三江平原農田-河沼系統污染特徵與調控機理 崔嵩 9787030732125 【台灣高等教育出版社】

精彩書評
本書可供高等院校和科研院所農業水土工程、環境科學與工程、農業資源與環境等學科及專業的師生和研究人員閱讀使用，也可供相關專業的科技工作者及關心水環境保護與生態效應的公眾參考。

目錄

目錄

前言
第一篇理論分析
第1章 緒論3
1 1研究區域概況4
1 1 1地理位置4
1 1 2地理與氣候條件5
1 1 3水文水資源概況5
1 1 4生物多樣性概況7
1 2河沼系統生態環境污染9
1 2 1常規水質指標污染9
1 2 2重金屬污染11
1 2 3農業面源污染17
1 3水環境污染修復20
1 4主要生態問題與解決思路及方案21
1 4 1主要生態問題21
1 4 2解決思路及方案24
參考文獻25
第2章 污染物分析處理與研究方法35
2 1樣品預處理與儀器分析方法36
2 2常規水質指標污染評價方法38
2 2 1熵權法38
2 2 2集對分析法39
2 2 3判別分析法41
2 3重金屬污染評價方法42
2 3 1綜合污染水質指數42
2 3 2地累積指數43
2 3 3富集因子43
2 3 4改進的Nemerow污染指數43
2 3 5潛在生態風險指數45
2 4生物富集評價方法46
2 4 1重金屬風險指數46
2 4 2生物富集因子47
2 5人體健康風險評估模型47
2 6濕地候鳥重金屬暴露風險評價48
2 6 1單一重金屬元素暴露風險指數48
2 6 2重金屬綜合暴露風險指數50
2 7數據處理方法51
參考文獻51
第二篇生態環境效應
第3章 河沼系統水質等級評價與影響因素分析57
3 1樣品採集58
3 2常規水質指標濃度58
3 3常規水質指標空間分佈特徵59
3 4水質等級評價60
3 5主控污染因子識別62
3 6污染源分析64
3 7本章 小結65
參考文獻65
第4章 河沼系統水環境重金屬污染特徵67
4 1樣品採集67
4 2沉積物中重金屬濃度水平與污染特徵68
4 2 1重金屬濃度水平68
4 2 2重金屬空間分佈特徵73
4 2 3重金屬污染程度75
4 3水體中重金屬濃度水平與污染特徵78
4 3 1重金屬濃度水平78
4 3 2重金屬空間分佈特徵80
4 3 3重金屬污染程度82
4 4本章 小結85
參考文獻85
第5章 積雪中重金屬污染特徵與殘留清單88
5 1樣品採集89
5 2重金屬濃度水平89
5 3重金屬污染程度92
5 4重金屬殘留清單94
5 5本章 小結98
參考文獻99
第6章 河沼系統重金屬污染生態風險與暴露風險評估101
6 1生態風險評估101
6 1 1水體中重金屬生態風險101
6 1 2沉積物中重金屬生態風險102
6 2重金屬生物富集及影響評估104
6 2 1野生魚類重金屬濃度水平104
6 2 2水生生物不良影響評估106
6 2 3生物富集水平評估108
6 3人體健康風險評估110
6 4濕地候鳥重金屬暴露風險評估111
6 4 1濕地夏候鳥重金屬日暴露劑量111
6 4 2濕地夏候鳥單一重金屬暴露風險113
6 4 3濕地夏候鳥重金屬綜合暴露風險117
6 4 4濕地越冬鳥類重金屬暴露風險117
6 5本章 小結118
參考文獻119
第三篇污染修復與調控
第7章 河沼系統水環境重金屬污染修復技術123
7 1生物炭吸附去除重金屬的應用124
7 2生物炭吸附去除重金屬污染面臨的問題125
7 3生物炭製備原料的選擇126
7 4生物炭製備條件的優化126
7 4 1生物炭的製備126
7 4 2響應面法127
7 4 3熱解參數取值範圍的選擇127
7 4 4回歸模型的建立129
7 4 5模型有效性分析131
7 4 6熱解參數對響應值的影響134
