Nutrient Control Actions for Improving Water Quality in the Mississippi River Basin and Northern Gul

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作者:Not Available (NA)
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页数:94
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出版时间:2009-12
价格:$ 23.73
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isbn号码:9780309130004
丛书系列:
图书标签:
  • Water Quality
  • Nutrient Pollution
  • Mississippi River Basin
  • Gulf of Mexico
  • Agricultural Runoff
  • Water Management
  • Environmental Science
  • Eutrophication
  • Nutrient Control
  • Environmental Policy
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具体描述

A large area of coastal waters in the northern Gulf of Mexico experiences seasonal conditions of low levels of dissolved oxygen, a condition known as hypoxia. Excess discharge of nutrients into the Gulf of Mexico from the Mississippi and Atchafalaya rivers causes nutrient overenrichment in the gulf's coastal waters and stimulates the growth of large algae blooms. When these algae die, the process of decomposition depletes dissolved oxygen from the water column and creates hypoxic conditions. In considering how to implement provisions of the Clean Water Act to strengthen nutrient reduction objectives across the Mississippi River basin, the U.S. Environmental Protection Agency (EPA) requested advice from the National Research Council. This book represents the results of the committee's investigations and deliberations, and recommends that the EPA and U.S. Department of Agriculture should jointly establish a Nutrient Control Implementation Initiative to learn more about the effectiveness of actions meant to improve water quality throughout the Mississippi River basin and into the northern Gulf of Mexico. Other recommendations include how to move forward on the larger process of allocating nutrient loading caps - which entails delegating responsibilities for reducing nutrient pollutants such as nitrogen and phosphorus - across the basin.

