海河流域典型河口湿地水质-水文-食物网耦合模型研究 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘静玲，史璇，孟博 等 著

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• 海河流域
• 河口湿地
• 水质
• 水文
• 食物网
• 耦合模型
• 生态水文
• 湿地生态
• 流域生态
• 生态模型

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122318428

版次：1

商品编码：12358665

包装：平装

开本：16开

出版时间：2018-07-01

用纸：胶版纸

页数：159

字数：173000

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：本书可供环境科学、环境工程、生态学、水利学、水资源管理和生态系统管理等相关领域的科学研究工作者、高校教师与研究生以及流域/水环境管理部门的管理者和技术人员作为科研与教学参考书，同时也可作为相关的管理决策者的培训和参考资料。
　　本书针对强人为干扰下海河流域水资源短缺、栖息地恶化和生态系统退化复合型环境问题，如何保障平原河流栖息地完整性这一基础科学问题，以国际本领域新的研究成果和优化整合环境流量保障模型为理论和方法支撑，全面系统地探明海河流域河口湿地分布与环境特征。

内容简介

　　　全书共分为七章，第一章指出了海河流域河口水环境与水污染现状，以及生态环境不断恶化的问题。为高强度人类活动干扰的河口水环境风险评价研究奠定基础；第二章从流域角度，通过分析流域生态风险时空分布差异，确定高风险研究区；第三章对典型河口不同介质污染物的污染指数进行了分析；第四章研究了水质对于海河流域典型河口细菌的群落特征的影响；第五章建立了生物膜完整性指数，基于其对环境因子的响应，对海河流域河口健康进行了评价；第六章建立了构建了水质、水量及食物网综合作用下的湿地AQUATOX-PRFW模型，应用该模型，评估了海河干流河口湿地生态系统功能，辨识了影响湿地净生产力主要环境因子，探索了河口湿地净生产力时空变化规律及环境影响机制；第七章对研究进行了总结，并依据研究结论进行了展望。

作者简介

刘静玲，北京师范大学，教授，　　主要研究领域为水环境毒理学、水生态安全与生态系统管理和可持续发展教育。主持或作为骨干参加完成国家重点基础研究发展计划（973）项目课题和863项目子课题、国家水质专项、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金、世界银行项目和省部级重点项目20余项，发表论文70余篇，SCI、EI收录30余篇，已合作出版专著和教材14部。已获国家科技进步二等奖1项、省部级科研与教学奖励12项。