7 4 7曲優製備策略136
7 5園林廢棄物生物炭對Cd的吸附機制136
7 5 1吸附動力學136
7 5 2吸附熱力學139
7 5 3生物炭的表徵141
7 6本章 小結149
參考文獻149
第8章 河沼系統農業面源污染負荷估算156
8 1農業面源污染負荷估算模型原理156
8 2農業面源污染負荷估算模型構建157
8 3單位面積農田施肥量解析159
8 4流域農田面積演變趨勢159
8 5農業面源污染負荷估算結果驗證與分析160
8 6農業面源污染負荷估算模型不確定性分析與改進163
8 7本章 小結164
參考文獻164
第9章 河沼系統農業面源污染數值模擬166
9 1數據收集與數據庫構建166
9 1 1基礎數據庫構建166
9 1 2水文水質數據庫構建171
9 1 3作物管理數據庫構建171
9 2模型參數率定與驗證172
9 3模型適用性評價173
9 4率定與驗證結果分析173
9 5敏感性分析和不確定性分析175
9 6本章 小結178
參考文獻178
第10章 河沼系統農業面源污染負荷時空分佈特徵180
10 1時間分佈特徵180
10 2空間分佈特徵183
10 3不同土地利用貢獻率186
10 4本章 小結187
參考文獻187
第11章 農田-河沼系統面源污染調控189
11 1情景設置189
11 2不同施肥量對面源污染的影響191
11 2 1年際影響191
11 2 2月際影響193
11 2 3空間影響194
11 3調整種植結構對面源污染的影響196
11 3 1年際影響196
11 3 2月際影響199
11 3 3空間影響201
11 4保護性耕作對面源污染的影響204
11 4 1年際影響204
11 4 2月際影響207
11 4 3空間影響209
11 5植被過濾帶對面源污染的影響211
11 5 1年際影響211
11 5 2月際影響213
11 5 3空間影響216
11 6本章 小結218
參考文獻219
第12章 結論220
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精彩書摘
第一篇 理論分析
第1章 緒論
根據世界保護監測中心（World Conservation Monitoring Centre）估計，全球濕地總面積約為5 7億hm2，占地球陸地面積的6%。我國濕地資源豐富，第二次全國濕地資源調查主要結果顯示，我國濕地總面積5360 26萬hm2，約占國土面積的5 58%，其中50%的濕地面積分布在青海、西藏、內蒙古、黑龍江四省（自治區）（國家林業和草原局，2014）。1971年，在伊朗拉姆薩爾由18個國家首次簽訂了《關於特別是作為水禽棲息地的國際重要濕地公約》。我國於1992年加入了該公約，現共有國際重要濕地82處，其中6處位於三江平原。
三江平原（129°11′20〃∼135°05′26〃E，43°49′55〃∼48°27′56〃N）是由黑龍江、烏蘇里江和松花江沖積、匯流而成的低濕地平原（付強等，2016），位於世界三大黑土區之一的東北平原東北部，總面積10 89萬km2，占黑龍江省總面積的22 6%。該區域主要地貌類型為廣闊的沖積平原和河流形成的Ⅰ級階地及河漫灘（曲藝等，2021），河漫灘上廣泛分佈沼澤濕地與沼澤化草甸。三江平原被列入《國際重要濕地名錄》的濕地占全國國際重要濕地的7 32%，是我國昀大的天然淡水沼澤分佈區（呂憲國，2001）。迫于高強度的農墾開發等人類活動的影響，三江平原沼澤濕地資源正面臨嚴峻的生態退化，逐漸呈現水質下降、污染程度加深以及抗災害能力減弱等生態環境惡化的典型特徵。黑龍江寶清七星河自然保護區於2011年被列入《國際重要濕地名錄》，是三江平原經5次大規模農墾開發後保留下來的較為完整、具典型性的內陸高寒濕地生態系統之一，也是三江平原唯一一塊保存良好的大面積蘆葦沼澤區，可作為三江平原原始景觀的縮影（Zhang et al ，2020）。為此，本書以七星河及其伴生的沼澤濕地和周邊農田為目標研究區域，將農田、積雪、水體、沉積物和水生生物視為複合環境系統，深入系統地開展農田 -河沼系統污染特徵識別與調控機理研究。
