海河流域典型河口濕地水質-水文-食物網耦閤模型研究 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉靜玲，史璿，孟博 等 著

圖書標籤:

• 海河流域
• 河口濕地
• 水質
• 水文
• 食物網
• 耦閤模型
• 生態水文
• 濕地生態
• 流域生態
• 生態模型

齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122318428

版次：1

商品編碼：12358665

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2018-07-01

用紙：膠版紙

頁數：159

字數：173000

正文語種：中文

編輯推薦

適讀人群 ：本書可供環境科學、環境工程、生態學、水利學、水資源管理和生態係統管理等相關領域的科學研究工作者、高校教師與研究生以及流域/水環境管理部門的管理者和技術人員作為科研與教學參考書，同時也可作為相關的管理決策者的培訓和參考資料。
　　本書針對強人為乾擾下海河流域水資源短缺、棲息地惡化和生態係統退化復閤型環境問題，如何保障平原河流棲息地完整性這一基礎科學問題，以國際本領域新的研究成果和優化整閤環境流量保障模型為理論和方法支撐，全麵係統地探明海河流域河口濕地分布與環境特徵。

內容簡介

　　　全書共分為七章，第一章指齣瞭海河流域河口水環境與水汙染現狀，以及生態環境不斷惡化的問題。為高強度人類活動乾擾的河口水環境風險評價研究奠定基礎；第二章從流域角度，通過分析流域生態風險時空分布差異，確定高風險研究區；第三章對典型河口不同介質汙染物的汙染指數進行瞭分析；第四章研究瞭水質對於海河流域典型河口細菌的群落特徵的影響；第五章建立瞭生物膜完整性指數，基於其對環境因子的響應，對海河流域河口健康進行瞭評價；第六章建立瞭構建瞭水質、水量及食物網綜閤作用下的濕地AQUATOX-PRFW模型，應用該模型，評估瞭海河乾流河口濕地生態係統功能，辨識瞭影響濕地淨生産力主要環境因子，探索瞭河口濕地淨生産力時空變化規律及環境影響機製；第七章對研究進行瞭總結，並依據研究結論進行瞭展望。

作者簡介

劉靜玲，北京師範大學，教授，　　主要研究領域為水環境毒理學、水生態安全與生態係統管理和可持續發展教育。主持或作為骨乾參加完成國傢重點基礎研究發展計劃（973）項目課題和863項目子課題、國傢水質專項、國傢自然科學基金重點項目、國傢自然科學基金、世界銀行項目和省部級重點項目20餘項，發錶論文70餘篇，SCI、EI收錄30餘篇，已閤作齣版專著和教材14部。已獲國傢科技進步二等奬1項、省部級科研與教學奬勵12項。

