美国科学书架·化学世界系列：改变地球的化学 [Chemistry of The Environment] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 大卫·E.牛顿 著，陈松 译

图书标签:

• 化学
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• 科学普及
• 美国科学书架
• 化学世界
• 环境问题
• 科普读物
• 化学

出版社： 上海科学技术文献出版社

ISBN：9787543961289

版次：1

商品编码：11509948

包装：平装

丛书名： 美国科学书架·化学世界系列

外文名称：Chemistry of The Environment

开本：16开

出版时间：2014-06-01

用纸：胶版纸

页数：225

字数：167000

正文语

内容简介

　　《美国科学书架·化学世界系列：改变地球的化学》所涉猎的内容从最基本的物质和宇宙的起源，到药品和食品构成等这类新材料化学在日常生活中的实际运用。
　　《美国科学书架·化学世界系列：改变地球的化学》关注的是化学在环境问题中所扮演的角色一一包括空气和水污染、固体废料以及绿色化学的领域；概述了人类社会的污染问题，并介绍了由此产生的各种人类必须解决的问题。书中思考了发展与污染的平衡问题，并对与环境有关的社会、政治、经济、法律以及其他问题都作了简要介绍。

作者简介

　　大卫·E.牛顿，从事化学和物理学教学1 3年。在美国塞勒姆州学院（Salem State College）担任化学和物理学教授长达15年。在旧金山大学职业技术学院任兼职副教授10年。他著作颇丰，已出版的达400多部。这些著作中包括教材、百科全书、教师参考书、研究指南、普及读物，还有其他类型的教育材料。

内页插图

目录

前言
阅读提示

一 通往地球日之路
人类历史上的污染问题
防污染法律法规的诞生
1970年世界地球日

二 大气化学：污染物
一氧化碳
氮氧化物
二氧化硫
悬浮颗粒
挥发性有机化合物
臭氧
铅
空气质量标准

三 大气化学：大气的变化
大气的性质
酸雨
臭氧层破坏
全球气候变化

四 水污染化学
常见的污染物质和来源
耗氧物质
养分
沉降与沉积
病原体
有机化学毒物
重金属
酸性
热

五 固体废弃物处理化学
固体废弃物的概述
市政固体废物（即生活垃圾）
市政固体废弃物处理：填埋
市政固体废弃物处理：焚烧
减少市政固体废弃物的措施：回收再利用
工业废料
核废弃物

六 绿色化学
问题：向环境中排放危险的化学物质
解决之道：绿色化学
美国绿色化学的组织机构
原子经济性
……
结语

精彩书摘

　　现存的很多关于空气污染的有意思故事大都来自大不列颠帝国。例如1157年，亨利二世国王（King Henry 2）的妻子埃莉诺请求国王搬离诺丁汉的塔德伯里城堡（Tudbury Castle），其原因就是因为这个地区木柴燃烧所造成的空气污染已经到了让人无法忍受的程度了。英国最早曾经实施了一些限制或禁止燃烧木柴和煤炭的法律，试图减少对空气的污染。例如在1306年，爱德华一世国王（King Edward 1）禁止人们燃烧煤炭，他宣布：“只要被发现违法燃烧煤炭的人一律要杀头。”他之后的国王们试图以更加人性化更加温和的方式来执行这条禁令，他们通常会选择对燃烧煤炭的个人或单位征收燃煤税，以限制煤炭的燃烧。
　　在此后的6个世纪里，英国的作家们还在不停地描述着笼罩在伦敦和英国其他大都市上空黑暗而浓重的空气。直到17世纪，科学家、物理学家以及其他关心此事的市民们一直在研究造成空气污染的原因、空气污染造成的影响并且提出一些改进环境问题的具体措施。例如1661年，一个名叫约翰·伊夫林（John Evelyn）的政府小官员写了一本标题为《防烟》（Fumifugium）的描述伦敦污浊空气的小册子，他希望借着这本书引起国王查尔斯二世（King Charles Ⅱ）的注意。伊夫林解释他写这本小书的目的，就是为了展示“这一致命的麻烦（指空气污染）是如何可能被改善的；同时还介绍了使用什么方法可以不仅使老人们能从这种不便的生活中解脱出来，而且还能使国王的王宫以及整个城市成为这个世界上最温馨最美好的住所”。
　　伊夫林接下来介绍了使用焦炭来代替煤炭生火取暖，在城市周围建造被保护的绿化带，将所有工业生产单位驱逐到绿化带以外，以及建造更加高的烟囱使得烟雾可以被排放到更高的高空等一系列方法措施。
　　其他的发达国家也一直与同样的问题进行着斗争，但是在那些公告、法律或者规则（就像伊夫林的那些提议）中，没有一条能够对缓解伦敦以及其他大城市所遭受的慢性空气污染产生长期的效果。恰恰相反，空气污染问题与过去几个世纪相比变得越来越严重，其中很大一个原因是因为工业革命——这一从18世纪晚期开始的工业大发展时期。
　　工业革命在生产系统中掀起了巨大的变革，使得原本以人力为基础的家庭小作坊和农场生产变成了以工厂为基础的大规模生产方式。这些工厂的运作主要依靠矿物燃料与未处理的煤炭混合提供动力。工业化的生产方式产生了大量的废料，但是处理这些垃圾废料的方法却并没有由于生产方式的改变而发生相应的改变，生产废料依然被直接排放到河水与湖水中，或是被直接排放到大气中。
　　……

