處理與再生利用 135
7.1.1 農村生活污水概況 135
7.1.2 處理技術與再生利用 137
7.2 社（園）區生活污水處理與再生利用 157
7.2.1 社（園）區生活污水概況 157
7.2.2 處理技術與再生利用 158
7.3 河流沉積物修復與資源化 187
7.3.1 污染底泥環保疏浚與原位固化 187
7.3.2 底泥無害化處理與資源化利用 192
7.3.3 底泥重金屬富集植物篩選 200
第8章 水質生物-生態強化凈化 205
8.1 人工濕地生態凈化 205
8.1.1 概述 205
8.1.2 構建內容及方法 206
8.1.3 人工濕地影響因素 207
8.2 河流促流凈水技術 230
8.2.1 基礎數據構建 230
8.2.2 模型選取及建立 236
8.2.3 典型河段促流凈水效果 241
第9章 河岸帶構建與生態修復 255
9.1 植被過濾帶凈化 255
9.1.1 植被過濾帶概述 255
9.1.2 凈化機理 255
9.1.3 影響因素 257
9.1.4 凈化效果 273
9.1.5 規劃設計模型模擬 281
9.1.6 凈化效益分析 290
9.2 河岸帶構建 290
9.2.1 河岸帶構建原則 290
9.2.2 河岸帶指標評價體系 291
9.2.3 河岸帶構建技術 293
第10章 河流監測、評估與管理 297
10.1 河流生態監測 297
10.1.1 生態監測方法 297
10.1.2 生態監測指標 297
10.2 河流健康評價 302
10.2.1 河流健康評價方法 303
10.2.2 河流健康評價指標體系 305
10.2.3 綜合評價方法 311
10.3 河流管理 313
10.3.1 河流管理理念 313
10.3.2 河流適應性管理特征 317
10.3.3 河流適應性管理方法 318
參考文獻 319
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河流生態系統診斷與修復——以西安灃河為例 節選
上篇 河流生態系統診斷與評價 第1章 河流生態系統基本理論 1.1 河流生態系統基本概念 河流是地球上水文循環的重要途徑，是自然界*重要的生態系統之一。河流生態系統由水體本身、水生群落和周圍環境組成，是一個具有特殊結構和功能的動態平衡系統，各個生態系統間，尤其是陸地和水域，它們之間的能量流動和物質傳輸是通過河流系統得以實現的。河流生態系統具有自我保護、自我維持調控的功能，可抵抗一定的外界干擾和修復一定的外界損傷，如河水靠自凈能力和納污能力，稀釋、分解河流中的營養鹽和污染物，并使其在自然界中遷移和轉化。 河流生態系統是指河流中生物群落和非生物河流環境共同作用構成的生態系統。河流生態系統是以河流為主體的自然生態系統，涵蓋了水體、陸地、河岸帶以及周邊濕地與沼澤等，是一個復合生態系統。河流生態系統主要由生物和非生物環境組成，生物屬于生命系統，非生物環境屬于生命支撐系統，兩者相互作用、相互制約，使得河流生態系統成為具備物質循環、能量流動和信息傳遞等多種生態功能的動態非線性系統。 河流生態系統作為重要的生態廊道，在整個生態系統中發揮著重要的作用，具有維持生態系統結構穩定及改善自然生態環境等功能，不僅對周圍環境的生態系統具有調節作用，還能為動物提供棲息地。河流也為人類的生產生活提供基本的保障，人類社會的生存和發展與河流休戚相關。 1.2 河流生態系統結構與功能 1.2.1 河流生態系統結構 河流生態系統主要由生產者、消費者、分解者和環境要素所構成。河流生態系統的初級生產者主要是植物，包括大型植物（挺水植物、浮葉植物、漂浮植物和沉水植物）、浮游植物和附著植物等。河流生態系統的消費者主要是動物，包括浮游動物、底棲動物和魚類，這類生物主要以其他生物為食物，屬異養生物。微生物分解者主要為細菌和真菌。它們生長在河流中任何地方，包括水流、河床底泥、石頭和植物表面等，分解河流中動植物的殘體、糞便和各種復雜的有機物，吸收某些分解產物，*終將有機物分解為簡單的無機物，而這些無機物參與物質循環后可被生產者重新利用。 相對而言，河流生態系統的食物網較簡單，易受環境影響，從而使生態系統面臨危機。相反，一旦環境影響消失，河流生態系統的恢復也快于其他水生態系統。任何生態系統中都存在著兩種*主要的食物鏈，即捕食食物鏈和碎屑食物鏈，前者以活的動植物為起點，后者是以死生物或腐屑為起點。在河流生態系統中，大部分生物量不是被取食而是死后被微生物分解，以碎屑食物鏈為主。只有在天氣晴好，水底藻類群落發育良好的山溪，才可能以捕食食物鏈為主。 