1 1 研究區域概況
1 1 1 地理位置
七星河為烏蘇里江左岸的二級支流，發源于完達山脈七星砬子山，全長189km，中下游流經三江平原腹地，河流兩岸地勢平坦，排泄能力較低，多沼澤濕地。七星河濕地（132°00′22〃∼132°24′46〃E，46°39′45〃∼46°48′24〃N）地處七星河中下游、三江平原中部，位於黑龍江省雙鴨山市寶清縣北部，並與友誼縣和富錦市毗鄰。
七星河濕地於1991年被批准建立為七星河蘆葦自然保護區，1996年組建了七星河蘆葦自然保護區管理委員會，並晉升為市級自然保護區，隨著保護區的發展，後於1996年和2000年分別晉升為省級和曲曲曲自然保護區，主要以保護濕地生態系統和珍稀水禽為主，目前是三江平原保存較為完整、具典型性和代表性的天然濕地之一（周強，2017），其地理位置信息見圖1-1。七星河濕地東西長30km，南北寬10km，沿七星河南岸呈東西走向，濕地總面積2萬hm2，其中，核心區0 796萬hm2，緩衝區0 360萬hm2，實驗區0 844萬hm2。蘆葦沼澤面積1 4萬hm2，占濕地總面積的70%，是三江平原唯一一塊保存良好的大面積蘆葦沼澤區；大葉章 面積0 2萬hm2，占濕地總面積的10%；實驗區和緩衝區內部共有耕地9塊，耕地面積0 2萬hm2，占濕地總面積的10%；溝渠、泡沼0 13萬hm2，占濕地總面積的6 7%；其他雜草地0 07萬hm2，占濕地總面積的3 3%。
圖1-1 七星河濕地區域位置圖
1 1 2 地理與氣候條件
七星河濕地地勢平坦，平均海拔60m，西側較高、東側較低，東西高差4∼5m，河流坡降比1/4500。由於河谷兩岸地勢低平，在春季積雪融化以及夏秋多雨時期，上游來水較大時會形成大面積漫灘滯水，特別是七星河在進入下游後地形略為凸起，同時河道變窄，河岸兩側寬闊的漫灘形成了大面積沼澤。地形的略微起伏和距離河道的遠近導致部分區域積水時間不同，植被覆蓋類型也隨之產生差異。
七星河濕地土壤類型主要以沼澤土和白漿土為主。其中，沼澤土分為腐殖質沼澤土、草甸沼澤土和泥炭沼澤土，主要分佈在常年積水的低窪地段，植被類型以蘆葦、大葉章 、毛果苔草和修氏苔草等為主；白漿土主要分為潛育化白漿土和草甸白漿土，植被類型分別以沼柳、大葉章 和沼澤草甸為主。
七星河濕地地處中緯度區，受溫帶大陸性季風氣候影響，秋季降溫劇烈，冬季寒冷乾燥，每年11月中旬至翌年4月上旬為結冰期，1月平均氣溫-17 5℃，濕地內部冬季水面結冰厚度多年平均94cm，昀大凍深可達到134cm。春季氣溫回升快，夏季溫暖多雨，7月平均氣溫22 3℃。歷史上極端昀高氣溫37 2℃，極端昀低氣溫-37 2℃，年平均氣溫在2 4∼2 5℃，平均無霜期143天，屬?溫和農業氣候區，利於植物生長。
1 1 3 水文水資源概況
七星河濕地的水量主要來源於大氣降水及七星河徑流的補充。根據濕地上游保安站2005∼2014年實測七星河徑流量數據，其水量為0 66億∼2 4億m3，年際變化較大。濕地內部建有調蓄作用的生態蓄水池800hm2，蓄水量可達0 12億m3，開挖了引水渠1000m，常年引七星河河水注入濕地（崔守斌等，2017）。
由於七星河濕地內部無降水觀測資料，故採用濕地周邊寶清縣與富錦市1960∼2019年降水資料推求七星河濕地內部降水情況（氣象數據來源於中國氣象網，http: data cma cn）。由圖1-2可以看出，七星河濕地年降水量波動較為明顯，整體呈上升趨勢，多