前言/序言

改变地球的化学：我们赖以生存的无形力量 当我们审视我们所处的这个星球，从巍峨的山峦到浩瀚的海洋，从孕育生命的土壤到流淌空气的每一次呼吸，我们常常惊叹于自然的鬼斧神工。然而，在这壮丽景象的背后，隐藏着一股更为深刻、更为根本的力量，它塑造了我们所看到的一切，驱动着生命的繁衍，也深刻影响着我们文明的进程。这股力量，便是化学。 《改变地球的化学》并非仅仅是一部关于抽象的化学公式和反应的教科书。它是一扇窗，引领我们窥探那些无形却至关重要的化学过程，它们是如何在亿万年的时间里雕刻出我们星球的轮廓，又是如何在当下，以难以察觉却又牵一发而动全身的方式，影响着我们生存的环境。本书将带领读者踏上一段充满发现与启迪的旅程，探索化学在我们这个蓝色星球上扮演的至关重要的角色。 从宇宙的尘埃到生命的摇篮：化学的起源与演化 本书的探索将从最宏大的视角开始——宇宙的诞生。在这个最初的舞台上，最简单的元素——氢和氦——在恒星内部的极端高温高压下，通过核聚变的过程，孕育出了更复杂的元素。碳、氧、氮、磷等构成生命基石的元素，以及构成我们星球岩石、水和大气的重要物质，都源自于这些“恒星的炼金术”。本书将详尽阐述恒星演化与元素合成之间的深刻联系，以及这些元素如何在宇宙的浩渺中传播，最终汇聚形成我们赖以生存的太阳系和地球。 随着地球的形成，一场更为壮阔的化学剧目拉开了帷幕。早期地球的极端环境，火山喷发释放出的气体，以及来自太空的陨石撞击，共同塑造了地球原始的大气层和海洋。这些化学反应，如硫化物与水的反应，氨与甲烷的分解，为生命的出现准备了必要的化学原料。本书将深入探讨地球早期化学环境的演变，包括原始大气的成分，水圈的形成，以及这些化学条件如何为复杂有机分子的出现铺平道路。我们还将了解，正是这些基础的化学过程，使得从无机物到有机物的飞跃成为可能，为生命的萌芽提供了至关重要的土壤。 大气：看不见的化学屏障与气候的调控者 地球的大气层，这层薄薄的气体保护罩，是生命存在和维持的关键。本书将聚焦于大气化学的核心议题，揭示其复杂的组成与动态平衡。我们将深入理解氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气等主要成分在化学上的相互作用，以及它们如何构成了我们呼吸的空气。 一个尤其值得关注的章节，将深入探讨臭氧层的形成与作用。臭氧（O₃）这一看似简单的分子，却在我们星球的化学中扮演着守护者的角色，它能够吸收来自太阳的绝大部分紫外线辐射，保护地表生命免受其伤害。本书将细致地讲解臭氧的生成与分解机制，以及人类活动，特别是过去使用的氯氟烃（CFCs）等物质，是如何破坏臭氧层的，以及科学界为此付出的巨大努力和取得的显著成果。 当然，我们无法绕过气候变化这一当今最为紧迫的环境问题。本书将从化学的角度，剖析温室气体，如二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）、氮氧化物（N₂O）等，在地球能量平衡中的作用。我们将了解这些气体是如何通过吸收和再辐射红外线来捕获太阳能，导致地球温度升高。本书将详细阐述这些温室气体的来源，包括自然过程（如火山活动、生物呼吸）和人类活动（如燃烧化石燃料、工业生产、农业活动），并分析其在大气中的浓度变化趋势以及对全球气候的长期影响。我们还将探讨其他影响气候的化学因素，如气溶胶（悬浮在大气中的固体或液体颗粒）对太阳辐射的反射和吸收作用。 水圈：生命的源泉与化学的载体 水，是生命之源，也是地球上最普遍的化学溶剂。本书将深入探讨水圈的化学性质及其在地球系统中的重要作用。我们将解析水的分子结构（H₂O），以及它所表现出的独特而重要的化学性质，如极性、氢键，以及其作为溶剂的强大能力，这些性质使得水能够溶解和运输各种物质，从而支持了地球上几乎所有的生命过程。 本书将审视海洋的化学组成，包括盐分的来源、分布和变化。我们将了解溶解在海水中的各种离子，如钠离子、氯离子、镁离子、硫酸根离子等，是如何影响海水密度、pH值以及海洋生态系统的。同时，本书还将探讨海洋酸化这一日益严峻的环境问题。