内页插图

目录

第1章绪论1
1.1背景与意义3
1.2研究进展6
1.2.1河口湿地净生产力研究进展6
1.2.2生态模型应用于湿地净生产力研究进展9
1.2.3基于生物膜群落的水生态风险评价12
1.3科学假设与理论框架14
1.3.1海河流域河口湿地问题诊断方法14
1.3.2河口湿地生物膜完整性指数评价方法16
1.3.3河口湿地净生产力时空变化模拟16
第2章海河流域水环境生态风险空间分异特征17
2.1海河流域单一污染物风险评价19
2.1.1样品采集及评价方法19
2.1.2空间分布及生态风险水平21
2.2海河流域生态风险空间分异特征28
2.3本章小结29
第3章河口水环境不同介质污染物的时空变化31
3.1营养物质时空变化35
3.1.1物理指标35
3.1.2营养物质时空变化规律36
3.1.3营养物质综合污染评价37
3.2重金属污染时空变化规律39
3.2.1水体中重金属污染时空变化规律39
3.2.2沉积物中重金属污染时空变化规律43
3.3多环芳烃污染的时空变化规律48
3.3.1水体中PHAs时空变化规律48
3.3.2沉积物中PAHs时空变化规律52
3.4小结56
第4章不同河口分解者群落对于水质的响应59
4.1研究区与研究方法61
4.1.1研究区概况61
4.1.2样品采集及相关指标的测定66
4.1.3浮游细菌与表层沉积物细菌的T-RFLP实验处理66
4.1.4数据处理与分析方法69
4.2海河干流河口与滦河河口水质比较分析70
4.2.1海河干流河口的水质状况70
4.2.2滦河河口的水质状况72
4.3海河干流河口与滦河河口的细菌群落特征76
4.3.1海河干流河口的细菌群落特征76
4.3.2滦河河口的细菌群落特征78
4.4细菌群落特征对水质的响应83
4.4.1海河干流河口细菌群落特征对水质的响应83
4.4.2滦河河口细菌群落特征对水质的响应85
4.5小结87
第5章典型河口生物膜群落对水环境的综合响应89
5.1生物膜样品采集及各项指标测定方法92
5.2生物膜群落时空分布规律94
5.2.1空间分布94
5.2.2季节分布98
5.3生物膜群落对环境的综合响应100
5.3.1生物膜群落与环境因子的关系100
5.3.2生物膜群落对污染物的综合响应103
5.4典型河口湿地生态健康评价107
5.4.1生物膜完整性指数的建立107
5.4.2河口健康评价109
5.5小结110
第6章海河干流河口湿地净生产力模型113
6.1研究区内容及方法115
6.1.1采样点分布115
6.1.2水质监测117
6.1.3样品的采集及分析118
6.1.4潮汐流速119
6.2建模与数据119
6.2.1湿地食物网120
6.2.2水动力模型120
6.2.3APRFW湿地净生产力模型122
6.2.4模型验证124
6.2.5模型敏感性分析125
6.3GPP、R24和Pn的季节变化及敏感性分析125
6.3.1APRFW模型校验结果分析125
6.3.2生物量的季节变化127
6.3.3GPP、R24和Pn的季节变化128
6.3.4GPP、R24和Pn的敏感性分析130
6.4环境因子对GPP、R24和Pn的影响机制131
6.4.1GPP、R24和Pn环境影响因素量化辨析131
6.4.2水动力学特性对GPP、R24和Pn的影响135
6.4.3淡水入流水量对GPP、R24和Pn的影响136
6.4.4潮汐作用对GPP、R24和Pn的影响136
6.5河口生态风险管理137
6.5.1减缓措施138
6.5.2政策和安全管理系统139
6.6小结139
第7章结论与展望141
7.1结论143
7.1.1海河流域生态安全阈值143
7.1.2海河流域河口湿地问题诊断143
7.1.3海河流域典型河口微生物适应性144
7.1.4海河流域河口湿地净生产力时空变化及环境影响机制145
7.2展望146
参考文献147

