Nitrogen Loading in Coastal Water Bodies pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:American Geophysical Union

作者:Valigura, Richard A. (EDT)/ Alexander, Richard B. (EDT)/ Castro, Mark S. (EDT)/ Meyers, Tilden P. (E

出品人:

页数:254

译者:

出版时间:2000-10

价格:USD 56.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780875902715

丛书系列:

图书标签:

氮负荷
沿海水体
水质
污染
生态系统
富营养化
环境科学
海洋学
水资源
氮循环

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具体描述

沉积物地球化学与近岸水体生态系统健康：沉积物-水体界面的物质交换过程研究图书概要本书深入探讨了沉积物地球化学过程在塑造和维持近岸水体生态系统健康中所扮演的关键角色。不同于侧重于特定污染物（如氮负荷）的研究，本书的重点聚焦于沉积物作为污染物汇、源和转化器的复杂功能，以及这些过程如何通过沉积物-水体界面（Sediment-Water Interface, SWI）驱动着营养盐、痕量金属、有机碳乃至剧毒物质的动态平衡。通过结合野外采样、室内实验室模拟实验以及先进的地球化学分析技术，本书旨在构建一个全面的理解框架，解释沉积物内部的生物地球化学循环如何反馈至上覆水体，进而影响藻华爆发、水体氧气条件和整个食物网的结构与功能。第一部分：近岸沉积物环境的地球化学基础第一章：近岸沉积物的形成、组成与空间异质性本章首先界定了“近岸水体”的地理和水文特征，包括河口、海湾和大陆架浅水区。重点阐述了沉积物的来源（陆源输入、生物成因和化学沉淀）及其粒度分布对地球化学反应速率的影响。沉积物颗粒的表面积、矿物组成（如粘土矿物、铁锰氧化物、有机质复合体）是决定吸附和交换潜力的基础。此外，详细讨论了沉积物在空间上的异质性，包括垂向剖面上的地层学变化（氧化还原状态的梯度）和水平分布上的差异（如近岸富营养化区域与开阔水域沉积物的对比）。第二章：氧化还原微梯度与电子受体层次沉积物内部的微环境是驱动地球化学反应的核心。本章详细阐述了厌氧呼吸的电子受体层次结构，从上覆水体快速渗透的氧气，到沉积物浅层的水体氧气（A/O）界面，再到深层的硝酸盐还原（反硝化）、锰还原、铁还原和最终的硫酸盐还原过程。每个层次的深度、速率和关键微生物群落被量化分析。重点探讨了电子受体消耗的速率如何决定了沉积物的“电子接受能力”（Electron Accepting Capacity, EAC），这一指标直接关联到有机质的矿化程度和污染物（如重金属）的长期封存或再释放潜力。第二章补充：分析技术：微电极技术与连续流反应器本章介绍用于解析沉积物微环境的关键技术。微电极（如O2、Eh、pH电极）的精确插入技术，用于获取高分辨率的界面化学梯度数据。同时，对比了传统的静态（batch）反应器与先进的连续流沉积物核心培养系统，后者能更真实地模拟水流剪切力和物质交换通量，是研究动态交换过程的有力工具。第二部分：沉积物作为物质交换的界面第三章：沉积物-水体界面的物质通量计算与驱动力物质交换通量是连接沉积物内部过程与上覆水体营养负荷的关键桥梁。本章系统地介绍了通量（Flux）的定义、测量方法（箱式法、扩散室法）以及通量模型（如Fick's第一定律的简化应用）。讨论了驱动物质交换的主要因素：扩散（受浓度梯度和温度影响）、生物扰动（由底栖动物活动引起的混合作用）和水流剪切力（影响界面反应速率）。着重分析了生物扰动深度与生态系统健康的相关性。第四章：痕量金属的固化与释放机制近岸水体中的重金属（如铜、锌、镉、铅）的归趋高度依赖于沉积物的地球化学条件。本章深入探讨了重金属在沉积物中的结合相（Species Fractionation），区分了可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机质结合态和残渣态。重点分析了在氧化还原条件变化时（如上覆水体富营养化导致的缺氧或厌氧条件），铁锰氧化物释放的金属，如何导致金属的“二次释放”风险。第四章补充：有机质的封存与矿化路径有机质（Organic Matter, OM）的质量和来源（陆源 vs. 海源）决定了沉积物的“化学缓冲能力”。本章详细描述了有机质的分解和矿化路径，从快速的易降解组分到缓慢的惰性组分。引入了“表观沉积速率”与“有机质埋藏效率”的概念，解释了沉积物如何通过快速埋藏机制（如高沉积速率或低水动力扰动）来隔离有机碳和伴随的污染物，实现碳汇功能。第三部分：生物地球化学过程的耦合效应第五章：硫化物循环与腐蚀性环境的形成在大多数营养负荷较高的近岸区域，硫酸盐还原是主要的有机质降解途径，生成硫化氢（H2S）。本章详细阐述了硫化物在沉积物中的生成、迁移以及与铁的反应形成不溶性的黄铁矿（FeS2）。系统分析了硫化物在缺氧事件中被氧化（如通过化能自养硫氧化菌）对水体氧化还原状态的剧烈影响，以及硫化物对重金属的强烈络合作用，这可能在特定条件下使某些重金属转化为更具生物有效性的形态。第六章：磷的动态平衡与水体富营养化的长期反馈磷是许多近岸水体生态系统中最关键的限制性营养盐。本章将沉积物视为一个巨大的磷库。重点分析了磷在沉积物中的结合形式，特别是铁磷（Fe-P）和钙磷（Ca-P）的稳定性。深入探讨了“内源性磷释放”（Internal P Loading）的机制，主要包括：沉积物氧化还原状态的改变（铁还原导致Fe-P的解离）和pH值的变化。本章通过实际案例分析了底泥的磷释放潜力如何决定了水体藻华爆发的持续时间和强度。第七章：界面过程对底栖生物群落结构的影响沉积物地球化学梯度直接控制着底栖生物的分布和多样性。本章探讨了氧化还原界面、硫化物浓度和有机质含量对生物群落的筛选作用。例如，高硫化物环境如何导致生物多样性下降，形成以耐受硫化物物种为主的群落。同时，分析了生物扰动如何通过将深层物质带至表面或促进氧气的向下渗透，从而改变了化学反应速率和有效通量，构建了地球化学-生态系统耦合的反馈回路。结论：面向可持续管理的沉积物地球化学模型本书最后总结了不同地球化学过程之间的相互作用，强调了理解沉积物-水体界面动态变化对于制定有效的近岸水体管理策略（如底泥清除、水体曝气或营养盐削减）的重要性。未来的研究方向将集中于构建更精细化的多组分耦合模型，以准确预测气候变化和人类活动压力下，近岸沉积物作为“历史记录器”和“未来触发器”的作用。