仿生植物在对重污染水体氮素去除中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周晓红 著

图书标签:

• 仿生植物
• 水体污染
• 氮素去除
• 生态修复
• 环境工程
• 湿地生态系统
• 植物修复
• 水环境治理
• 污染控制
• 生态技术

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122312433

版次：1

商品编码：12349191

包装：平装

开本：16开

出版时间：2018-04-01

用纸：胶版纸

页数：176

字数：221000

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：本书可供从事污水处理的科研人员阅读，还可供政府机构工作人员参考。
本书以仿生植物为研究对象，在镇江市古运河流域开展了一系列的野外原位挂膜试验以及室内模拟实验，旨在探讨仿生植物附着生物膜在污染水体中的生长特性，阐明仿生植物附着生物膜对污染河流氮素降解的效果及机理，同时揭示环境因子对仿生植物附着生物膜脱氮效能的影响，有望为利用仿生植物附着生物膜修复城市污染河道水质提供技术指导和理论依据。

内容简介

《仿生植物在对重污染水体氮素去除中的应用》主要内容包括当前我国水污染现状及其特征以及仿生植物在污水处理中的应用情况、仿生植物附着生物膜氮素含量分析、仿生植物附着微生物膜对水质净化效果的研究、不同季节条件下仿生植物附着生物膜氨氮降解效能的影响、不同水深条件下仿生植物附着生物膜氨氮降解效能的影响、环境因子对仿生植物附着生物膜对氨氮降解效能的影响、仿生植物对水体污染物净化机制分析、仿生植物材料选择与管理维护技术、仿生植物应用到水质净化技术中的综合效益评价。本书可供从事污水处理的科研人员阅读，还可供政府机构工作人员参考。

作者简介

周晓红，江苏大学环境学院，副教授，周晓红，女，1981年2月生，博士，副教授，硕士生导师。2003年本科毕业于陕西师范大学地理科学专业；2006年硕士毕业于陕西师范大学环境科学专业；2009年博士毕业于南京师范大学环境地理学专业；2014年博士后出站于江苏大学农业工程研究院；2014-2015年在美国University of Florida做访问学者；2009年至今在江苏大学环境与安全工程学院任职；2011年评为硕士生导师；2012年晋升为副教授，2012年入选江苏大学首批“青年骨干教师培养工程”培养对象.
主持国家自然科学基金；江苏省自然科学基金；中国博士后科学基金和第五批博士后特别资助；江苏省高校自然科学基金面上项目共5项，且均已完成。
主要的研究领域和研究兴趣为：水环境生态修复与生态工程：退化湿地/湖泊/河流生态系统的生态修复技术及其机理；退化生态系统的生态修复工程；仿生植物对重污染河道的修复技术及机理；水生植物对污染水体中氮素物质循环的影响过程及其机理。

