北方富营养化水体生态修复技术

1绪论
　1.1水体污染的主要来源
　1.1.1工业废水的排放
　1.1.2生活污水的排放
　1.1.3农业污水的排放
　1.2水体污染的主要类型
　1.2.1有机污染物
　1.2.2重金属
　1.2.3酸、碱污染
　1.2.4植物营养物的污染
　1.3水体富营养化的危害及状况
　1.4水体富营养化的氮磷来源
　1.5水体富营养化的治理方法
　1.5.1控制外源性氮、磷输入
　1.5.2减少内源性氮、磷富集
　1.6生态修复技术治理水体富营养化
　1.6.1生态修复技术的原则
　1.6.2几种常见的生态修复技术
　1.7中国北方气候特点及水体修复存在的问题
　参考文献
2生态护坡建设
　2.1传统护坡与生态护坡
　2.1.1传统护坡的类型
　2.1.2生态护坡的类型
　2.1.3传统护坡和生态护坡的联系和区别
　2.2河岸带生态系统的恢复与重建
　2.2.1植被护坡的生态功能
　2.2.2河岸带生态系统退化原因
　2.2.3植物对退化河岸带的修复
　2.2.4植被对河岸带污染土壤的修复原理
　2.3植被护坡机理及其景观效应
　2.3.1植物根系的加筋理论
　2.3.2植物根系固土的锚固理论
　2.3.3护坡植物的水文效应
　2.4护坡植物选择和筛选方法
　2.4.1护坡植物的选择
　2.4.2富集植物
　2.4.3富集植物的筛选
　2.5生态护坡的植物群落
　2.5.1护坡生物多样性
　2.5.2植物群落的选择
　2.5.3护坡植物的组合搭配
　2.5.4北方干固河流生态治理
　2.6植物－微生物联合修复技术
　2.6.1植物与根际微生物的关系
　2.6.2根际微生物多样性
　2.6.3植物与微生物的相互作用
　参考文献
3北方常见的水体修复植物
　3.1水生植物净水特点及机理
　3.1.1植物吸收作用
　3.1.2微生物降解作用
　3.1.3吸附、过滤、沉淀作用
　3.1.4抑藻作用
　3.1.5对生态系统的作用
　3.2水生植物净水研究的进展
　3.3北方常用的富营养化水体修复植物
　3.3.1北方常见挺水植物
　3.3.2北方常见浮叶植物
　3.3.3北方常见漂浮植物
　3.3.4北方常见沉水植物
　3.4水生植物修复水体原则
　参考文献
4代表植物适应修复条件的实验研究
　4.1浮萍适合修复水体的磷浓度范围
　4.1.1水体中磷浓度对浮萍宏观生长的影响
　4.1.2水体磷浓度对浮萍保护酶活性的影响
　4.1.3水体中磷浓度对浮萍叶绿体色素和可溶性蛋白含量的影响
　4.1.4水体磷浓度对浮萍细胞超微结构的影响
　4.2氨氮对利用浮萍修复的影响
　4.2.1氨氮对浮萍宏观生长的影响
　4.2.2水体中氨氮浓度对浮萍保护酶活性的影响
　4.2.3水体中氨氮对浮萍叶绿体色素及可溶性蛋白含量的影响
　4.2.4水体中氨氮浓度对浮萍细胞超微结构的影响
　4.3浮萍适合修复的ｐＨ条件
　4.3.1ｐＨ对浮萍宏观生长的影响
　4.3.2ｐＨ对浮萍保护酶活性的影响
　4.3.3水体ｐＨ对浮萍叶绿体色素和可溶性蛋白含量的影响
　4.3.4水体ｐＨ对浮萍细胞超微结构的影响
　4.4温度对利用浮萍修复的影响
　4.4.1温度对浮萍宏观生长的影响
　4.4.2温度对浮萍保护酶活性的影响
　4.4.3温度对浮萍叶绿体色素和可溶性蛋白含量的影响
　4.4.4温度对浮萍细胞超微结构的影响
　4.5重金属对浮萍修复影响的探讨
　4.5.1三重重金属对青萍保护酶活性的影响
　4.5.2三种重金属对青萍蛋白及叶绿体色素含量的影响
　参考文献
5人工湿地与浮床技术
　5.1建立人工湿地系统
　5.1.1人工湿地及类型
　5.1.2人工湿地中的生物及作用
　5.1.3人工湿地中的基质
　5.1.4人工湿地中存在的问题及成功案例
　5.1.5人工湿地设计原则
　5.1.6北方气候人工湿地植物越冬通常的处理方法
　5.1.7原有天然湿地的生态恢复
　5.2建立人工浮床技术
　5.2.1人工浮床的类型
　5.2.2人工浮床的修复机制
　5.2.3中国北方人工浮床常用的修复植物
　5.2.4人工浮床研究及应用的成功案例
　5.2.5人工浮床技术存在的问题及在北方应用的限制
　参考文献
6微生物修复水体富营养化技术
　6.1微生物修复的概念和研究进展
　6.1.1微生物修复技术的概念
　6.1.2国内外研究进展
　6.2微生物治理水体富营养化的原理和过程
　6.2.1水体微生物修复过程
　6.2.2微生物修复剂脱氮机理
　6.2.3微生物修复剂脱磷机理
　6.3水体富营养化治理的理化方法
　6.3.1稀释和冲刷
　6.3.2底部引流
　6.3.3人工造流
　6.3.4沉积物覆盖