随着大气中二氧化碳浓度的升高，一部分二氧化碳溶解到海水，导致海水的pH值下降，这一过程对珊瑚礁、贝类等海洋生物的碳酸钙骨骼和外壳的形成造成了严重威胁。 淡水资源同样是本书关注的重点。我们将分析河流、湖泊和地下水中的化学成分，以及这些成分的来源和变化。本书将深入探讨水污染的化学根源，例如工业废水中的重金属、农业化肥流失引起的富营养化、生活污水中的有机物和病原体等，以及这些化学污染物对饮用水安全和水生生态系统的破坏。我们还将审视水处理的化学原理，了解如何通过沉淀、过滤、消毒等化学方法净化水质，保障人类健康。 土壤与岩石圈：地球的物质基础与化学循环 土壤，是地球表层最为复杂而富饶的化学环境之一，是植物生长的温床，也是无数微生物活动的场所。本书将揭示土壤的化学构成，包括矿物质、有机质、水和空气，以及它们之间复杂的化学反应。我们将了解土壤pH值、阳离子交换容量、养分含量等关键化学参数如何影响植物的生长和土壤的肥力。 本书将特别关注土壤中的化学循环，特别是碳循环和氮循环。碳在土壤中的储存和释放，是影响大气二氧化碳浓度的重要因素。而氮，作为植物生长必不可少的营养元素，其在土壤中的转化过程，包括固氮、硝化、反硝化等，则深刻地影响着土壤肥力和氮污染问题。我们将深入探讨这些生物地球化学循环的机制，以及人类活动，如化肥的使用、土地利用方式的改变，是如何干扰这些自然循环，导致环境问题的。 岩石圈，作为地球的物质骨架，其化学组成和演化同样至关重要。本书将探讨岩石的化学分类，了解硅酸盐、碳酸盐等矿物的结构和性质，以及它们在地壳形成、风化和侵蚀过程中的化学变化。我们还将审视化石燃料，如煤、石油和天然气，这些埋藏在地下的“化学宝藏”，它们是如何在漫长的地质时期形成的，以及它们在现代文明中的重要地位和其燃烧所带来的环境影响。 生命体内的化学：生化反应与环境适应 虽然本书的重点是地球环境的化学，但生命体本身的化学过程，与环境的化学相互作用密不可分。本书将简要触及生命体的基本化学组成，如碳水化合物、脂类、蛋白质、核酸等，以及构成生命体的基本元素，如碳、氢、氧、氮、磷、硫等。我们将理解，正是这些分子在细胞内的复杂反应，驱动着生命的代谢、生长和繁殖。 本书还将重点关注生物体如何与环境中的化学物质发生相互作用。例如，植物如何通过光合作用将二氧化碳转化为有机物，同时释放氧气；动物如何通过呼吸作用消耗氧气，释放二氧化碳；微生物在物质循环中扮演的关键角色，如分解有机物、转化无机物等。我们将理解，生命活动本身就是一系列精密的化学反应，而这些反应又深刻地影响着我们星球的化学环境。 人类活动与化学的未来 《改变地球的化学》的最后一章，将把目光聚焦于人类活动与化学的互动。我们将审视人类在工业革命以来，如何以前所未有的规模利用和改造化学物质，从而创造了现代文明的辉煌。然而，这种改造也带来了前所未有的环境挑战，包括化学污染、资源枯竭、气候变化等。 本书将深入探讨化学工业在环境中的角色，从化工生产过程中的废弃物排放，到合成材料对环境的持久影响。我们将了解，许多现代生活中不可或缺的化学产品，如塑料、农药、合成染料等，在为我们带来便利的同时，也对环境造成了长期的负面影响。 然而，本书并非仅仅是关于问题的罗列，更重要的是对未来的展望。我们将探讨绿色化学的理念和实践，了解如何通过设计更环保的化学过程和产品，减少对环境的负面影响。我们将关注可再生能源的化学原理，如太阳能电池、燃料电池、生物燃料等，以及它们在构建可持续未来中的作用。本书还将探讨化学在环境修复、污染治理、循环经济等领域的应用，展现化学作为解决环境问题的关键工具的潜力。 结语 《改变地球的化学》旨在为读者构建一个全新的视角，去理解我们所生存的这个星球。它不仅仅是一门学科的入门，更是一种认识世界的方式。通过深入了解化学在地球环境中的作用，我们能够更深刻地认识到人类与自然的相互依存关系，更清晰地看到我们所面临的环境挑战，并更有信心地寻找应对之道。本书希望激发读者对化学世界的探索热情，培养对环境问题的科学认知，并最终汇聚成改变地球、守护我们共同家园的强大力量。