目录

第1章概述
1.1当前我国河道水污染现状及治理瓶颈1
1.2仿生植物应用于水质净化中的可行性和必要性分析3
1.3研究目标5
1.4研究内容5
1.5技术路线6
第2章研究区域及研究方法
2.1研究区域概述7
2.1.1研究区域自然环境介绍7
2.1.2镇江市古运河7
2.2仿生植物原材料选择及其辅助单元的制作8
2.2.1仿生植物原材料的选择8
2.2.2仿生植物的设计与制作9
2.2.3仿生植物布设的辅助单元9
2.3试验设计10
2.3.1仿生植物附着生物膜对水质净化效果的研究10
2.3.2仿生植物附着生物膜对污染水体氮素降解效能研究11
2.3.3挂膜季节及其水深对仿生植物附着生物膜对氨氮降解效能影响的试验设计13
2.3.4环境因子对仿生植物附着生物膜对氨氮降解效能影响的试验设计13
2.3.5仿生植物附着生物膜的净化机制研究试验设计14
2.4指标测定15
2.4.1水质理化指标测定方法15
2.4.2仿生植物附着生物膜的生物量测定15
2.4.3仿生植物附着生物膜硝化作用强度测定16
2.4.4仿生植物附着生物膜反硝化强度测定16
2.4.5仿生植物附着生物膜氮循环功能菌群分析17
2.5数据处理与统计18
第3章仿生植物附着生物膜对水质净化效果研究
3.1仿生植物对水体氨氮去除效果分析19
3.1.1不同材质仿生植物对水体氨氮去除效果分析19
3.1.2不同密度仿生植物对水体氨氮去除效果分析21
3.2仿生植物对水体总磷去除效果分析24
3.2.1不同材质仿生植物对水体总磷去除效果分析24
3.2.2不同密度仿生植物对水体总磷去除效果分析26
3.3仿生植物对水体COD去除效果分析28
3.3.1不同材质仿生植物对水体COD去除效果分析28
3.3.2不同密度仿生植物对水体COD去除效果分析30
3.4小结33
第4章仿生植物附着生物膜对氮素的降解效能分析
4.1仿生植物在古运河河口附着生物膜对氮素的降解效能分析34
4.1.1古运河河口水环境质量分析34
4.1.2古运河河口水体中仿生植物附着生物膜氮素含量分析37
4.1.3仿生植物在古运河河口附着生物膜对氮素的降解效能分析40
4.1.4本节小结49
4.2仿生植物在解放桥水体中附着生物膜对氮素的降解效能分析50
4.2.1解放桥水环境质量分析50
4.2.2解放桥水体中仿生植物附着生物膜氮素含量分析53
4.2.3仿生植物在解放桥附着生物膜对氮素的降解效能分析56
4.2.4本节小结65
4.3仿生植物在团结河水体中附着生物膜对氮素的降解效能分析66
4.3.1团结河水环境质量分析66
4.3.2团结河水体中仿生植物附着生物膜氮素含量分析68
4.3.3仿生植物在团结河附着生物膜对氮素的降解效能分析72
4.3.4本节小结80
4.4仿生植物在玉带河水体中附着生物膜对氮素的降解效能分析81
4.4.1玉带河水环境质量分析81
4.4.2玉带河水体中仿生植物附着生物膜氮素含量分析84
4.4.3仿生植物在玉带河附着生物膜对氮素的降解效能分析87
4.4.4本节小结95
4.5古运河不同样点仿生植物附着生物膜对氮素的降解效能的对比分析96
第5章环境因子对仿生植物附着生物膜对氨氮降解效能的影响