《河流流域生态系统健康与水资源管理前沿探索》 图书简介 本书汇集了近年来在河流流域生态系统健康、水资源可持续利用、以及复杂水文地质系统管理领域取得的最新研究成果与实践经验。本书旨在为水资源规划者、环境工程师、生态学家以及政策制定者提供一个跨学科的视角,深入探讨在快速变化的全球环境下,如何构建更具韧性的河流系统。 全书共分为六个主要部分,涵盖了从基础理论到前沿应用的多个维度。 第一部分:河流地貌动力学与水文过程模拟 本部分重点关注河流系统的物理基础。首先,通过对大型河流三角洲的侵蚀与沉积过程的深入分析,揭示了气候变化和人类活动对河流形态演变的长期影响。研究运用了高分辨率遥感数据和三维水动力模型,模拟了不同径流情景下的河床冲淤变化规律,为河道治理工程提供了精确的参数输入。 随后,内容转向地下水与地表水相互作用的复杂机制。详细介绍了新型同位素示踪技术在识别河-地下水交换通量中的应用,并构建了多尺度耦合模型,用以评估地下水超采对河流基流稳定性的影响。本部分强调,准确理解和量化水文过程的非线性响应,是进行有效水资源分配管理的前提。 第二部分:流域尺度的生物地球化学循环 本部分聚焦于河流生态系统中的物质循环,特别是碳、氮、磷等关键元素的迁移与转化。深入探讨了河流湿地和河岸带在污染物截留和生物地球化学转化中的“生态系统工程师”作用。研究展示了通过生态修复手段(如构建人工湿地和优化植被缓冲带)来提高流域水体自净能力的可行性与效率。 此外,书中详细阐述了流域尺度上营养盐的“热点”与“汇流点”的识别方法。通过结合土地利用变化数据和水质监测网络,构建了流域营养盐负荷的时空动态模型,揭示了不同污染源(农业面源、城市污水、大气沉降)对河流营养盐贡献的相对权重,为精准削减污染负荷提供了科学依据。 第三部分:水生生物多样性与生态健康评价 河流的健康不仅仅体现在水质指标上,更深刻地反映在其生物群落的结构与功能上。本部分介绍了多种现代生物监测技术,包括环境 DNA(eDNA)在快速、非侵入性监测珍稀或隐存物种中的应用。 重点研究了河流连续性(River Continuity)对水生生物栖息地连通性的影响。通过分析栖息地破碎化指数(Habitat Fragmentation Index),评估了水电站、堤防等基础设施对鱼类洄游和底栖生物群落结构的影响。书中还提出了基于功能多样性的河流生态系统健康指数(River Ecosystem Health Index, REHI),旨在超越传统的物种丰富度指标,更全面地反映河流生态系统的稳定性和服务能力。 第四部分:跨界水资源管理与治理的社会经济学视角 河流系统往往跨越行政区划甚至国界,因此,有效的管理必须整合社会、经济和制度因素。本部分探讨了水资源分配中的公平性与效率性之间的权衡问题。 内容涵盖了水权交易机制的设计与实施案例分析,特别是在水资源稀缺区域,如何通过市场化手段激励节水行为。同时,书中引入了多主体决策模型(Multi-Agent Modeling),模拟了不同利益相关者(农民、工业用户、环保组织)在水资源冲突情景下的行为选择与策略演变,为制定包容性的水治理政策提供了决策支持工具。 此外,本部分还深入分析了气候变化情景下,极端水文事件(如特大洪水和长期干旱)对流域经济系统的冲击与适应性管理策略。 第五部分:前沿监测技术与数据驱动的决策支持系统 本部分着眼于河流管理的智能化和实时化。详细介绍了遥感技术(如高光谱和激光雷达)在水体蓝藻水华大面积监测、地表蒸散量估算中的应用。 重点介绍了基于物联网(IoT)的智能水文监测网络。展示了如何集成来自数十个节点的实时水质、流量、气象数据,通过边缘计算和云计算平台,构建流域尺度的“数字孪生河流”系统。该系统能够进行短期预报和长期情景模拟,为洪水预警、供水调度和环境应急响应提供秒级更新的支持。 书中还介绍了利用机器学习算法(如深度学习)来识别水质异常事件的早期征兆,提升了环境风险管理的响应速度和准确性。 第六部分:全球河流系统的韧性与可持续性路径 在总结部分,本书将视野扩展至全球尺度,对比了不同地理区域(如干旱区、季风区、高寒区)河流系统的共性挑战与特殊性应对策略。 提出了“基于自然的解决方案”(Nature-Based Solutions, NBS)在河流管理中的核心地位,强调恢复河流的自然空间(如退堤还滩、恢复自然漫滩)是增强其抵御外部扰动的关键。 最后,本书展望了未来河流管理研究的方向,包括对微塑料和新兴污染物(如药物残留)的长期生态毒理效应评估,以及如何利用生态系统服务价值评估(Ecosystem Service Valuation)来指导流域尺度的投融资决策,确保河流系统的长期健康与人类福祉的和谐共存。 本书内容丰富,理论与实践相结合,是环境科学、地理信息科学、水利工程及公共管理等领域研究人员和从业者的重要参考资料。

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用户评价

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从结构上看,本书对“控制行动”的定义进行了一次富有成效的拓展,使其涵盖了从源头减排到末端生态修复的完整闭环。我特别欣赏作者对生态系统服务价值评估的深入讨论,这为争取非传统利益相关者(如旅游业、渔业)参与水质保护提供了强有力的经济论据。书中不仅评估了湿地过滤营养物的“价值”,还量化了富营养化对近海渔业产值和休闲娱乐经济的“损失”。这种成本效益分析(CBA)的框架,使得营养物控制不再仅仅是环境部门的职责,而是直接关系到区域经济可持续性的关键议题。此外,作者对公众参与和环境教育在维持长期治理成果中的作用给予了足够的重视,强调了公民科学在数据收集和监督反馈中的潜力。总而言之,这本书提供了一个全面、多维且极富实践指导意义的框架,它将水质管理提升到了一个更具综合性和战略性的高度,是流域研究领域不可多得的里程碑式著作。

