城市排污河水环境及生物修复技术

本书内容包含了作者以及课题组近年来的研究成果，内容具有很大的连续性和系统性。 

本书将城市排污河道作为城市生态复合系统的子系统，通过水质试验监测确定主要控制的氮、磷营养盐和有机污染物排放强度、时空分布特征及污染水平，解析氮、磷营养盐和有机污染物的污染情况，提出氮磷营养盐和有机污染物的控制方法与途径，以及区域内主要污染物减排限排途径调控策略。本书还对城市排污河道及重点污染源附近沉积物中重金属、有机质的污染状况进行全面分析评价，并针对排污河道疏浚底泥，进行了多种生物修复技术的对比实验研究，*终提出适合该排污河道复合污染沉积物的生物修复技术。本书适合于环境工程、环境科学、给排水科学与工程和城市规划等相关专业的高校师生、科研人员阅读参考，对城市河湖水生态系统建设和水环境管理具有重要参考价值，对拓宽视野、丰富知识结构、培养具有跨学科或专业交叉渗透知识结构的人才具有重要作用。

李亚男，太原理工大学环境科学与工程学院，讲师，研究方向为环境生物修复技术，参与多项国家*级科研项目，包括国家基础研究计划973-06专题、国家自然科学基金项目，以及山西省自然科学基金青年基金项目、山西省留学回国人员择优基金项目等，主讲《城市水生态》课程。