5.1溶解氧含量对仿生植物附着生物膜对氨氮降解效能的影响101
5.1.1溶解氧对仿生植物附着生物膜对氨氮去除效果的影响101
5.1.2溶解氧对仿生植物附着生物膜处理系统中硝态氮的积累动态影响104
5.1.3溶解氧对仿生植物附着生物膜的硝化作用强度的影响106
5.2pH对仿生植物附着生物膜对氨氮降解效能的影响108
5.2.1pH对仿生植物附着生物膜对氨氮去除效果的影响109
5.2.2pH对仿生植物附着生物膜处理系统中硝态氮的积累动态影响112
5.2.3pH对仿生植物附着生物膜的硝化作用强度的影响114
5.3氨氮浓度对仿生植物附着生物膜对氨氮降解效能的影响116
5.3.1氨氮初始浓度对仿生植物附着生物膜对氨氮去除效果的影响116
5.3.2氨氮浓度对仿生植物附着生物膜处理系统中硝态氮的积累动态影响120
5.3.3氨氮浓度对仿生植物附着生物膜的硝化作用强度的影响122
5.4本章小结124
第6章仿生植物附着生物膜的特性研究
6.1仿生植物附着生物膜生物量的动态变化分析125
6.1.1以立体弹性填料为原材料的仿生植物附着生物膜生物量动态变化126
6.1.2以组合填料为原材料的仿生植物附着生物膜生物量动态变化128
6.1.3以半软性填料为原材料的仿生植物附着生物膜生物量动态变化131
6.1.4以悬浮填料为原材料的仿生植物附着生物膜生物量动态变化134
6.1.5不同原材料的仿生植物附着生物膜生物量的对比分析136
6.2仿生植物附着生物膜的硝化作用强度动态变化分析139
6.2.1以立体弹性填料为原材料的仿生植物附着生物膜硝化作用强度分析139
6.2.2以组合填料为原材料的仿生植物附着生物膜硝化作用强度的动态变化141
6.2.3以半软性填料为原材料的仿生植物附着生物膜硝化作用强度动态变化143
6.2.4以悬浮填料为原材料的仿生植物附着生物膜硝化作用强度动态变化145
6.2.5不同原材料的仿生植物附着生物膜硝化作用强度的对比分析147
6.3仿生植物附着生物膜的反硝化作用强度动态变化分析149
6.3.1以立体弹性填料为原材料的仿生植物附着生物膜反硝化作用强度分析149
6.3.2以组合填料为原材料的仿生植物附着生物膜反硝化作用强度的动态变化151
6.3.3以半软性填料为原材料的仿生植物附着生物膜反硝化作用强度的动态变化153
6.3.4以悬浮填料为原材料的仿生植物附着生物膜反硝化作用强度的动态变化156
6.3.5不同原材料的仿生植物附着生物膜反硝化作用强度的对比分析158
6.4仿生植物附着生物膜的氮循环细菌数量分析159
6.4.1仿生植物附着生物膜的氨化细菌变化特征159
6.4.2仿生植物附着生物膜的硝化细菌的变化161
6.4.3仿生植物附着生物膜的反硝化细菌的变化163
6.5仿生植物附着生物膜差异的影响因素分析164
6.6仿生植物附着生物膜对水体净化机制分析167
6.7本章小结168
第7章仿生植物的管理与维护
7.1仿生植物原材质的选择169
7.2仿生植物辅助单元的制作169
7.3仿生植物的管理维护170
第8章结论与展望
8.1结论171
8.2展望171
参考文献

