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河流生态系统诊断与修复——以西安沣河为例 版权信息
- ISBN：9787030713421
- 条形码：9787030713421 ; 978-7-03-071342-1
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>
河流生态系统诊断与修复——以西安沣河为例 内容简介
本书针对我国河流面临的水污染和生态退化等问题，以西安沣河为例，论述了河流生态系基本理论，河流生态系统诊断方包括水质评价、面源污染识别、沉积物和底栖生物调查评价、河流代谢功能和健康评价，在综合诊断的基础上，提出了河流生态系统修复的总体框架，论述了沣河流域分散农村生活污水和社（园）区生活污水的处理模式与技术，垃圾处理与资源化技术，河流水质生物-生态强化净化技术，河流沉积物修复与资源化技术以及河岸带生态恢复技术。本书提出了河流生态系统诊断到生态修复的系统性思路和方法，可为河流水污染控制、生态修复和河流管理提供参考。
河流生态系统诊断与修复——以西安沣河为例 目录
目录
上篇 河流生态系统诊断与评价
第1章 河流生态系统基本理论 3
1.1 河流生态系统基本概念 3
1.2 河流生态系统结构与功能 3
1.2.1 河流生态系统结构 3
1.2.2 河流生态系统功能 4
1.2.3 河流生态系统模型 5
1.3 河流生态系统基本要素 7
1.3.1 水文过程 7
1.3.2 地貌过程 8
1.3.3 物理化学过程 8
1.3.4 生物群落 9
第2章 河流面源污染识别与解析 11
2.1 面源污染关键源区识别 11
2.1.1 识别区域 11
2.1.2 识别方法 13
2.1.3 数据库建立 13
2.1.4 识别结果 16
2.1.5 措施模拟 26
2.2 河流水体氮素来源解析 29
2.2.1 不同污染源氮同位素组成 29
2.2.2 枯水季节氮同位素组成 31
2.2.3 丰水季节氮同位素组成 32
2.3 流域农业氮素运移规律 34
2.3.1 灌溉施肥氮素运移转化特性 34
2.3.2 施肥方式下农田土壤氮素运移特性 38
2.3.3 不同肥料处理土壤硝氮迁移转化特性 43
2.3.4 PAM影响坡耕地坡面水分入渗及氮素迁移 48
第3章 河流水质对污染源的响应 55
3.1 流域水质特征 55
3.1.1 枯水期沣河水质特征 55
3.1.2 丰水期沣河水质特征 60
3.2 河流污染特征分析 62
3.2.1 污染源分析 62
3.2.2 污染物参数率定和验证 66
3.2.3 污染负荷估算与分析 69
3.2.4 非点源负荷时空变化规律 72
3.3 河流水质水量耦合模拟 78
3.3.1 流域水污染控制情景设置 78
3.3.2 各种污染控制措施效果评估 80
3.4 水污染综合治理对策 82
3.4.1 水环境治理总结 82
3.4.2 水环境长效保障措施 83
第4章 河流生物群落结构分析 85
4.1 河流底栖生物群落结构评价 85
4.1.1 底栖生物群落结构 85
4.1.2 底栖生物评价指数 86
4.1.3 底栖生物指数评价结果 90
4.2 河流水体氮循环细菌群落特征 91
4.2.1 氮循环细菌基因特征 91
4.2.2 氮循环微生物基因特征 94
4.2.3 水体氮循环菌群特征 97
4.3 河流氮循环微生物与水质相关性分析 103
4.3.1 枯水期相关性分析 103
4.3.2 丰水期相关性分析 109
4.3.3 水质相关性分析 114
第5章 河流代谢功能评价 118
5.1 河流代谢概念与理论 118
5.1.1 河流代谢概念 118
5.1.2 研究理论基础 119
5.2 河流代谢计算方法 120
5.2.1 河流代谢计算原理 120
5.2.2 河流代谢计算步骤 121
5.3 河流代谢计算结果 123
5.3.1 溶解氧数据获取 123
5.3.2 溶解氧变化分析 124
5.3.3 河流代谢分析 126
5.4 基于河流代谢的河流健康评价 126
下篇 河流生态系统修复
第6章 河流生态系统修复技术体系 131
6.1 河流生态修复定义 131
6.2 河流生态修复原则 132
6.3 河流生态修复技术体系 132
第7章 河流污染源控制 135
7.1 分散型农村污水处理与再生利用 135
7.1.1 农村生活污水概况 135
7.1.2 处理技术与再生利用 137
7.2 社（园）区生活污水处理与再生利用 157
7.2.1 社（园）区生活污水概况 157