评分☆☆☆☆☆

我一直期待能有一本既有学术严谨性，又不失大众可读性的环境化学读物，而这本书恰恰满足了我的期待。它的结构安排非常清晰，逻辑链条环环相扣，从基础的化学原理出发，逐步深入到复杂的全球性环境问题，比如酸雨的成因、温室效应的分子机制，以及水体污染物的降解路径。我个人对其中关于污染物迁移和归宿的章节印象尤为深刻，作者不仅仅停留在“是什么”的描述，更深入探讨了“为什么会这样”以及“我们该怎么办”的哲学层面的思考。文字的力量在于其穿透性，这本书的语言精准有力，避免了空泛的口号式陈述，而是用扎实的化学事实来支撑每一项论断，读起来让人感到无比的信服和踏实，仿佛是在与一位循循善诱的导师进行对话。

评分☆☆☆☆☆

如果要用一个词来形容这本书给我的感受，那就是“洞察力”。它不仅仅是一本关于环境化学的书，更像是一本关于“物质世界运行法则”的深度解析。作者的叙述如同剥洋葱一般，层层递进地揭示了许多我们视为理所当然的环境现象背后的化学机制。特别是对某些新兴污染物的探讨，能够跟上最新的科研前沿，并且用极为清晰的逻辑将这些前沿知识转化为可以理解的叙述。这种严谨的求实态度，结合其流畅自然的文字表达，使得全书在保持高度信息密度的同时，阅读过程丝毫没有感到疲惫。它真正做到了让读者在获取知识的同时，也能享受到探索未知、理解世界的乐趣，是一本值得反复品读的佳作。

评分☆☆☆☆☆

这部作品的叙述风格真是引人入胜，作者仿佛是一位经验丰富的化学向导，带领我们穿梭于日常现象与宏大理论之间。书中的案例选取极其巧妙，从我们呼吸的空气到饮用的水源，无一不被置于严谨的化学视角下审视。我尤其欣赏它在解释复杂概念时所展现出的耐心与深度，它没有回避科学的艰涩性，但总能找到最贴合实际的类比，让那些原本晦涩难懂的分子反应和能量转化过程变得生动起来。读这本书，就像是获得了一副全新的“化学眼镜”，去看待我们习以为常的世界，每一个细节背后都有着精妙的化学逻辑在支撑，这极大地拓展了我对环境科学的理解边界。它成功地架起了一座知识的桥梁，连接了实验室里的精准数据与我们生活的广阔环境，让人不禁对自然的精巧运作产生由衷的敬佩。

评分☆☆☆☆☆

这本书的编排风格散发着一种冷静而审慎的学者气质。它在陈述环境挑战时，用词克制，数据详实，从不夸大其词，但其背后蕴含的紧迫感却能清晰地传递出来。我欣赏它对化学反应条件的敏感度把握，比如温度、压力、催化剂对环境过程的决定性影响，这些细微之处的强调，恰恰体现了环境科学的复杂性和非线性特征。它不是简单地罗列“好”与“坏”的物质，而是深入探究了物质在特定环境下如何转化为危害，以及其自然或人工净化的化学路径。阅读过程中，我常常停下来思考，这种对化学过程细致入微的解构，让人对自然界的自我调节能力和人类干预的潜在风险有了更深刻、更具层次感的理解。

评分☆☆☆☆☆

对于一个非专业背景的读者来说，这本书的阅读体验是惊喜连连的。它避开了教科书那种刻板的教条式讲解，转而采用了更加故事化、更具批判性的叙事方式。例如，在讨论某种工业化学品对生态系统的影响时，作者会追溯其历史背景、化学特性，以及随之而来的社会经济后果，这种多维度的分析让人看到了科学研究的真正价值——它不应是象牙塔里的孤芳自赏，而是解决现实问题的关键钥匙。书中对化学平衡和动力学的运用，不是为了展示公式的优美，而是为了解释环境变化的速度和方向，这种应用导向的讲解方式，极大地提升了阅读的趣味性和实用性，让我对如何做出更负责任的环保决策有了更科学的认知基础。

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非常满意，超级好看的一本书，学习领悟很多。

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很好

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好书对化学学习有较大帮助

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对于孩子来说稍显枯燥

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