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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Pfafflin, James R.

出品人:

页数:1440

译者:

出版时间:2006-1

价格:$ 936.77

装帧:HRD

isbn号码:9780849398438

丛书系列:

图书标签:

• 环境科学
• 环境工程
• 百科全书
• 第五版
• 科学
• 工程
• 技术
• 环境
• 可持续发展
• 参考书

深入探索环境科学与工程的基石：一本面向未来的综合性教材 《环境科学与工程导论：基础、方法与应用（第五版）》 本书旨在为环境科学与工程领域的学生、研究人员以及行业专业人士提供一个全面、深入且具有前瞻性的学习平台。我们深知环境挑战的复杂性和跨学科性，因此本书不仅涵盖了经典的环境科学理论，更强调了现代工程技术在解决实际环境问题中的核心作用。本书结构严谨，内容详实，力求成为读者理解和应对当代环境危机的权威指南。 --- 第一部分：环境系统的基础与挑战 本部分奠定了理解环境问题的科学基础，从地球系统的基本构成入手，逐步深入到人类活动对环境产生的关键影响。 第一章：环境科学与工程的范畴与历史演进 本章首先界定了环境科学（Environmental Science）与环境工程（Environmental Engineering）的核心区别与交叉点。环境科学侧重于对自然系统（大气、水圈、岩石圈、生物圈）的监测、理解和预测；而环境工程则专注于设计和实施技术方案，以保护人类健康和生态系统。我们将回顾环境问题的历史脉络，从工业革命初期的空气污染到当代的气候变化和全球生物多样性丧失，展示科学理解如何驱动工程实践的进步。特别关注关键转折点，如早期环境运动的兴起、关键环境法规的建立（如《清洁空气法案》、《清洁水法案》的演变），以及可持续发展理念的兴起。 第二章：地球系统的基本原理 环境系统是一个复杂的、动态平衡的网络。本章深入探讨了支撑地球生命的关键循环：水循环、碳循环、氮磷循环和氧循环。我们将详细分析这些循环在自然状态下的平衡机制，并量化人类活动（如化石燃料燃烧、农业集约化）对这些循环造成的扰动。重点讨论同位素示踪技术在追踪污染物迁移和循环变化中的应用。此外，本章还引入了系统的思维方式，解释了反馈回路（正反馈与负反馈）如何影响环境系统的稳定性和对外部冲击的响应能力。 第三章：人类活动与环境健康风险评估 环境工程的首要目标是保护人类健康。本章聚焦于环境中存在的关键污染物（包括传统污染物如重金属、悬浮颗粒物，以及新兴污染物如内分泌干扰物、微塑料和抗生素耐药基因）。我们将详细介绍毒理学基础：剂量-反应关系、暴露途径评估（吸入、摄入、皮肤接触）和风险表征。风险评估流程被细致拆解，从危害识别到暴露评估，再到风险特征化，为后续的工程控制策略提供科学依据。本章特别强调了流行病学研究在确定环境暴露与健康结果关联中的作用。 --- 第二部分：水环境工程：从源头到末端处理 水资源的管理和水环境的净化是环境工程的核心领域。本部分全面覆盖了水文、水质特性、水处理技术和废水处理的高级方法。 第四章：地表水与地下水系统 本章深入研究水文过程，包括降水、蒸发、入渗和径流的量化模型。在水质方面，重点解析了影响水体生态健康的关键参数：溶解氧（DO）、生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）以及营养盐负荷。我们讨论了水体自净能力的机制，并引入了水质模型的应用，如接收水体模型（如Streeter-Phelps模型）来预测污染物稀释与降解过程。地下水部分，侧重于含水层的特性、污染物在多孔介质中的迁移与反应（吸附、反应动力学），以及污染羽的预测与修复策略。 第五章：饮用水处理技术 安全饮用水的获取是公共卫生的基石。本章系统阐述了现代饮用水厂的工艺流程，从预处理（混凝、絮凝、沉淀）到深度处理。混凝过程的化学原理（双层压缩、网桥形成）被详尽解释。过滤单元（快速砂滤、慢速砂滤、深度过滤）的效率取决于颗粒截留机制和操作参数的选择。