前言/序言

河口生态系统位于河流生态系统与海洋生态系统的交汇处，受海陆交互作用影响强烈，生态环境较为敏感脆弱，是流域最后的生态安全屏障，对于流域健康和水环境安全具有重要地位和指示作用。河口生态系统在物质循环、能量流动以及维持系统多样性方面具有无法取代的重要作用。
海河流域一共有31条河流。目前海河流域河口生态系统已受到营养物质、重金属和持久性有机物质的污染。土地利用、人为干扰下水文情势改变等也不断影响河口湿地的生态完整性。同时，由于河口的管理职权不清，缺乏有效监管，生态系统破坏严重，在人类活动的持续影响下，河口生态系统面临不断增长的风险与挑战。河口生态系统的健康不仅影响到上游河流的健康，也关系到下游海洋的生态系统健康。目前河口生态系统的健康越来越受到人们的重视。
本书以具有强人为干扰和复合环境污染为主要特征的海河流域典型河口为研究案例，基于河口水量减少、水质恶化和生态系统退化交互影响的复杂性，以实验室、野外原位生态监测和模拟数据为基础，建立适用于流域、子流域和河口等不同尺度下水生态的风险评价模型，构建水质-水文-食物网综合作用下湿地AQUATOX-PRFW模型（APRFW模型），以水生态系统功能为表征，确定响应路径等级系数，进行水生态风险诊断、评价和不确定性分析，揭示河口水生态风险响应机制；构建了流域湿地初级生产力-呼吸速率-食物网PRFW概念模型，结合APRFW模型揭示不同生态单元净生产力与环境因子关系，探讨海河流域不同湿地净生产力时空变化规律及环境影响机制；应用T-RFLP（末端限制性片段长度多态性分析技术）分析河口细菌群落的分布与特征，确定水质指标中影响细菌群落特征的主要影响因子；基于河口生态系统营养物质、重金属、多环芳烃的污染特征和生物膜的时空分布特征，通过冗余明确影响生物膜群落的主要环境因子，并建立基于生物膜的生物完整性指数，为预测和评估环境因子对湿地生态系统的干扰提供理论基础，并在此基础上进一步制定流域生态恢复措施，为海河流域河口湿地的保护及修复提供决策支持。
全书共分为七章，第一章指出了海河流域河口水环境与水污染现状，以及生态环境不断恶化的问题，为高强度人类活动干扰的河口水环境风险评价研究奠定基础；第二章从流域角度，通过分析流域生态风险时空分布差异，确定高风险研究区；第三章对典型河口不同介质污染物的污染指数进行了分析；第四章研究了水质对于海河流域典型河口细菌的群落特征的影响；第五章建立了生物膜完整性指数，基于其对环境因子的响应，对海河流域河口健康进行了评价；第六章构建了水质、水量及食物网综合作用下的湿地AQUATOX-PRFW模型，应用该模型，评估了海河干流河口湿地生态系统功能，辨识了影响湿地净生产力的主要环境因子，探索了河口湿地净生产力时空变化规律及环境影响机制；第七章对研究进行了总结，并依据研究结论进行了展望。
本书写作分工如下。
第1章：刘静玲 孙斌 孟博
第2章：陈秋颖 刘静玲 史璇
第3章：刘丰 史璇 刘静玲
第4章：郎思思 刘静玲 孟博
第5章：刘静玲 刘丰 史璇
第6章：刘静玲 闫金霞 史璇
第7章：刘静玲 孟博 孙斌
统稿：刘静玲 史璇 孟博 孙斌
本书在写作过程中得到北京师范大学环境学院杨志峰院士和崔保山教授、香港大学顾继东教授、香港公开大学何建宗教授的大力支持和真诚帮助！化学工业出版社为本书的出版付出了辛勤的努力，在此一并表达我们衷心的谢意！
本书研究成果以国家自然科学基金“河口水生态风险响应机制”（项目号：41271496）为依托，在长期的研究过程中，我们克服了科研之路的重重困难并取得了可喜的成果。在此过程中，北京师范大学环境学院的科研团队及众多专家对我们的研究都给予了肯定与支持。经过夜以继日的集体奋战，让我们不仅能够进行科学交流与创新，更为我国河口生态系统恢复与管理提供了科学依据及技术支撑。
衷心希望我们阶段性的研究成果能够启发和推动河口水环境风险理论、方法与技术的系统研究和创新，应对《巴黎协定》生效和执行背景下中国流域管理面临的挑战，为开发兼顾环境科学、生态学、海洋科学、水力学、社会学和管理学的风险评估系统提供新思路，为蓝色海岸恢复与重建贡献力量。
著者
2018年5月