　6.3.5沉积物疏浚
　6.3.6铝、铁和钙的絮凝方法
　6.4微生物修复水体富营养化技术
　6.4.1直接投加法
　6.4.2吸附投菌法
　6.4.3固定化投菌法
　6.4.4根系附着法
　6.4.5固定化菌藻技术
　6.5微生物治理水体富营养化的影响因素
　6.5.1治理地点的温度
　6.5.2河流的ｐＨ
　6.5.3河流中的优势植物
　6.5.4河流中的氮磷比值
　6.5.5选择土著微生物进行修复
　6.6菌种的培养、富集和强化
　6.6.1主要ＥＭ微生物介绍
　6.6.2ＥＭ菌群的作用机理
　6.6.3常见ＥＭ菌的筛选和富集
　6.7微生物强化技术
　6.7.1细胞强化技术
　6.7.2基因强化技术
　6.8治理效果检测方法
　6.8.1评价指标的选取
　6.8.2各指标的检测方法
　6.9微生物修复技术应用原则
　6.9.1不同水体的修复原则
　6.9.2微生物筛选的原则
　6.9.3投放修复剂注意事项
　参考文献
7底栖动物构建
　7.1底栖动物
　7.1.1定义及生态学作用
　7.1.2底栖动物的生活习性
　7.1.3底栖动物简单分类
　7.2常见指示生物与水质生物评价关系
　7.3大型底栖动物在水生态系统健康评价中的应用
　7.3.1河流水生态系统健康评价指标体系
　7.3.2水环境质量评价中常用底栖动物指数
　7.4环境因子对底栖动物群落的影响
　7.4.1物理因子
　7.4.2化学因子
　7.4.3生物因子
　7.4.4人为干扰
　7.5利用底栖动物进行水体富营养化生物修复
　7.5.1放养滤食性底栖动物
　7.5.2滤食性底栖动物－菌藻组合
　7.5.3滤食性底栖动物与化学物质综合治理
　7.5.4放养软体动物
　7.6北方河流底栖动物的采样和鉴定方法
　7.6.1采样方法
　7.6.2采样点的选择
　7.6.3样品的采集、处理与保存
　7.6.4鉴定方法及定性定量
　7.7底栖动物修复污染水体研究的展望
参考文献

　　由于人类的活动引起的Ｎ、Ｐ等营养元素过量的输入水体，导致藻类异常繁殖，致使水质恶化的水体富营养化现象已经是一个全球性的环境问题。水体富营养化会引起水质的改变，造成水生生态系统结构和功能的变化，表现为水质恶化、水体能见度降低、水生植物光合作用能力下降、景观破坏、蓝藻等水生生物异常大量繁殖、水体溶解氧浓度降低、鱼类等水生动
　　物大量死亡、生物多样性锐减、水体自净能力降低等一系列问题。这种被称为水体”提前老化”的富营养化现象给供水、水利、航运、养殖、旅游以及人类的健康等造成了巨大的危害。
　　富营养化水体的治理总体上概括为控制外源污染和降低内源污染两个方面。生态修复技术是利用生态学的原理来控制水体的外源污染，并降低水体的内源污染。由于该技术具有廉价、美观、不易产生二次污染等特点而成为水体污染治理的研究热点。目前，中国广大的北方水体富营养化问题日益加重，很多湖泊、水库和城市内河流都出现了水体富营养化的现象。选择适合北方环境的水体生态修复技术，来对外源水体污染进行截污和降低内源污染的浓度势在必行。本书是在这样的环境条件下，结合编者多年的研究经验，总结和整理了适合北方水体生态修复的一系列技术，希望能给这些富营养化水体的治理工作提供一定的帮助。
　　本书共分为七章。第1章绪论，介绍目前水体污染的情况、污染类型以及水体富营养化治理的方法。第2章生态护坡，介绍生态护坡的类型、机制和效应、护坡植物的选择效应以及植物群落的情况。第3章水体修复植物，介绍富营养化水体水生植物修复的原则、机理以及适合利用于中国北方富营养化修复的主要水生植物种类。第4章代表植物适应修复条件的实验，以北方常见的水体修复植物青萍和紫萍为实验材料研究了两种植物对Ｎ、Ｐ浓度，温度，ｐＨ以及主要重金属污染的适应情况，确定适合应用的具体水体和气候条件。第5章人工湿地和浮岛，介绍人工湿地和人工生态浮床技术，人工湿地主要介绍了种类、作用、存在问题以及湿地设计的原则等内容；人工生态浮床主要介绍常用的浮床类型、北方常用的修复植物及存在的问题等。第6章微生物修复水体富营养化技术，主要介绍微生物修复富营养化水体的原理、影响因素以及常用技术。第7章底栖动物构建，主要介绍底栖动物的常见种类，构建方法以及研究展望等。
　　本书是编者多年从事水体生态修复相关研究工作的总结，这些工作得到了国家基础研究发展规划项目（2002ＣＢ412300）和国家重大水利专项（2012ＺＸ07201002）的资助。同时衷心地感谢中国环境科学研究院的侯文华研究员，北京科技大学的汪群慧教授在编者多年研究工作上给予的无私帮助。
　　由于编者水平有限，并且时间仓促，不妥和疏漏之处在所难免，恳请读者批评指正！
　　编者
　　2015年4月