內頁插圖

目錄

第1章緒論1
1.1背景與意義3
1.2研究進展6
1.2.1河口濕地淨生産力研究進展6
1.2.2生態模型應用於濕地淨生産力研究進展9
1.2.3基於生物膜群落的水生態風險評價12
1.3科學假設與理論框架14
1.3.1海河流域河口濕地問題診斷方法14
1.3.2河口濕地生物膜完整性指數評價方法16
1.3.3河口濕地淨生産力時空變化模擬16
第2章海河流域水環境生態風險空間分異特徵17
2.1海河流域單一汙染物風險評價19
2.1.1樣品采集及評價方法19
2.1.2空間分布及生態風險水平21
2.2海河流域生態風險空間分異特徵28
2.3本章小結29
第3章河口水環境不同介質汙染物的時空變化31
3.1營養物質時空變化35
3.1.1物理指標35
3.1.2營養物質時空變化規律36
3.1.3營養物質綜閤汙染評價37
3.2重金屬汙染時空變化規律39
3.2.1水體中重金屬汙染時空變化規律39
3.2.2沉積物中重金屬汙染時空變化規律43
3.3多環芳烴汙染的時空變化規律48
3.3.1水體中PHAs時空變化規律48
3.3.2沉積物中PAHs時空變化規律52
3.4小結56
第4章不同河口分解者群落對於水質的響應59
4.1研究區與研究方法61
4.1.1研究區概況61
4.1.2樣品采集及相關指標的測定66
4.1.3浮遊細菌與錶層沉積物細菌的T-RFLP實驗處理66
4.1.4數據處理與分析方法69
4.2海河乾流河口與灤河河口水質比較分析70
4.2.1海河乾流河口的水質狀況70
4.2.2灤河河口的水質狀況72
4.3海河乾流河口與灤河河口的細菌群落特徵76
4.3.1海河乾流河口的細菌群落特徵76
4.3.2灤河河口的細菌群落特徵78
4.4細菌群落特徵對水質的響應83
4.4.1海河乾流河口細菌群落特徵對水質的響應83
4.4.2灤河河口細菌群落特徵對水質的響應85
4.5小結87
第5章典型河口生物膜群落對水環境的綜閤響應89
5.1生物膜樣品采集及各項指標測定方法92
5.2生物膜群落時空分布規律94
5.2.1空間分布94
5.2.2季節分布98
5.3生物膜群落對環境的綜閤響應100
5.3.1生物膜群落與環境因子的關係100
5.3.2生物膜群落對汙染物的綜閤響應103
5.4典型河口濕地生態健康評價107
5.4.1生物膜完整性指數的建立107
5.4.2河口健康評價109
5.5小結110
第6章海河乾流河口濕地淨生産力模型113
6.1研究區內容及方法115
6.1.1采樣點分布115
6.1.2水質監測117
6.1.3樣品的采集及分析118
6.1.4潮汐流速119
6.2建模與數據119
6.2.1濕地食物網120
6.2.2水動力模型120
6.2.3APRFW濕地淨生産力模型122
6.2.4模型驗證124
6.2.5模型敏感性分析125
6.3GPP、R24和Pn的季節變化及敏感性分析125
6.3.1APRFW模型校驗結果分析125
6.3.2生物量的季節變化127
6.3.3GPP、R24和Pn的季節變化128
6.3.4GPP、R24和Pn的敏感性分析130
6.4環境因子對GPP、R24和Pn的影響機製131
6.4.1GPP、R24和Pn環境影響因素量化辨析131
6.4.2水動力學特性對GPP、R24和Pn的影響135
6.4.3淡水入流水量對GPP、R24和Pn的影響136
6.4.4潮汐作用對GPP、R24和Pn的影響136
6.5河口生態風險管理137
6.5.1減緩措施138
6.5.2政策和安全管理係統139
6.6小結139
第7章結論與展望141
7.1結論143
7.1.1海河流域生態安全閾值143
7.1.2海河流域河口濕地問題診斷143
7.1.3海河流域典型河口微生物適應性144
7.1.4海河流域河口濕地淨生産力時空變化及環境影響機製145
7.2展望146
參考文獻147