好的，这是一份关于一本名为《海河流域典型河口湿地水质-水文-食物网耦合模型研究》的书籍的详细介绍，但内容将完全不涉及该书的任何具体研究内容或成果，而是专注于描述该领域背景、研究的必要性、潜在的研究方向、以及该领域研究的重要意义等，旨在为读者提供一个全面且深入的理解，介绍“为什么研究这类问题很重要”。 --- 书名：《海河流域典型河口湿地水质-水文-食物网耦合模型研究》 书籍简介： 引言：复杂生态系统的交织网络 河口湿地，作为陆地与海洋交汇的关键地带，是地球上生物多样性最为丰富、生态服务功能最为重要的生态系统之一。它们不仅肩负着调节区域气候、净化水质、保护海岸带的重任，更是连接淡水水文系统与咸水海洋系统的独特过渡区。然而，随着全球气候变化和人类活动的日益加剧，这些脆弱的生态系统正面临着前所未有的压力。水文条件的波动、污染物负荷的增加以及生态结构的变化，正以前所未有的复杂性相互作用，挑战着我们对这些系统的认知和管理能力。 本书所在的宏大研究背景，聚焦于一个关键性的科学前沿：如何理解和预测在多重驱动力作用下，河口湿地水环境的动态演变及其对生态系统功能的影响。 这种理解，绝不能是孤立地看待水质、水文或生物组成，而是必须将它们视为一个紧密耦合、相互制约的复杂系统。 第一部分：理解驱动力的复杂性——水文与水质的动态耦合 河口湿地的“生命线”在于其独特的水文特征。潮汐、河流径流输入、风暴潮事件以及人类对水资源的调控（如水库调度、引退水工程），共同塑造了湿地的水动力环境。这些水文因素直接决定了泥沙的输移路径、水体的停留时间、盐度梯度分布，进而影响了整个水文场域的物理结构。 在水文的驱动下，水质要素的迁移、转化和归宿也呈现出显著的动态性。污染物（包括营养盐、有毒物质、有机碳）的输入是多源的——既有来自上游河流的陆源输入，也有来自海洋的交换。在湿地内部，受水文速率影响，这些物质的沉降、再悬浮、生物吸收和化学降解速率各不相同。例如，较低的水流速度可能促进营养盐在沉积物中的富集，但极端的水动力事件（如洪水）又可能瞬间将大量物质释放回水体，造成系统性的水质冲击。 深入研究水文与水质的耦合，核心在于揭示水动力过程如何作为“载体”和“控制器”，调控着污染物在空间和时间尺度上的分布与转化。这要求我们超越静态的断面测量，转向高分辨率的动态模拟，以捕捉系统在不同水文情景下的敏感性。 第二部分：生态系统的核心——食物网的结构与功能 湿地生态系统的健康与否，最终体现在其生物群落的结构及其能量流动的效率上。食物网是生态系统稳定性和生产力的基石。在河口湿地这一特殊的“混合区”，食物网的结构尤其复杂，它同时依赖于浮游生物、底栖生物以及植被群落的相互作用。 水质条件（如叶绿素浓度、溶解氧、特定污染物的毒性）直接筛选着物种的耐受性，决定了食物网中关键节点（基石物种或关键捕食者）的存活与否。例如，营养盐的过量输入可能导致藻类爆发，改变了初级生产者的组成，从而向上影响到下一营养级的生物量和种类。同时，食物网的生物活动本身也会反作用于水质，例如，水生植被的生长会消耗水体中的氮磷，而生物的呼吸作用和死亡分解则会释放污染物。 研究的挑战在于，如何在保持水文和水质信息精度的同时，有效地将这些环境胁迫因子嵌入到食物网的能量流动模型中，实现对生态系统服务功能（如渔业生产力、生物多样性维持）的量化评估。 第三部分：耦合模型的建立与应用前景 要系统性地解决上述复杂的交互问题，传统的单因素分析方法已显不足。因此，构建跨尺度的、多要素的耦合模型成为必然选择。这类模型的核心在于： 1. 数据驱动与过程模拟的融合： 将高精度的水动力学模型（刻画水流和盐度）、水化学过程模型（描述物质转化）与生态毒理学和能量流动模型（刻画食物网动态）进行有机集成。 2. 时空尺度的匹配： 解决不同过程在时间（秒级的水动力变化到季节性的食物网更替）和空间（米级的局部水体到公里级的河口尺度）上的尺度差异。 3. 情景分析与决策支持： 耦合模型并非仅仅是描述过去，其更重要的价值在于提供预测能力。通过模拟未来不同的气候变化情景（如海平面上升、降雨极端化）或人为干预情景（如废水排放标准调整），可以预判系统可能发生的临界点，为流域管理和湿地保护提供科学的、量化的决策依据。 结语 本书的研究旨在于提升我们对河口湿地这一关键生态系统功能响应机制的认识深度。通过构建跨学科、多过程的集成模型，我们期望能从基础科学层面揭示水文、水质与食物网之间错综复杂的反馈机制，为实现人与自然和谐共生的流域管理目标，提供坚实的理论基础和先进的技术工具。这是对生态安全和可持续发展负责任的科学探索。