7.2.2 处理技术与再生利用 158
7.3 河流沉积物修复与资源化 187
7.3.1 污染底泥环保疏浚与原位固化 187
7.3.2 底泥无害化处理与资源化利用 192
7.3.3 底泥重金属富集植物筛选 200
第8章 水质生物-生态强化净化 205
8.1 人工湿地生态净化 205
8.1.1 概述 205
8.1.2 构建内容及方法 206
8.1.3 人工湿地影响因素 207
8.2 河流促流净水技术 230
8.2.1 基础数据构建 230
8.2.2 模型选取及建立 236
8.2.3 典型河段促流净水效果 241
第9章 河岸带构建与生态修复 255
9.1 植被过滤带净化 255
9.1.1 植被过滤带概述 255
9.1.2 净化机理 255
9.1.3 影响因素 257
9.1.4 净化效果 273
9.1.5 规划设计模型模拟 281
9.1.6 净化效益分析 290
9.2 河岸带构建 290
9.2.1 河岸带构建原则 290
9.2.2 河岸带指标评价体系 291
9.2.3 河岸带构建技术 293
第10章 河流监测、评估与管理 297
10.1 河流生态监测 297
10.1.1 生态监测方法 297
10.1.2 生态监测指标 297
10.2 河流健康评价 302
10.2.1 河流健康评价方法 303
10.2.2 河流健康评价指标体系 305
10.2.3 综合评价方法 311
10.3 河流管理 313
10.3.1 河流管理理念 313
10.3.2 河流适应性管理特征 317
10.3.3 河流适应性管理方法 318
参考文献 319
上篇 河流生态系统诊断与评价
第1章 河流生态系统基本理论 3
1.1 河流生态系统基本概念 3
1.2 河流生态系统结构与功能 3
1.2.1 河流生态系统结构 3
1.2.2 河流生态系统功能 4
1.2.3 河流生态系统模型 5
1.3 河流生态系统基本要素 7
1.3.1 水文过程 7
1.3.2 地貌过程 8
1.3.3 物理化学过程 8
1.3.4 生物群落 9
第2章 河流面源污染识别与解析 11
2.1 面源污染关键源区识别 11
2.1.1 识别区域 11
2.1.2 识别方法 13
2.1.3 数据库建立 13
2.1.4 识别结果 16
2.1.5 措施模拟 26
2.2 河流水体氮素来源解析 29
2.2.1 不同污染源氮同位素组成 29
2.2.2 枯水季节氮同位素组成 31
2.2.3 丰水季节氮同位素组成 32
2.3 流域农业氮素运移规律 34
2.3.1 灌溉施肥氮素运移转化特性 34
2.3.2 施肥方式下农田土壤氮素运移特性 38
2.3.3 不同肥料处理土壤硝氮迁移转化特性 43
2.3.4 PAM影响坡耕地坡面水分入渗及氮素迁移 48
第3章 河流水质对污染源的响应 55
3.1 流域水质特征 55
3.1.1 枯水期沣河水质特征 55
3.1.2 丰水期沣河水质特征 60
3.2 河流污染特征分析 62
3.2.1 污染源分析 62
3.2.2 污染物参数率定和验证 66
3.2.3 污染负荷估算与分析 69
3.2.4 非点源负荷时空变化规律 72
3.3 河流水质水量耦合模拟 78
3.3.1 流域水污染控制情景设置 78
3.3.2 各种污染控制措施效果评估 80
3.4 水污染综合治理对策 82
3.4.1 水环境治理总结 82
3.4.2 水环境长效保障措施 83
第4章 河流生物群落结构分析 85
4.1 河流底栖生物群落结构评价 85
4.1.1 底栖生物群落结构 85
4.1.2 底栖生物评价指数 86
4.1.3 底栖生物指数评价结果 90
4.2 河流水体氮循环细菌群落特征 91
4.2.1 氮循环细菌基因特征 91
4.2.2 氮循环微生物基因特征 94
4.2.3 水体氮循环菌群特征 97
4.3 河流氮循环微生物与水质相关性分析 103
4.3.1 枯水期相关性分析 103
4.3.2 丰水期相关性分析 109
4.3.3 水质相关性分析 114
第5章 河流代谢功能评价 118
5.1 河流代谢概念与理论 118
5.1.1 河流代谢概念 118
5.1.2 研究理论基础 119
5.2 河流代谢计算方法 120
5.2.1 河流代谢计算原理 120
5.2.2 河流代谢计算步骤 121
5.3 河流代谢计算结果 123
5.3.1 溶解氧数据获取 123
5.3.2 溶解氧变化分析 124
5.3.3 河流代谢分析 126
5.4 基于河流代谢的河流健康评价 126
下篇 河流生态系统修复