第1章  绪论  001

1.1城市河流污染001

1.1.1我国城市河流水环境现状及趋势001

1.1.2城市河流水体污染来源002

1.1.3城市河流水体污染物004

1.1.4主要研究方法及研究现状005

1.2城市河流底泥污染修复技术010

1.3生物修复技术012

1.3.1植物修复技术及研究现状012

1.3.2植物修复辅助措施及研究现状014

1.3.3厌氧微生物修复技术及研究现状017

第2章  南排污河的水环境现状及水质评价  020

2.1南排污河概况020

2.1.1南排污河现状020

2.1.2南排污河面临的主要问题020

2.1.3主要污染源分析021

2.2水质监测资料024

2.2.1采样区域和样品采集024

2.2.2样品分析025

2.3水质监测结果027

2.3.1数据统计方法027

2.3.2排污河污染物的时空分布特征028

2.4南排污河水质评价032

2.4.1水质评价标准的确定032

2.4.2水质评价方法的选择033

2.4.3改进的主成分分析法的水质评价结果038

2.4.4与其他评价方法的比较042

2.5水中污染物间的相关关系分析044

2.5.1相关关系分析044

2.5.2水中污染物间的相关关系分析045

2.6南排污河水污染控制方法045

2.7本章小结046

第3章  北排污河的水环境现状及水质评价  048

3.1北排污河概况048

3.1.1北排污河现状048

3.1.2主要污染源分析048

3.2水质监测资料050

3.2.1采样区域和样品采集050

3.2.2样品分析051

3.3水质监测结果052

3.3.1数据统计方法052

3.3.2排污河污染物的时空分布特征052

3.4北排污河水质评价056

3.4.1水质评价标准的确定056

3.4.2改进的主成分分析法的水质评价结果057

3.4.3与其他评价方法的比较062

3.4.4两种评价方法的比较064

3.5水中污染物间的相关关系分析064

3.5.1线性相关与回归分析064

3.5.2一元多重回归模型065

3.5.3水中污染物间的相关关系分析065

3.6北排污河水污染控制方法070

3.7本章小结070

第4章  南排污河沉积物中污染物风险及生物有效性  072

4.1材料与方法072

4.1.1采样区域和样品采集072

4.1.2样品分析73

4.1.3沉积物污染评价方法075

4.2河道沉积物污染状况分析077

4.2.1重金属累积水平077

4.2.2重金属毒性水平079

4.2.3重金属的形态分布及有效性079

4.2.4重金属与其他污染物的相关性081

4.3重点污染源污染特征分析082

4.3.1剖面分布082

4.3.2化学形态分析083

4.4本章小结085

第5章  重金属有机物复合污染沉积物异位生物修复技术  087

5.1试验材料088

5.1.1供试沉积物088

5.1.2植株的选择088

5.1.3供试微生物菌群089

5.2试验方法089

5.2.1盆栽试验089

5.2.2样品分析090

5.3结果与讨论091

5.3.1沉积物变化091

5.3.2植物对重金属的吸收和累积112

5.4本章小结119

第6章  有机污染物的厌氧微生物修复技术  121

6.1甲苯和苯甲酸厌氧代谢121

6.1.1代谢路径121

6.1.2bamA在环境中的应用和研究方法124

6.2材料与方法125

6.2.1甲苯和苯甲酸降解富集菌液的建立125

6.2.2样品采集和化学分析126

6.2.3DNA的提取126

6.2.416Sr RNA基因分析126

6.2.5bamA基因分析127

6.3结果与讨论128

6.3.1富集菌液观察128

6.3.2微生物菌群结构分析129

6.3.3bamA基因多样性分析131

6.3.4讨论136

6.4本章小结137

参考文献  139

 

河流是城市生态复合系统的重要组成部分，随着社会经济及城市建设的发展，城市河道空间及其结构被大规模、广泛地人工改造，改变了城市河流系统的自然连通性、生态多样性，影响了水体的水环境自净能力，导致城市河湖功能日益萎缩。尤其是随着入河污染物的增加，一些城市河流变为城市的排污河道，致使城市河流水质污染，城市水环境不断恶化，城市河湖水生态系统日益退化，进而影响了城市社会经济的可持续发展，成为当今全球性的生态环境问题。为了实现城市河湖水生态系统的良性循环以及城市社会经济的可持续发展，城市河湖水生态系统修复成为目前我国城市水环境综合治理的重要内容。本书将城市排污河道作为城市生态复合系统的子系统，也作为渤海湾污染的重要陆源污染源，一方面从排污河道水体入手，通过一年三期的水质试验监测，确定主要控制的氮、磷营养盐和有机污染物排放强度、时空分布特征及污染水平，结合区域优先控制污染物清单和重点污染源以及现场和历史资料调研，解析氮、磷营养盐和有机污染物的污染情况，同时提出一些具体的、针对性的氮磷营养盐和有机污染物的控制方法与途径，以及区域内主要污染物减排限排途径调控策略。另一方面从排污河道沉积物入手，对城市排污河道及重点污染源附近底泥中重金属、有机质的污染状况进行全面分析评价；并针对排污河道疏浚底泥，进行了多种生物修复技术的对比试验研究，终提出适合该排污河道复合污染沉积物的生物修复技术。本书内容包含了笔者以及课题组近年来的研究成果，内容具有连续性和系统性。这些研究工作先后得到了焦化污染土壤的微生物修复（山西省自然科学基金青年基金项目，编号2015021119）、异养硝化.好氧反硝化苯酚降解功能菌株的代谢特性研究（国家自然科学基金青年基金项目，编号51408396）、异养硝化.好氧反硝化菌脱氮同时降解苯酚机制研究（山西省高等学校科技创新项目，编号2016146）、Diaphorobacter细菌基于关键酶基因的同步硝化反硝化机制研究（山西省回国留学人员科研资助项目，编号2016.034）、菠菜对农田土壤中镉的吸收及对食物链上段人类的潜在危险（广东省科技计划项目，编号2017B030314092）的支持。此外，在本书编写的过程中，受到了岳秀萍博士、王国英博士、马小丽博士、王孝维博士、刘吉明博士、周爱娟博士、汪素芳博士、赵博玮博士的帮助，在此表示衷心的感谢。同时也要感谢研究生王艺霏、王建伟、刘瑾、付婧怡、段志辉、栗婧、张静、陶艳对书稿的校核。本书对城市河湖水生态系统建设和水环境管理具有重要参考价值，以期为给排水科学与工程、环境工程、环境科学和城市规划等相关专业的相关工程技术人员、科研人员以及管理人员提供支持。李亚男2017年12月