前言/序言

河口生態係統位於河流生態係統與海洋生態係統的交匯處，受海陸交互作用影響強烈，生態環境較為敏感脆弱，是流域最後的生態安全屏障，對於流域健康和水環境安全具有重要地位和指示作用。河口生態係統在物質循環、能量流動以及維持係統多樣性方麵具有無法取代的重要作用。
海河流域一共有31條河流。目前海河流域河口生態係統已受到營養物質、重金屬和持久性有機物質的汙染。土地利用、人為乾擾下水文情勢改變等也不斷影響河口濕地的生態完整性。同時，由於河口的管理職權不清，缺乏有效監管，生態係統破壞嚴重，在人類活動的持續影響下，河口生態係統麵臨不斷增長的風險與挑戰。河口生態係統的健康不僅影響到上遊河流的健康，也關係到下遊海洋的生態係統健康。目前河口生態係統的健康越來越受到人們的重視。
本書以具有強人為乾擾和復閤環境汙染為主要特徵的海河流域典型河口為研究案例，基於河口水量減少、水質惡化和生態係統退化交互影響的復雜性，以實驗室、野外原位生態監測和模擬數據為基礎，建立適用於流域、子流域和河口等不同尺度下水生態的風險評價模型，構建水質-水文-食物網綜閤作用下濕地AQUATOX-PRFW模型（APRFW模型），以水生態係統功能為錶徵，確定響應路徑等級係數，進行水生態風險診斷、評價和不確定性分析，揭示河口水生態風險響應機製；構建瞭流域濕地初級生産力-呼吸速率-食物網PRFW概念模型，結閤APRFW模型揭示不同生態單元淨生産力與環境因子關係，探討海河流域不同濕地淨生産力時空變化規律及環境影響機製；應用T-RFLP（末端限製性片段長度多態性分析技術）分析河口細菌群落的分布與特徵，確定水質指標中影響細菌群落特徵的主要影響因子；基於河口生態係統營養物質、重金屬、多環芳烴的汙染特徵和生物膜的時空分布特徵，通過冗餘明確影響生物膜群落的主要環境因子，並建立基於生物膜的生物完整性指數，為預測和評估環境因子對濕地生態係統的乾擾提供理論基礎，並在此基礎上進一步製定流域生態恢復措施，為海河流域河口濕地的保護及修復提供決策支持。
全書共分為七章，第一章指齣瞭海河流域河口水環境與水汙染現狀，以及生態環境不斷惡化的問題，為高強度人類活動乾擾的河口水環境風險評價研究奠定基礎；第二章從流域角度，通過分析流域生態風險時空分布差異，確定高風險研究區；第三章對典型河口不同介質汙染物的汙染指數進行瞭分析；第四章研究瞭水質對於海河流域典型河口細菌的群落特徵的影響；第五章建立瞭生物膜完整性指數，基於其對環境因子的響應，對海河流域河口健康進行瞭評價；第六章構建瞭水質、水量及食物網綜閤作用下的濕地AQUATOX-PRFW模型，應用該模型，評估瞭海河乾流河口濕地生態係統功能，辨識瞭影響濕地淨生産力的主要環境因子，探索瞭河口濕地淨生産力時空變化規律及環境影響機製；第七章對研究進行瞭總結，並依據研究結論進行瞭展望。
本書寫作分工如下。
第1章：劉靜玲 孫斌 孟博
第2章：陳鞦穎 劉靜玲 史璿
第3章：劉豐 史璿 劉靜玲
第4章：郎思思 劉靜玲 孟博
第5章：劉靜玲 劉豐 史璿
第6章：劉靜玲 閆金霞 史璿
第7章：劉靜玲 孟博 孫斌
統稿：劉靜玲 史璿 孟博 孫斌
本書在寫作過程中得到北京師範大學環境學院楊誌峰院士和崔保山教授、香港大學顧繼東教授、香港公開大學何建宗教授的大力支持和真誠幫助！化學工業齣版社為本書的齣版付齣瞭辛勤的努力，在此一並錶達我們衷心的謝意！
本書研究成果以國傢自然科學基金“河口水生態風險響應機製”（項目號：41271496）為依托，在長期的研究過程中，我們剋服瞭科研之路的重重睏難並取得瞭可喜的成果。在此過程中，北京師範大學環境學院的科研團隊及眾多專傢對我們的研究都給予瞭肯定與支持。經過夜以繼日的集體奮戰，讓我們不僅能夠進行科學交流與創新，更為我國河口生態係統恢復與管理提供瞭科學依據及技術支撐。
衷心希望我們階段性的研究成果能夠啓發和推動河口水環境風險理論、方法與技術的係統研究和創新，應對《巴黎協定》生效和執行背景下中國流域管理麵臨的挑戰，為開發兼顧環境科學、生態學、海洋科學、水力學、社會學和管理學的風險評估係統提供新思路，為藍色海岸恢復與重建貢獻力量。
著者
2018年5月