第6章 河流生态系统修复技术体系 131
6.1 河流生态修复定义 131
6.2 河流生态修复原则 132
6.3 河流生态修复技术体系 132
第7章 河流污染源控制 135
7.1 分散型农村污水处理与再生利用 135
7.1.1 农村生活污水概况 135
7.1.2 处理技术与再生利用 137
7.2 社（园）区生活污水处理与再生利用 157
7.2.1 社（园）区生活污水概况 157
7.2.2 处理技术与再生利用 158
7.3 河流沉积物修复与资源化 187
7.3.1 污染底泥环保疏浚与原位固化 187
7.3.2 底泥无害化处理与资源化利用 192
7.3.3 底泥重金属富集植物筛选 200
第8章 水质生物-生态强化净化 205
8.1 人工湿地生态净化 205
8.1.1 概述 205
8.1.2 构建内容及方法 206
8.1.3 人工湿地影响因素 207
8.2 河流促流净水技术 230
8.2.1 基础数据构建 230
8.2.2 模型选取及建立 236
8.2.3 典型河段促流净水效果 241
第9章 河岸带构建与生态修复 255
9.1 植被过滤带净化 255
9.1.1 植被过滤带概述 255
9.1.2 净化机理 255
9.1.3 影响因素 257
9.1.4 净化效果 273
9.1.5 规划设计模型模拟 281
9.1.6 净化效益分析 290
9.2 河岸带构建 290
9.2.1 河岸带构建原则 290
9.2.2 河岸带指标评价体系 291
9.2.3 河岸带构建技术 293
第10章 河流监测、评估与管理 297
10.1 河流生态监测 297
10.1.1 生态监测方法 297
10.1.2 生态监测指标 297
10.2 河流健康评价 302
10.2.1 河流健康评价方法 303
10.2.2 河流健康评价指标体系 305
10.2.3 综合评价方法 311
10.3 河流管理 313
10.3.1 河流管理理念 313
10.3.2 河流适应性管理特征 317
10.3.3 河流适应性管理方法 318
参考文献 319
展开全部
河流生态系统诊断与修复——以西安沣河为例 节选
上篇 河流生态系统诊断与评价 第1章 河流生态系统基本理论 1.1 河流生态系统基本概念 河流是地球上水文循环的重要途径，是自然界*重要的生态系统之一。河流生态系统由水体本身、水生群落和周围环境组成，是一个具有特殊结构和功能的动态平衡系统，各个生态系统间，尤其是陆地和水域，它们之间的能量流动和物质传输是通过河流系统得以实现的。河流生态系统具有自我保护、自我维持调控的功能，可抵抗一定的外界干扰和修复一定的外界损伤，如河水靠自净能力和纳污能力，稀释、分解河流中的营养盐和污染物，并使其在自然界中迁移和转化。 河流生态系统是指河流中生物群落和非生物河流环境共同作用构成的生态系统。河流生态系统是以河流为主体的自然生态系统，涵盖了水体、陆地、河岸带以及周边湿地与沼泽等，是一个复合生态系统。河流生态系统主要由生物和非生物环境组成，生物属于生命系统，非生物环境属于生命支撑系统，两者相互作用、相互制约，使得河流生态系统成为具备物质循环、能量流动和信息传递等多种生态功能的动态非线性系统。 河流生态系统作为重要的生态廊道，在整个生态系统中发挥着重要的作用，具有维持生态系统结构稳定及改善自然生态环境等功能，不仅对周围环境的生态系统具有调节作用，还能为动物提供栖息地。河流也为人类的生产生活提供基本的保障，人类社会的生存和发展与河流休戚相关。 1.2 河流生态系统结构与功能 1.2.1 河流生态系统结构 河流生态系统主要由生产者、消费者、分解者和环境要素所构成。河流生态系统的初级生产者主要是植物，包括大型植物（挺水植物、浮叶植物、漂浮植物和沉水植物）、浮游植物和附着植物等。河流生态系统的消费者主要是动物，包括浮游动物、底栖动物和鱼类，这类生物主要以其他生物为食物，属异养生物。微生物分解者主要为细菌和真菌。它们生长在河流中任何地方，包括水流、河床底泥、石头和植物表面等，分解河流中动植物的残体、粪便和各种复杂的有机物，吸收某些分解产物，*终将有机物分解为简单的无机物，而这些无机物参与物质循环后可被生产者重新利用。 相对而言，河流生态系统的食物网较简单，易受环境影响，从而使生态系统面临危机。相反，一旦环境影响消失，河流生态系统的恢复也快于其他水生态系统。任何生态系统中都存在着两种*主要的食物链，即捕食食物链和碎屑食物链，前者以活的动植物为起点，后者是以死生物或腐屑为起点。在河流生态系统中，大部分生物量不是被取食而是死后被微生物分解，以碎屑食物链为主。