1.2.2 河流生態系統功能 河流生態系統主要承擔了物種遷移、物質循環、能量流動等功能。 1.物種遷移 物種遷移是生態系統一個重要過程，它擴大和加強了不同生態系統間的交流和聯系，提高了生態系統服務的功能。自然界中眾多的物種在不同生境中發展，通過流動匯集成一個個生物群落，賦予生態系統以新的面貌。每個生態系統都有各自的生物區系。物種既是遺傳的單元，又是適應變異的單元。一個物種具有一個獨*的基因庫，同一種群可自由交配，享有共同的基因庫，所以，物種遷移也就意味著基因流動。 2.物質循環 河流生態系統中的物質循環主要包括水、氮、磷、硫、非必需元素的循環和營養物的再循環。生物圈的物質在生物、物理和化學作用下發生的轉化和變化，是生態系統的一種重要功能。 在每個生態系統中，雖然生物種類在不斷相互取代，但功能之間的關系能保持相對穩定。如果有污染脅迫，群落的這種穩定性就會被破壞，種類數就會減少，多樣性指數就會下降，同時，生態系統的結構和功能都會發生變化。 3.能量流動 生態系統的能量流動是單一方向的。能量以光能的狀態進入生態系統后，以熱的形式不斷地逸散于環境中。在生態系統中流動的能量，很大一部分被各個營養級的生物利用，通過呼吸作用以熱的形式散失。散失到空間的熱能無法再匯到生態系統中參與流動。能量在生態系統內流動的過程中，不斷遞減，但是除能的效率逐漸提高。 1.2.3河流生態系統模型 20世紀80年代以來，各國學者提出了一系列的關于河流生態系統的概念和理論，其中較有影響力的有：河流連續體概念（river continuum concept，RCC），強調了生物群落在整條河流中的時空變化連續體；串連非連續體概念（serial discontinuity concept，SDC），旨在強調大壩對河流生態系統的影響；溪流水力學概念（stream hydraulics concept，SHC），說明了流速場的變化對生物群落的影響；洪水脈沖概念（flood pulse concept，FPC），強調了洪水對河流洪泛區和洪水漲落過程對生物群落的影響，是對RCC的補充和完善；自然水流范式（nature flow paradigm，NFP），說明了天然河流對保護原始物種多樣性和河流生態系統完整性具有決定性意義。此外還有流域概念（catchment concept）、河流生產力模型（riverine productivity model，RPM）、近岸保持力概念（inshore retentivity concept，IRC）等。 河流連續體是描述河流結構和功能的一個方法，是指自河流源頭起分上、中、下游三部分，形成一個連續的、流動的、獨立完整而空間異質的系統。它應用生態學原理，把河流網絡看作是一個連續的整體系統，強調河流生態系統的結構和功能與流域的統一性。這種由上游的諸多小溪直至下游河口組成的河流系統的連續性，不僅指地理空間上的連續，更重要的是指生態系統中生物學過程及其物理環境的連續。按照河流連續體理論，從河流源頭到下游，河流系統內的寬度、深度、流速、流量、水溫等物理變量具有連續變化特征，生物體在結構和功能方面與物理體系的能量耗散模式保持一致，生物群落的結構和功能會隨著動態的能量耗散模式做出實時調整。該理論還概括了沿河流縱向有機物的數量和時空分布變化，以及生物群落的結構狀況，使得有可能對于河流生態系統的特征及變化進行預測。但是，河流連續體描述的上、中、下游的能量傳遞和物質循環過程是一種特例，缺乏一般性，因此限制了這種模型的應用（圖1-1）。 在河流連續體概念的基礎上，Ward（1989）將河流生態系統描述為四維系統，即具有縱向、橫向、垂向和時間尺度的生態系統，如圖1-2所示。 縱向上，河流是一個線性系統，從河源到河口均發生物理、化學和生物變化。河流是生物適應性和有機物處理的連續體。生物物種和群落隨上、中、下游河道物理條件的連續變化而不斷地進行調整和適應，但中間應注意因人類活動造成的連續性中斷。 橫向上，河流與其周圍區域的橫向流通性也很重要。河流與周圍的河灘、濕地、死水區、河汊等形成了復雜的系統，河流與橫向區域之間存在著能量流、物質流等多種聯系，共同構成了小范圍的生態系統。自然產生的洪水漫溢與回落過程可以促進營養物質遷移擴散和水生動物的繁殖過程。出于防洪的需要，人們沿 圖1-1 基于河流連續體概念的河流結構和功能（Vannote et al.，1980） 圖1-2 河流系統的四維框架模型（FISRWG，2001）
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