前言/序言

近几十年来，随着我国经济的快速发展，城市规模的不断扩增，城市河道污染问题日益严重。黑臭的河水不仅使城市风光黯然，而且直接威胁到城市居民的身心健康，制约城市的可持续发展。尽管各地为改善城市河道水环境采取了多项措施，现状依然严峻。而且，随着城市化进程的加剧，城市污水排放量将不可避免地呈现上升趋势，城市河道生态环境压力巨大。由于城市河道多渠道化，水流不畅、污泥淤积，导致河道自净功能严重退化，因此，寻求高效、安全、易行的城市污染河道水质净化技术，恢复退化的河流生态系统刻不容缓。其中，生物-生态修复技术由于具有安全性、经济性、实用性、系统性等诸多优点成为河流污染治理的主要技术手段，特别是对于受到严重污染的“荒漠化”河道，生物-生态修复已经成为许多城市河道水环境治理的关键技术。
其中，仿生植物作为一种新的生态修复技术，弥补了传统的生物-生态修复技术在水污染治理中的瓶颈，为严重污染的城市河道生态修复提供了新的技术手段。仿生植物，又称为“人工水草”或“生态填料”，即模仿天然水草形态及水生植物在水质净化中的主要功能，将自然水体中的生物膜技术与传统污水处理的填料技术结合起来，通过各种纤维加工形成新型水处理材料，在严重污染的“荒漠化”河道中构建“水下森林”，为污染水体中土著微生物提供适宜的栖息场所，促使微生物聚集、生长、繁殖、代谢，从而降解污染物，达到水质净化的目的。其具有以下方面的优势：具有巨大的比表面积，可为多种生物提供栖息附着场所；不受季节影响，可避免水生植物季相交替所造成的水质动荡变化；不受水体污染程度的制约，可避免水生植物在透明度低、溶解氧低以及污染物浓度高的水体中生长不良、根系短小的现状；可重复使用。基于以上特点，仿生植物自问世以来，迅速得到了广泛的研究和实际应用。
基于此，本书以仿生植物为研究对象，在镇江市古运河流域开展了一系列的野外原位挂膜试验以及室内模拟试验，旨在探讨仿生植物附着生物膜在污染水体中的生长特性，阐明仿生植物附着生物膜对污染河流氮素降解的效果及机理，同时揭示环境因子对仿生植物附着生物膜脱氮效能的影响，最终有望为利用仿生植物附着生物膜修复城市污染河道水质提供技术指导和理论依据。
本书是作者近几年针对仿生植物开展的系列研究过程中所获得的第一手资料的汇总与集成。本书中涉及的相关研究项目受以下基金的资助，包括：国家自然科学基金（51109097），江苏省基础研究计划（自然科学基金）面上研究项目（BK2011520）以及中国博士后科学基金（20100481095）。此外，江苏大学专著出版基金以及江苏省水利科技项目（2016050）共同资助了本书的出版，在此表示衷心的感谢。
江苏大学张珂、王晓娟、刘彪、李义敏、张金萍以及王旻等同学直接参与了本书所涉及的相关试验研究工作，并为本书中的样品采集、试验分析、数据整理等作出了大量的努力；此外，相关课题完成以及本书写作过程中，得到了陈志刚、解清杰、储金宇、肖思思、许小红等同志的大力支持与帮助，在此表示衷心的感谢！
本书基础数据来源于“仿生植物对污染河道净化技术及机理”课题，在该课题研究及课题验收等过程中，得到了王国祥、杨柳燕、郭文禄、曹琴、顾维等专家的指导；在课题研究及其成果推广过程中，得到了江苏同盛环保技术有限公司的大力支持，在此表示衷心的感谢！
由于作者水平有限，书中难免有错误或不妥之处，恳请各位专家及读者不吝赐教。