最后，重点分析了消毒技术（氯化、臭氧化、紫外线消毒）的优缺点，特别是其对病原体灭活效率的评估以及消毒副产物（DBPs）的控制策略。 第六章：废水处理与回收工程 本部分全面覆盖了城市和工业废水的处理技术。传统活性污泥法被深入解析，包括微生物群落的生理生化特性、污泥龄（SRT）和水力停留时间（HRT）的优化设计。针对营养盐去除，本章详细介绍了实现高效脱氮除磷的A2/O、SBR等先进生物处理工艺的代谢路径和控制条件。对于新兴的难降解有机污染物，我们引入了膜生物反应器（MBR）、膜接触氧化技术（MCO）以及高级氧化过程（AOPs，如Fenton试剂、光催化氧化）在废水深度处理中的应用。 --- 第三部分：大气环境工程与污染控制 本部分关注大气污染物的生成、传输、归宿以及工程控制措施。 第七章：大气化学与污染物传输 本章从气象学角度审视大气环境。我们探讨了大气边界层结构、湍流扩散理论（高斯烟羽模型基础），以及污染物在区域和全球范围内的传输路径。重点分析了光化学烟雾的形成机理，如臭氧和二次有机气溶胶（SOA）的生成路径，以及它们对能见度和呼吸系统的影响。酸雨的化学过程（SOx和NOx的氧化与沉降）也作为关键案例进行深入剖析。 第八章：空气污染控制技术 本章集中于终端处理技术的设计与优化。针对颗粒物控制，详细对比了旋风分离器、湿式洗涤器、袋式除尘器和静电除尘器（ESP）的工作原理、效率曲线及其在不同粒径范围的应用。针对气态污染物，我们深入探讨了干/湿法脱硫（FGD）的技术选择、选择性催化还原（SCR）和选择性非催化还原（SNCR）在脱硝中的应用，以及活性炭吸附、生物过滤等有机物控制技术。本章强调了过程集成和能源效率在现代污染控制系统设计中的重要性。 --- 第四部分：固体废物管理与场地修复 本部分转向固体废弃物的资源化、无害化处理及污染场地的生态修复技术。 第九章：固体废弃物管理与循环经济 本章超越传统的“填埋”思维，着眼于“减量化、再利用、资源化”的循环经济模型。我们分析了城市固体废弃物（MSW）的特性，包括物理特性和化学特性（如水分、挥发分、热值）。详细介绍了焚烧发电（WTE）工艺的热力学分析与尾气净化技术。对于生物质废弃物，堆肥化和厌氧消化（沼气生产）的反应动力学与工程控制被详细讲解。 第十章：污染场地修复工程 场地修复是环境工程中一项复杂的系统工程。本章首先建立污染场地评估的框架，包括源识别、暴露途径分析和风险量化。修复技术分为“场地内（In-situ）”和“场地外（Ex-situ）”两大类。对于土壤和地下水污染物，我们详细介绍了化学氧化/还原、生物修复（如植物修复、微生物强化修复）的机制和适用条件。对于场地修复的长期监测和风险管理，本章提供了最新的监管框架和技术验证标准。 --- 第五部分：环境工程的前沿与可持续性 本部分将视野扩展到气候变化、可持续发展和新兴技术。 第十一章：气候变化与环境工程的应对 本章探讨了温室气体（GHGs）的来源、全球气候模型的原理，以及环境工程在减缓（Mitigation）和适应（Adaptation）气候变化中的角色。减缓策略包括碳捕集、利用与封存（CCUS）的技术挑战，以及能源系统的脱碳化路径。适应策略则涉及水资源管理的弹性设计和基础设施的抗灾能力提升。 第十二章：可持续发展与生命周期评价（LCA） 可持续性不再是可选项，而是工程设计的核心约束。本章引入了生命周期评价（LCA）作为决策工具，从“摇篮到坟墓”全面评估产品或技术的环境影响（如水足迹、碳足迹）。本章鼓励读者以跨代公平和生态承载力的视角，设计出既经济可行又环境友好的工程解决方案，为下一代环境工程师和科学家指明方向。 --- 总结： 本书通过严谨的科学叙事和详尽的工程实例，构建了一个从理论基础到前沿应用的完整知识体系。每一章都紧密结合了最新的科研进展和行业标准，确保读者获得的知识不仅具有学术深度，更具备实践指导意义。我们相信，通过系统学习本书内容，读者将能够全面掌握解决当代复杂环境问题的必备工具和思维框架。

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