好的，這是一份關於一本名為《海河流域典型河口濕地水質-水文-食物網耦閤模型研究》的書籍的詳細介紹，但內容將完全不涉及該書的任何具體研究內容或成果，而是專注於描述該領域背景、研究的必要性、潛在的研究方嚮、以及該領域研究的重要意義等，旨在為讀者提供一個全麵且深入的理解，介紹“為什麼研究這類問題很重要”。 --- 書名：《海河流域典型河口濕地水質-水文-食物網耦閤模型研究》 書籍簡介： 引言：復雜生態係統的交織網絡 河口濕地，作為陸地與海洋交匯的關鍵地帶，是地球上生物多樣性最為豐富、生態服務功能最為重要的生態係統之一。它們不僅肩負著調節區域氣候、淨化水質、保護海岸帶的重任，更是連接淡水水文係統與鹹水海洋係統的獨特過渡區。然而，隨著全球氣候變化和人類活動的日益加劇，這些脆弱的生態係統正麵臨著前所未有的壓力。水文條件的波動、汙染物負荷的增加以及生態結構的變化，正以前所未有的復雜性相互作用，挑戰著我們對這些係統的認知和管理能力。 本書所在的宏大研究背景，聚焦於一個關鍵性的科學前沿：如何理解和預測在多重驅動力作用下，河口濕地水環境的動態演變及其對生態係統功能的影響。 這種理解，絕不能是孤立地看待水質、水文或生物組成，而是必須將它們視為一個緊密耦閤、相互製約的復雜係統。 第一部分：理解驅動力的復雜性——水文與水質的動態耦閤 河口濕地的“生命綫”在於其獨特的水文特徵。潮汐、河流徑流輸入、風暴潮事件以及人類對水資源的調控（如水庫調度、引退水工程），共同塑造瞭濕地的水動力環境。這些水文因素直接決定瞭泥沙的輸移路徑、水體的停留時間、鹽度梯度分布，進而影響瞭整個水文場域的物理結構。 在水文的驅動下，水質要素的遷移、轉化和歸宿也呈現齣顯著的動態性。汙染物（包括營養鹽、有毒物質、有機碳）的輸入是多源的——既有來自上遊河流的陸源輸入，也有來自海洋的交換。在濕地內部，受水文速率影響，這些物質的沉降、再懸浮、生物吸收和化學降解速率各不相同。例如，較低的水流速度可能促進營養鹽在沉積物中的富集，但極端的水動力事件（如洪水）又可能瞬間將大量物質釋放迴水體，造成係統性的水質衝擊。 深入研究水文與水質的耦閤，核心在於揭示水動力過程如何作為“載體”和“控製器”，調控著汙染物在空間和時間尺度上的分布與轉化。這要求我們超越靜態的斷麵測量，轉嚮高分辨率的動態模擬，以捕捉係統在不同水文情景下的敏感性。 第二部分：生態係統的核心——食物網的結構與功能 濕地生態係統的健康與否，最終體現在其生物群落的結構及其能量流動的效率上。食物網是生態係統穩定性和生産力的基石。在河口濕地這一特殊的“混閤區”，食物網的結構尤其復雜，它同時依賴於浮遊生物、底棲生物以及植被群落的相互作用。 水質條件（如葉綠素濃度、溶解氧、特定汙染物的毒性）直接篩選著物種的耐受性，決定瞭食物網中關鍵節點（基石物種或關鍵捕食者）的存活與否。例如，營養鹽的過量輸入可能導緻藻類爆發，改變瞭初級生産者的組成，從而嚮上影響到下一營養級的生物量和種類。同時，食物網的生物活動本身也會反作用於水質，例如，水生植被的生長會消耗水體中的氮磷，而生物的呼吸作用和死亡分解則會釋放汙染物。 研究的挑戰在於，如何在保持水文和水質信息精度的同時，有效地將這些環境脅迫因子嵌入到食物網的能量流動模型中，實現對生態係統服務功能（如漁業生産力、生物多樣性維持）的量化評估。 第三部分：耦閤模型的建立與應用前景 要係統性地解決上述復雜的交互問題，傳統的單因素分析方法已顯不足。因此，構建跨尺度的、多要素的耦閤模型成為必然選擇。這類模型的核心在於： 1. 數據驅動與過程模擬的融閤： 將高精度的水動力學模型（刻畫水流和鹽度）、水化學過程模型（描述物質轉化）與生態毒理學和能量流動模型（刻畫食物網動態）進行有機集成。 2. 時空尺度的匹配： 解決不同過程在時間（秒級的水動力變化到季節性的食物網更替）和空間（米級的局部水體到公裏級的河口尺度）上的尺度差異。 3. 情景分析與決策支持： 耦閤模型並非僅僅是描述過去，其更重要的價值在於提供預測能力。通過模擬未來不同的氣候變化情景（如海平麵上升、降雨極端化）或人為乾預情景（如廢水排放標準調整），可以預判係統可能發生的臨界點，為流域管理和濕地保護提供科學的、量化的決策依據。 結語 本書的研究旨在於提升我們對河口濕地這一關鍵生態係統功能響應機製的認識深度。通過構建跨學科、多過程的集成模型，我們期望能從基礎科學層麵揭示水文、水質與食物網之間錯綜復雜的反饋機製，為實現人與自然和諧共生的流域管理目標，提供堅實的理論基礎和先進的技術工具。這是對生態安全和可持續發展負責任的科學探索。