作者
2018年3月

好的，以下为您提供的图书简介，字数大约1500字，内容详尽，不包含您所提及的书名主题： --- 书名：《工业4.0时代下，智能制造系统的人机协作优化策略研究》 图书简介 一、 核心主题与时代背景 本书聚焦于工业4.0浪潮下，智能制造系统（Intelligent Manufacturing Systems, IMS）中的核心挑战：如何实现人与机器之间的高效、安全且可持续的协作（Human-Robot Collaboration, HRC）。在全球制造业向数字化、智能化转型的背景下，传统的人机隔离操作模式已成为制约生产效率提升和柔性制造能力的关键瓶颈。本书深入剖析了新一代工业机器人、物联网（IoT）、大数据分析以及人工智能（AI）技术如何重塑人机交互界面和工作流程，旨在提供一套系统化、可落地的优化策略，以推动制造系统从自动化迈向协同化。 二、 内容结构与章节深度剖析 本书共分为六个主要部分，层层递进，从理论基础到实践应用，构建起一个完整的人机协作优化框架。 第一部分：智能制造与人机协作的理论基石 本部分首先界定了工业4.0的内涵，并将其核心特征与人机协作的需求进行对接。重点阐述了从自动化（Automation）到协同化（Collaboration）的范式转移。讨论了传统工业机器人与协作机器人（Cobots）在设计哲学、安全标准和应用场景上的根本区别。此外，还引入了系统工程（Systems Engineering）和复杂适应系统（Complex Adaptive Systems, CAS）的视角，为理解人机系统的动态交互特性打下理论基础。 第二部分：人机协作环境下的安全与伦理考量 安全是人机协作得以实现的前提。本部分详细解读了国际和国内关于协作机器人安全标准（如ISO/TS 15066）的技术要求，包括力量与接触限制、安全区域的动态划分以及故障安全机制的设计。更进一步，本书探讨了在深度融合的制造环境中，数据隐私、算法偏见以及责任界定等新兴伦理问题，并提出了相应的风险管理和治理框架。 第三部分：人机协作系统中的感知与认知技术 高效协作依赖于机器对人类意图的精确理解。本部分聚焦于支撑协作的人工智能技术栈。详细介绍了基于机器视觉和传感器融合技术的人体姿态估计、动作预测模型。特别地，书中深入探讨了“意图识别”（Intent Recognition）在实时决策中的应用，包括基于深度学习的序列模型（如LSTM、Transformer）如何从历史数据中学习操作员的习惯动作和潜在需求。此外，还分析了触觉反馈、脑机接口（BCI）在增强人机自然交互方面的最新研究进展。 第四部分：面向柔性生产的任务分配与调度优化 在柔性制造（Flexible Manufacturing Systems, FMS）中，任务的动态分配是系统效率的关键瓶颈。本部分提出了基于多目标优化的人机任务切分模型。该模型综合考虑了任务的复杂性、操作员的技能熟练度、机器的性能限制以及生产的实时优先级。书中详细介绍了混合整数线性规划（MILP）、强化学习（Reinforcement Learning, RL）在解决动态、非确定性任务调度问题中的应用，特别是如何通过“机会主义调度”来最大化系统的整体吞吐量，同时最小化操作员的认知负荷。 第五部分：人机界面（HMI）与认知负荷管理 人机交互界面设计直接影响操作员的学习曲线和操作效率。本部分侧重于下一代HMI的设计原则，包括沉浸式技术（如增强现实AR）在工作指导和故障诊断中的应用。更重要的是，本书引入了生理信号监测（如心率变异性、眼动追踪）作为衡量操作员认知负荷的量化指标。基于这些指标，提出了自适应HMI策略，即系统根据操作员的实时认知状态动态调整信息呈现的密度和交互方式，避免信息过载或不足。 第六部分：实践案例、评估指标与未来展望 本书最后一部分通过多个跨行业的实际案例（如汽车装配、精密电子产品封装、定制化小批量生产线）来验证前述优化策略的有效性。案例分析不仅展示了技术部署过程，更着重于量化评估（如OEE、首次通过率、人因误差率的降低幅度）。最后，本书对未来人机协作的发展趋势进行了展望，特别是探讨了通用人工智能（AGI）可能对协作模式带来的颠覆性影响，并为制造业管理者和工程师提供了实施路线图和关键成功要素（Critical Success Factors, CSFs）。 三、 目标读者 本书内容兼具理论深度和工程实践价值，是以下人员的理想参考读物： 智能制造、工业工程、自动化控制等领域的科研人员和高校师生。 负责工厂自动化升级、柔性生产线设计和系统集成的工程技术人员。 企业中高层管理者，关注数字化转型和劳动力结构优化的决策者。 四、 撰写特色 本书的显著特色在于其跨学科的整合能力，将控制理论、人因工程学、先进计算机科学和管理科学融会贯通。语言严谨专业，图表清晰，旨在为读者提供一个全面、前瞻且可操作的框架，以迎接工业制造的协同智能新时代。 ---

评分☆☆☆☆☆

仅仅从《仿生植物在对重污染水体氮素去除中的应用》这个书名来看，我就觉得这本书非常有潜力成为一本重要的参考读物，特别是对于那些希望了解前沿水处理技术的人来说。我之所以这么说，是因为“仿生”这个词汇本身就代表了一种将自然界经过长期演化形成的精妙设计转化为工程应用的思想，这通常意味着高效、低能耗和环境友好。《重污染水体》则直接指出了本书关注的重点——那些对环境造成严重威胁的水体，而《氮素去除》则明确了其核心的解决方案。我特别好奇这本书会如何定义和介绍这些“仿生植物”。它们是通过基因工程培育出的新型植物，还是利用生物材料和物理化学方法构建的模拟植物系统的结构？书中是否会深入探讨这些仿生植物的合成方法、工作原理，以及它们相对于传统水处理方法（如活性污泥法、化学沉淀法等）的独特优势？我猜想，这本书可能会包含一些关于仿生植物的材料科学、生态学以及工程学方面的交叉知识，这使得它能够为不同背景的读者提供有价值的信息。