只有在天气晴好，水底藻类群落发育良好的山溪，才可能以捕食食物链为主。 1.2.2 河流生态系统功能 河流生态系统主要承担了物种迁移、物质循环、能量流动等功能。 1.物种迁移 物种迁移是生态系统一个重要过程，它扩大和加强了不同生态系统间的交流和联系，提高了生态系统服务的功能。自然界中众多的物种在不同生境中发展，通过流动汇集成一个个生物群落，赋予生态系统以新的面貌。每个生态系统都有各自的生物区系。物种既是遗传的单元，又是适应变异的单元。一个物种具有一个独*的基因库，同一种群可自由交配，享有共同的基因库，所以，物种迁移也就意味着基因流动。 2.物质循环 河流生态系统中的物质循环主要包括水、氮、磷、硫、非必需元素的循环和营养物的再循环。生物圈的物质在生物、物理和化学作用下发生的转化和变化，是生态系统的一种重要功能。 在每个生态系统中，虽然生物种类在不断相互取代，但功能之间的关系能保持相对稳定。如果有污染胁迫，群落的这种稳定性就会被破坏，种类数就会减少，多样性指数就会下降，同时，生态系统的结构和功能都会发生变化。 3.能量流动 生态系统的能量流动是单一方向的。能量以光能的状态进入生态系统后，以热的形式不断地逸散于环境中。在生态系统中流动的能量，很大一部分被各个营养级的生物利用，通过呼吸作用以热的形式散失。散失到空间的热能无法再汇到生态系统中参与流动。能量在生态系统内流动的过程中，不断递减，但是除能的效率逐渐提高。 1.2.3河流生态系统模型 20世纪80年代以来，各国学者提出了一系列的关于河流生态系统的概念和理论，其中较有影响力的有：河流连续体概念（river continuum concept，RCC），强调了生物群落在整条河流中的时空变化连续体；串连非连续体概念（serial discontinuity concept，SDC），旨在强调大坝对河流生态系统的影响；溪流水力学概念（stream hydraulics concept，SHC），说明了流速场的变化对生物群落的影响；洪水脉冲概念（flood pulse concept，FPC），强调了洪水对河流洪泛区和洪水涨落过程对生物群落的影响，是对RCC的补充和完善；自然水流范式（nature flow paradigm，NFP），说明了天然河流对保护原始物种多样性和河流生态系统完整性具有决定性意义。此外还有流域概念（catchment concept）、河流生产力模型（riverine productivity model，RPM）、近岸保持力概念（inshore retentivity concept，IRC）等。 河流连续体是描述河流结构和功能的一个方法，是指自河流源头起分上、中、下游三部分，形成一个连续的、流动的、独立完整而空间异质的系统。它应用生态学原理，把河流网络看作是一个连续的整体系统，强调河流生态系统的结构和功能与流域的统一性。这种由上游的诸多小溪直至下游河口组成的河流系统的连续性，不仅指地理空间上的连续，更重要的是指生态系统中生物学过程及其物理环境的连续。按照河流连续体理论，从河流源头到下游，河流系统内的宽度、深度、流速、流量、水温等物理变量具有连续变化特征，生物体在结构和功能方面与物理体系的能量耗散模式保持一致，生物群落的结构和功能会随着动态的能量耗散模式做出实时调整。该理论还概括了沿河流纵向有机物的数量和时空分布变化，以及生物群落的结构状况，使得有可能对于河流生态系统的特征及变化进行预测。但是，河流连续体描述的上、中、下游的能量传递和物质循环过程是一种特例，缺乏一般性，因此限制了这种模型的应用（图1-1）。 在河流连续体概念的基础上，Ward（1989）将河流生态系统描述为四维系统，即具有纵向、横向、垂向和时间尺度的生态系统，如图1-2所示。 纵向上，河流是一个线性系统，从河源到河口均发生物理、化学和生物变化。河流是生物适应性和有机物处理的连续体。生物物种和群落随上、中、下游河道物理条件的连续变化而不断地进行调整和适应，但中间应注意因人类活动造成的连续性中断。 横向上，河流与其周围区域的横向流通性也很重要。河流与周围的河滩、湿地、死水区、河汊等形成了复杂的系统，河流与横向区域之间存在着能量流、物质流等多种联系，共同构成了小范围的生态系统。自然产生的洪水漫溢与回落过程可以促进营养物质迁移扩散和水生动物的繁殖过程。出于防洪的需要，人们沿 图1-1 基于河流连续体概念的河流结构和功能（Vannote et al.，1980） 图1-2 河流系统的四维框架模型（FISRWG，2001）
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