水葫蘆修復富營養(yǎng)化水體的機制與工程化技術

目錄
前言
第一部分 水葫蘆生物學特征和水葫蘆凈化水質的效果與機制
第一章 水葫蘆快速繁殖、吸收養(yǎng)分的生物學基礎 3
第一節(jié) 概述 3
第二節(jié) 形態(tài)適應性 3
一、水葫蘆形態(tài)學#征 3
二、莖葉-根比例 5
三、海綿狀組織 6
第三節(jié) 水葫蘆的繁殖特性 6
一、水葫蘆的無性繁殖 7
二、水葫蘆的有性繁殖 10
第四節(jié) 水葫蘆組織的化學成分、含水量及對養(yǎng)分需求特性 19
一、水葫蘆組織的化學成分、含水量 19
二、水葫蘆對養(yǎng)分（氮和磷）的需求特性 20
第五節(jié) 生態(tài)位、光照和溫度環(huán)境因子對水葫蘆生長的影響 20
參考文獻 27
第二章 水葫蘆凈化水體氮的規(guī)律及機制 31
第一節(jié) 概述 31
一、氮與水體富營養(yǎng)化 31
二、水葫蘆修復富營養(yǎng)化水體 32
三、多維集成技術 34
第二節(jié) 水葫蘆與氮動力學 34
一、氮是水葫蘆生長的必需大量元素 34
二、氮在水葫蘆植株內分布 34
第三節(jié) 水葫蘆與水體氮素的相關性 35
一、氮素形態(tài)與水葫蘆的生長 35
二、氮濃度與水葫蘆吸收 36
三、水葫蘆對氮的吸收同化與存儲 37
第四節(jié) 水葫蘆修復富營養(yǎng)化水體氮素消減效果 38
一、水葫蘆凈化氮的效率 38
二、水葫蘆吸收同化的貢獻率 42
第五節(jié) 水體非水葫蘆吸收脫氮研究 42
一、水葫蘆對水體中氮素平衡的影響 42
二、N-15示蹤研究氮素歸趨 43
三、水葫蘆對反硝化微生物群落的影響 44
參考文獻 46
第三章 水葫蘆凈化水體磷的規(guī)律及機制 50
第一節(jié) 水生生態(tài)系統(tǒng)中的磷 50
一、磷是水體富營養(yǎng)化的關鍵因素 50
二、水生生態(tài)系統(tǒng)中磷的賦存形態(tài) 51
三、水生生態(tài)系統(tǒng)中鱗的遷移轉化 52
第二節(jié) 磷對水葫蘆生長的影響 53
一、水葫蘆器官的鱗含量 53
二、水環(huán)境中可獲取鱗濃度對水葫蘆生長的影響 55
三、水環(huán)境中氮濃度對水葫蘆吸收同化鱗的影響 57
第三節(jié) 水葫蘆對磷的去除 58
一、水葫蘆對溶解態(tài)鱗的吸收作用 58
二、水葫蘆對顆粒鱗的利用 59
三、在污水處理廠尾水凈化中水葫蘆對鱗去除的影響 61
第四節(jié) 水葫蘆除磷策略 62
一、靜態(tài)水體的鱗去除 62
二、流動水體的鱗去除 63
第五節(jié) 小結 66
參考文獻 66
第四章 水葫蘆對水體微量污染物的去除效果和作用機制 71
第一節(jié) 概述 71
第二節(jié) 水葫蘆去除重金屬和類金屬的規(guī)律及其機制 71
一、水體環(huán)境中重金屬和類金屬的來源與污染現(xiàn)狀 71
二、水葫蘆對去除水環(huán)境中重金屬的影響 73
三、影響水葫蘆修復重金屬效果的主要因素 77
四、水葫蘆去除水環(huán)境中重金屬的機制 77
五、水葫蘆修復水體重金屬和類金屬后的資源化利用 80
第三節(jié) 水葫蘆對去除有機污染的影響及其機制 82
一、水環(huán)境中有機污染物種類、來源和污染現(xiàn)狀 82
二、水葫蘆對去除水環(huán)境中有機污染的影響 85
三、水葫蘆對有機污染物的凈化（修復）機理 86
參考文獻 89
第五章 水葫蘆攔截藍藻及藻體養(yǎng)分的分解與轉化 97
第一節(jié) 概述 97
第二節(jié) 水葫蘆攔截藍藻的效率與效果 98
第三節(jié) 富營養(yǎng)化湖泊中水葫蘆攔截藍藻的效果 100
一、水葫蘆對藍藻的攔截作用 101
二、水葫蘆對藍藻的攔截量 102
三、水葫蘆根系對藍藻的吸附情況 104
四、項目實施期間滇池外海北部水域藍藻變化狀況 104
第四節(jié) 水葫蘆-藍藻-微生物交互作用對水體氮歸趨的影響 105