评分☆☆☆☆☆

《仿生植物在对重污染水体氮素去除中的应用》这样一个书名，勾起了我对生态修复领域最新进展的好奇心。作为一名长期关注环境科技发展的读者，我一直认为，将自然界的智慧融入到解决人类环境问题中，是未来可持续发展的重要方向。书名中“仿生植物”的提法，让我联想到那些能够模拟植物吸收、转化和固定营养物质功能的非生物材料或生物复合体。而“重污染水体”和“氮素去除”则直接点明了本书研究的核心问题，即如何高效、经济地治理因过量氮素而富营养化的水体。我非常想知道，书中是否会详细阐述这些仿生植物的构效关系，比如它们是如何通过模仿植物的根系吸收、叶片蒸腾作用，或者微生物共生体系来达到去除氮素的目的？书中是否会包含一些关于仿生植物的制备方法、性能评估以及在不同水质条件下的实际应用案例？我对这些仿生植物在处理不同浓度、不同形态的氮素（如氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐）时的效果，以及它们在长期运行中的稳定性和再生能力等方面的内容尤为感兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书的题目《仿生植物在对重污染水体氮素去除中的应用》给我一种非常科学、严谨的感觉。我本身并不是直接从事水处理或环境科学研究的专业人士，但作为一名对生态环境问题抱有高度关注的普通读者，我对这类能够解决实际环境痛点的书籍有着天然的亲近感。书名中的“重污染水体”和“氮素去除”点出了问题的严重性和解决方案的关键点，而“仿生植物”这个词汇则充满了想象空间。我很好奇，这些“仿生植物”究竟是什么？它们是真实存在的植物经过改造，还是完全人工合成的材料？它们模拟植物的哪些特性来完成氮素的吸收、转化或降解？书中是否会详细介绍这些仿生植物的结构、组分以及其工作的微观机理？我希望这本书能够用一种相对易懂的方式，将复杂的科学原理讲解清楚，让我这个非专业人士也能有所收获，了解这项技术是如何从实验室走向实际应用的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名就足以勾起我的好奇心——《仿生植物在对重污染水体氮素去除中的应用》。我一直对环境治理中的创新技术充满兴趣，尤其是那些能够借鉴自然界智慧的解决方案。书名中的“仿生植物”立刻让我联想到那些经过巧妙设计的、模拟植物生长和功能的材料或系统，它们能够以一种更加可持续和高效的方式处理水中的氮素污染。重污染水体是我国环境治理面临的严峻挑战之一，而氮素又是水体富营养化的主要元凶，它不仅破坏水生生态，还会影响饮用水安全。因此，如何有效地去除水体中的氮素，一直是我关注的焦点。看到这本书将仿生技术与这一难题相结合，我立刻产生了阅读的冲动，想要深入了解这些“人造植物”究竟是如何运作的，它们在实际应用中能达到怎样的效果，又存在哪些优势和局限性。我期待这本书能提供一些前沿的研究成果和具体的案例分析，让我能够更清晰地认识到仿生技术在水体氮素去除领域的潜力。

评分☆☆☆☆☆

阅读《仿生植物在对重污染水体氮素去除中的应用》这个书名，我立刻被其前沿性和实用性所吸引。作为一名对可持续发展和绿色技术有着濃厚兴趣的爱好者，我一直关注着各种新兴的环保解决方案。《仿生植物》这个概念本身就充满了吸引力，它暗示着一种巧妙地模仿自然界高效机制的解决方案。水体氮素污染是全球性的环境问题，尤其是在一些工业发达或人口密集地区，重污染水体的治理刻不容缓。书中将“仿生植物”与“氮素去除”这两个关键点结合，让我看到了解决这一难题的希望。我很好奇，这本书究竟会介绍哪些类型的仿生植物？它们是如何模拟植物根系吸收养分、叶片进行光合作用，或者微生物固氮过程的？我期待书中能够有具体的案例研究，展示这些仿生植物在不同类型、不同程度的重污染水体中的实际应用效果，比如它们对氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐等不同形态氮素的去除效率，以及在不同水温、pH值等条件下的适应性。