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这本书的叙事风格非常引人入胜,它采用了多案例研究的叙事结构,仿佛带领读者进行了一次身临其境的流域考察。通过对密西西比河上游特定小流域(如爱荷华河或密苏里河支流)的深度剖析,作者成功地将宏大的流域尺度问题,还原为每一个社区、每一块农田所面临的具体挑战。例如,在介绍可变利率施肥(VRT)技术的推广案例时,书中详细记录了技术采纳过程中农民的疑虑、农业推广人员的困境,以及当地水务部门如何通过建立技术培训中心来克服信任障碍。这种“自下而上”的故事叙述,极大地增强了文本的代入感和可读性,使得非专业读者也能深刻理解营养物控制的复杂性。它清晰地展示了,一套完美的科学模型,如果不能在地方层面上有效地“落地生根”,那么一切努力都将是空中楼阁。作者成功地架起了理论与实践之间的桥梁,其详尽的案例细节远超一般综述性文献的泛泛而谈。

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读完这本书,我最大的感受是,它以一种近乎苛刻的批判精神,揭示了过去几十年水质管理实践中的结构性缺陷。作者并没有回避那些令人不快的现实——例如,现有法规的执行力不足、利益集团的阻挠,以及科学界与实际操作部门之间的知识鸿沟。书中有一章专门分析了湿地恢复项目在实现营养物去除目标上的实际绩效与预期目标的巨大差距,其背后的原因——包括土地利用权力的分散化和生态系统服务的价值评估缺失——被剖析得淋漓尽致。这种直面问题的勇气,让这本书超越了一般的学术著作,更像是一份强有力的问责状。我特别欣赏作者在论述中融入的社会经济学视角,他们没有将农民简单视为“污染者”,而是将其视为复杂的经济主体,提出了一系列基于市场激励和风险共担机制的创新性解决方案,比如基于绩效的生态服务付费模式的变体设计。这种将生态工程与激励相容性原则相结合的做法,是真正有价值的政策创新。

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这本关于密西西比河流域和墨西哥湾北部水质改善的营养物控制行动的书,其理论深度和实践价值给我留下了极为深刻的印象。首先,我必须赞扬作者在构建整体框架时的严谨性与前瞻性。他们没有仅仅停留在罗列现有的污染控制措施上,而是深入剖析了不同管理策略之间错综复杂的相互作用机制。例如,书中对于农业径流、城市化进程以及大气沉降这三大污染源的量化模型,其精细程度令人叹服。特别是在探讨氮磷负荷削减目标设定方面,作者巧妙地结合了水文地理信息系统(GIS)数据与长期生态监测结果,构建了一个多尺度的决策支持系统。这种自上而下的系统性思考,使得读者能够清晰地看到,任何孤立的、局部性的干预都可能在更大的流域尺度上失效,从而强调了跨州际合作与统一治理标准的重要性。此外,作者对气候变化情景下营养物输送动态的模拟预测,展现了极高的学术视野,预示着未来水资源管理必须具备的韧性。这本书绝不仅仅是一本技术手册,它更像是一部关于流域生态经济学的深度研究报告,为政策制定者提供了坚实的科学基础和可操作的路线图。

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我个人认为,这本书在方法论上的创新性是其最大的亮点之一。作者对新兴监测技术和数据分析工具的整合应用,展现了未来水质管理的面貌。书中详细介绍了利用遥感技术对藻华事件进行实时预警的算法优化过程,以及如何结合机器学习来预测特定天气事件下营养物高峰值的出现时间与强度。更重要的是,作者没有将这些技术视为终点,而是探讨了如何将这些高频、高分辨率的数据转化为可供地方管理者即时响应的行动指令。例如,书中设想了一个“智能水网”,能够根据实时降雨量动态调整城市雨水径流溢流控制设备的运行参数,从而最大限度地减少营养物冲刷。这种对“数据驱动型治理”的深刻探索,使得这本书在众多关于水质治理的文献中脱颖而出,因为它真正关注的是如何通过技术赋能,实现管理决策的敏捷化和前瞻化,而非仅仅是事后补救。

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