一、藍藻被水葫蘆攔截后生物量以及細胞形態(tài)變化 105
二、藍藻被水葫蘆攔截降解后細胞氮素歸趨途徑 106
第五節(jié) 小結 108
參考文獻 108
第六章 水葫蘆對水域生物群落的影響概述 111
第一節(jié) 概述 111
第二節(jié) 水葫蘆對浮游植物（藻類）的影響 111
第三節(jié) 水葫蘆對水生維管束植物的影響 114
第四節(jié) 水葫蘆對浮游動物的影響 115
第五節(jié) 水葫蘆對大型無脊椎動物的影響 116
第六節(jié) 水葫蘆對魚類的影響 118
第七節(jié) 水葫蘆對細菌和真菌的影響 120
第八節(jié) 小結 121
參考文獻 121
第二部分 水葫蘆治污工程及水葫蘆的處置利用
第七章 水葫蘆治污工程示范實例 129
第一節(jié) 概述 129
第二節(jié) 水葫蘆對水體的凈化功能研究 129
一、凈化生活污水和工業(yè)廢水 129
二、處理畜禽養(yǎng)殖廢水 130
三、凈化地表徑流水 131
四、修復富營養(yǎng)化河流、湖泊、水庫 131
第三節(jié) 水葫蘆規(guī)模化應用在污水治理面臨的挑戰(zhàn) 132
一、潛在的生態(tài)安全性問題 132
二、水葫蘆收獲難度大、成本高 133
三、水葫蘆處置、利用困難，商業(yè)化生產(chǎn)可行性小 133
第四節(jié) 規(guī)?；仞B(yǎng)水葫蘆修復富營養(yǎng)化水體的技術方案 134
一、種養(yǎng)安全控制工程 134
二、水葫蘆收獲 136
第五節(jié) 水葫蘆生態(tài)修復富營養(yǎng)化水體示范工程 141
一、規(guī)?；仞B(yǎng)水葫蘆修復太湖水體示范工程 141
二、滇池水葫蘆治理污染試驗性工程 145
三、水葫蘆深度凈化生活污水處理廠尾水生態(tài)工程 151
參考文獻 155
第八章 水葫蘆修復富營養(yǎng)化湖泊試驗工程的水體環(huán)境效應 160
第一節(jié) 概述 160
第二節(jié) 水葫蘆種植對滇池水體理化性質的影響 161
一、滇池北山灣 161
二、滇池外海 165
三、滇池草海 167
第三節(jié) 水葫蘆控養(yǎng)對滇池水生生物群落與多樣性的影響 176
一、滇池北山灣-底棲動物群落 176
二、滇池北山灣-浮游動物群落 179
第四節(jié) 水葫蘆控養(yǎng)對太湖水生生物群落與多樣性的影響 183
一、太湖竺山湖-底棲動物群落 183
二、太湖竺山湖-浮游動物群落 186
第五節(jié) 討論 189
一、滇池北山灣水質變化 190
二、滇池北山灣底棲動物特征 191
三、滇池北山灣浮游動物特征 191
四、太湖竺山灣底棲動物特征 192
五、太湖竺山灣浮游動物特征 193
第六節(jié) 小結 193
參考文獻 194
第九章 水葫蘆的能源化利用 197
第一節(jié) 概述 197
第二節(jié) 水葫蘆生物質能源開發(fā)利用技術形態(tài)適應性 198
一、碳化 198
二、焚燒 198
三、壓塊 198
四、水解發(fā)酵產(chǎn)乙醇 199
五、厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫 199
第三節(jié) 水葫蘆厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷 200
一、水葫蘆產(chǎn)甲烷潛力 201
二、水葫蘆發(fā)酵產(chǎn)甲烷生產(chǎn)工藝 203
第四節(jié) 水葫蘆生產(chǎn)有機肥技術和應用 205
一、水葫蘆直接用作綠肥 205
二、水葫蘆堆肥 206
三、脫水水葫蘆生產(chǎn)基質 207
第五節(jié) （武進）水葫蘆沼氣、有機肥生產(chǎn)工程簡介 208
一、水葫蘆固液分離和沼氣生產(chǎn) 208
二、有機肥生產(chǎn) 208
參考文獻 210