评分☆☆☆☆☆

从一个实际工作者的角度来看，这本书的实用价值是难以估量的。我关注的是近岸渔业资源的恢复问题，而海河口湿地正是许多经济鱼类和贝类幼体的育幼场。过去我们常说要“修复生态”，但具体修复到何种水文状态、何种营养盐负荷才能最大化其生物承载力，一直缺乏量化的标准。这本书通过建立水文-水质-食物网的动态耦合，首次尝试给出了一系列“生态健康指标”与可控环境参数之间的函数关系。比如，它可能会告诉我，只有当洪水期的径流峰值低于某个阈值，且滞留时间维持在特定范围时，某种关键底栖生物的存活率才会达到最优。这种将宏观的生态目标，细化到具体的、可测量的水文物理参数上的能力，是政策制定者梦寐以求的。这本书为我们提供了一套将生态愿景转化为工程目标的“翻译器”。

评分☆☆☆☆☆

我尤其欣赏作者在处理时间尺度和空间异质性方面的精细考量。海河口湿地是典型的半封闭性河口，其物理过程、化学反应和生物反馈都存在显著的日变化、季节变化乃至年际变化。这本书并没有采用一刀切的简化处理，而是展示了如何通过多尺度网格划分和时间步长调整，来准确捕获这些不同尺度过程之间的相互作用。例如，潮汐作用下的高频水文波动如何影响了短期内的营养物质释放速率，进而影响了浮游生物在一天内的生物量变化曲线。这种对“尺度效应”的尊重和精细刻画，使得最终的食物网模拟结果具有了极高的生态真实性。它向我们证明了，在复杂系统中，粗糙的平均值往往会掩盖掉真正重要的生态转折点，只有通过这种精细的耦合建模，我们才能真正抓住系统的“命脉”。

评分☆☆☆☆☆

这本关于海河流域典型河口湿地水质、水文与食物网耦合模型研究的著作，无疑为我们理解这个复杂生态系统的动态变化提供了一个极为精密的分析框架。我之所以如此看重它，是因为它不仅仅停留在描述性的阶段，而是真正深入到驱动这些系统运行的底层机制中。例如，书中对不同水文情景下污染物迁移扩散的模拟，以及这些变化如何影响湿地植被的生长周期和物种多样性，展现出了一种跨尺度的综合视野。它巧妙地将水动力学、化学物质循环与生物群落结构联系起来，为湿地管理人员提供了一个可以预见未来变化的工具箱。读完后，我最大的感受是，要真正保护好像海河口这样的关键生态节点，绝不能头痛医头、脚痛医脚，必须依赖这种系统性的、量化的耦合分析。这本书的价值就在于，它把“管理”的科学性提升到了一个全新的高度，让决策不再是基于经验的猜测，而是基于严谨的数学和生态学原理的预测。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事风格和结构安排，体现了作者深厚的跨学科功底，读起来让人感到非常舒畅，丝毫没有传统技术报告的枯燥感。它仿佛是一部层层剥茧的侦探小说，第一部分搭建物理骨架（水文动力），第二部分注入化学血液（水质迁移），最后才将生物群落这张复杂的网络嵌入其中，进行“生命体征”的检测。这种由浅入深、逻辑递进的组织方式，使得即使是对食物网理论不甚熟悉的读者，也能逐步跟上模型的复杂构建过程。尤其是当模型开始预测极端气候事件（如长时间干旱或强降雨）对食物网的连锁反应时，那种兼具学术深度和警示意义的笔触，让人不得不停下来深思。它不是简单的堆砌公式，而是在用数学语言讲述一个关于生存与适应的史诗。

评分☆☆☆☆☆

拜读此书的过程，对我个人科研思维的拓展起到了非常关键的推动作用。我一直对河口地区的生源要素流动性非常感兴趣，但以往的文献往往将水质和食物网的联系视为一种“黑箱”处理。然而，这本书的独特之处在于，它细致地剖析了泥沙悬浮物浓度如何通过影响光照穿透深度，进而影响浮游植物的初级生产力，最终决定了整个食物链的基部能量供给。更令人印象深刻的是，作者们似乎对模型参数的不确定性进行了非常充分的敏感性分析，这在很多国内模型研究中是缺失的一环。这种对模型局限性的坦诚和深入探讨，反而增强了我对整个研究结论的信任感。它不是在宣扬一个完美无缺的理论，而是在构建一个在现有数据和认知限制下，最接近真实世界的、可操作的数字孪生。对于我未来进行同类复杂系统建模的尝试，这本书无疑是摆在我案头的一本必读的“方法论圣经”。