評分☆☆☆☆☆

拜讀此書的過程，對我個人科研思維的拓展起到瞭非常關鍵的推動作用。我一直對河口地區的生源要素流動性非常感興趣，但以往的文獻往往將水質和食物網的聯係視為一種“黑箱”處理。然而，這本書的獨特之處在於，它細緻地剖析瞭泥沙懸浮物濃度如何通過影響光照穿透深度，進而影響浮遊植物的初級生産力，最終決定瞭整個食物鏈的基部能量供給。更令人印象深刻的是，作者們似乎對模型參數的不確定性進行瞭非常充分的敏感性分析，這在很多國內模型研究中是缺失的一環。這種對模型局限性的坦誠和深入探討，反而增強瞭我對整個研究結論的信任感。它不是在宣揚一個完美無缺的理論，而是在構建一個在現有數據和認知限製下，最接近真實世界的、可操作的數字孿生。對於我未來進行同類復雜係統建模的嘗試，這本書無疑是擺在我案頭的一本必讀的“方法論聖經”。

評分☆☆☆☆☆

從一個實際工作者的角度來看，這本書的實用價值是難以估量的。我關注的是近岸漁業資源的恢復問題，而海河口濕地正是許多經濟魚類和貝類幼體的育幼場。過去我們常說要“修復生態”，但具體修復到何種水文狀態、何種營養鹽負荷纔能最大化其生物承載力，一直缺乏量化的標準。這本書通過建立水文-水質-食物網的動態耦閤，首次嘗試給齣瞭一係列“生態健康指標”與可控環境參數之間的函數關係。比如，它可能會告訴我，隻有當洪水期的徑流峰值低於某個閾值，且滯留時間維持在特定範圍時，某種關鍵底棲生物的存活率纔會達到最優。這種將宏觀的生態目標，細化到具體的、可測量的水文物理參數上的能力，是政策製定者夢寐以求的。這本書為我們提供瞭一套將生態願景轉化為工程目標的“翻譯器”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘事風格和結構安排，體現瞭作者深厚的跨學科功底，讀起來讓人感到非常舒暢，絲毫沒有傳統技術報告的枯燥感。它仿佛是一部層層剝繭的偵探小說，第一部分搭建物理骨架（水文動力），第二部分注入化學血液（水質遷移），最後纔將生物群落這張復雜的網絡嵌入其中，進行“生命體徵”的檢測。這種由淺入深、邏輯遞進的組織方式，使得即使是對食物網理論不甚熟悉的讀者，也能逐步跟上模型的復雜構建過程。尤其是當模型開始預測極端氣候事件（如長時間乾旱或強降雨）對食物網的連鎖反應時，那種兼具學術深度和警示意義的筆觸，讓人不得不停下來深思。它不是簡單的堆砌公式，而是在用數學語言講述一個關於生存與適應的史詩。

評分☆☆☆☆☆

這本關於海河流域典型河口濕地水質、水文與食物網耦閤模型研究的著作，無疑為我們理解這個復雜生態係統的動態變化提供瞭一個極為精密的分析框架。我之所以如此看重它，是因為它不僅僅停留在描述性的階段，而是真正深入到驅動這些係統運行的底層機製中。例如，書中對不同水文情景下汙染物遷移擴散的模擬，以及這些變化如何影響濕地植被的生長周期和物種多樣性，展現齣瞭一種跨尺度的綜閤視野。它巧妙地將水動力學、化學物質循環與生物群落結構聯係起來，為濕地管理人員提供瞭一個可以預見未來變化的工具箱。讀完後，我最大的感受是，要真正保護好像海河口這樣的關鍵生態節點，絕不能頭痛醫頭、腳痛醫腳，必須依賴這種係統性的、量化的耦閤分析。這本書的價值就在於，它把“管理”的科學性提升到瞭一個全新的高度，讓決策不再是基於經驗的猜測，而是基於嚴謹的數學和生態學原理的預測。

評分☆☆☆☆☆

我尤其欣賞作者在處理時間尺度和空間異質性方麵的精細考量。海河口濕地是典型的半封閉性河口，其物理過程、化學反應和生物反饋都存在顯著的日變化、季節變化乃至年際變化。這本書並沒有采用一刀切的簡化處理，而是展示瞭如何通過多尺度網格劃分和時間步長調整，來準確捕獲這些不同尺度過程之間的相互作用。例如，潮汐作用下的高頻水文波動如何影響瞭短期內的營養物質釋放速率，進而影響瞭浮遊生物在一天內的生物量變化麯綫。這種對“尺度效應”的尊重和精細刻畫，使得最終的食物網模擬結果具有瞭極高的生態真實性。它嚮我們證明瞭，在復雜係統中，粗糙的平均值往往會掩蓋掉真正重要的生態轉摺點，隻有通過這種精細的耦閤建模，我們纔能真正抓住係統的“命脈”。