第十章 水葫蘆生物質的飼料化利用 214
第一節(jié) 概述 214
第二節(jié) 水葫蘆飼料質量安全評價 215
一、水葫蘆常規(guī)飼料營養(yǎng)成分及特點 215
二、水葫蘆富集水體中有害重金屬對飼料資源化利用的影響 216
三、不同水域來源水葫蘆重金屬含量及對畜產(chǎn)品安全影響 216
第三節(jié) 水葫蘆青貯飼料的加工調制 217
第四節(jié) 水葫蘆青貯飼料制作及飼喂試驗 218
一、水葫蘆飼喂量與山羊日糧養(yǎng)分利用率間關系 220
二、水葫蘆養(yǎng)分及瘤胃降解率與常規(guī)粗飼料間的比較差異 220
三、水葫蘆飼喂山羊的育肥效果 222
第五節(jié) 青貯水葫蘆飼喂肉鵝 223
一、水葫蘆飼喂量與鵝日糧養(yǎng)分利用率間關系 223
二、水葫蘆育肥鵝方法及日糧適宜飼喂水平 224
第六節(jié) 水葫蘆葉蛋白飼料的生產(chǎn)技術 224
一、水葫蘆葉蛋白的提取 224
二、水葫蘆葉蛋白中的營養(yǎng)組分及重金屬含量 226
參考文獻 227
第十一章 國家科技支撐計劃項目研究成果簡介 230
第一節(jié) 概述 230
第二節(jié) 主要科技創(chuàng)新 230
一、水葫蘆凈化水體效果 230
二、水葫蘆種養(yǎng)采收技術 232
三、水葫蘆加工利用技術 233
第三節(jié) 水葫蘆治污運營模式 235
一、根據(jù)在太湖和滇池實施的水葫蘆治理工程，測算了水葫蘆去除氮鱗成本和資源化利用收益，提出了生態(tài)補償辦法 235
二、實現(xiàn)了水葫蘆消減富營養(yǎng)化水體氮鱗的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)、企業(yè)化運行 235
第四節(jié) 相關項目與成果 235
一、承擔的項目來源、名稱及編號 235
二、授權專利 236
三、編制的地方標準 238
四、發(fā)表的研究論文 238
五、出版專著 246
參考文獻 247
第三部分 水葫蘆治污生態(tài)工程的技術經(jīng)濟評價和對應用的展望及進一步研究工作的建議
第十二章 水葫蘆修復富營養(yǎng)化水體技術經(jīng)濟分析 255
第一節(jié) 概述 255
第二節(jié) 關鍵技術環(huán)節(jié) 的成本收益分析 255
一、關鍵技術環(huán)節(jié) 的成本分析 256
二、關鍵技術環(huán)節(jié) 經(jīng)濟效益分析 261
第三節(jié) 水葫蘆生態(tài)修復技術綜合評價 262
一、經(jīng)濟效益 262
二、生態(tài)效益 263
三、社會效益 264
第四節(jié) 富營養(yǎng)化水體治理生態(tài)補償政策探討 264
一、富營養(yǎng)化水體治理生態(tài)補償屬于修復性補償范疇 264
二、生態(tài)補償?shù)闹骺腕w 265
三、生態(tài)補償標準的確定 265
四、生態(tài)補償資金的來源 266
參考文獻 266
第十三章 水葫蘆治污技術工程化的挑戰(zhàn)與研究展望 267
第一節(jié) 概述 267
第二節(jié) 水葫蘆控制種養(yǎng)生態(tài)安全風險防范和凈化工程技術參數(shù) 268
一、深入研究水葫蘆治污工程的生態(tài)安全問題 268
二、解決大水面種植水葫蘆對覆蓋水域內生物多樣性影響問題 268
三、最佳收獲期和收獲量研究 268
四、深入研究水葫蘆凈化水質的效率與效果的工程技術參數(shù) 269
第三節(jié) 水葫蘆的收獲、處置和利用技術研發(fā) 269
一、水葫蘆的收獲 269
二、水葫蘆的處置 270
三、水葫蘆的利用 270
第四節(jié) 關于水葫蘆凈化水質技術工程化可行性論證和政策支持體系研究 272
一、加強用水葫蘆治污生態(tài)工程可行性論證 272
二、研究制定濕地建設運行的生態(tài)補償機制 272
參考文獻 273