內容簡介
《環境化學(第二版)》為“十二五”普通高等教育本科國傢級規劃教材。全書共八章,包括緒論、大氣環境化學、水環境化學、土壤環境化學、生物體內汙染物質的運動過程及毒性、典型汙染物在環境各圈層中的轉歸與效應、受汙染環境的修復和綠色化學的基本原理與應用。以闡述汙染物在大氣、水、岩石、生物各圈層環境介質中遷移轉化過程所涉及的汙染化學問題及其效應為主綫,較全麵深入地闡明基本原理、環境化學相關交叉學科的知識。為進一步貫徹可持續發展的戰略思想和方針,增添瞭反映近年環境科學領域新發展且應用性較強的兩個重要研究方嚮,即“受汙染環境的修復”和“綠色化學”內容的介紹和討論。《環境化學(第二版)》密切結閤我國乃至全球關注的環境問題,在介紹基本和主要內容的基礎上,注意適當反映本領域的新研究成果和進展。
為便於閱讀,《環境化學(第二版)》每章均設有“內容提要及重點要求”,並列齣一定數量的“思考題與習題”及“主要參考文獻”,在書後特編有中英文關鍵詞對照索引。
《環境化學(第二版)》可作為高等院校環境科學及相關專業的教材或參考書,也適於從事環境保護和環境科學研究工作的專業人員閱讀。
內頁插圖
目錄
第一章 緒論
第一節 環境化學
一、環境問題
二、環境化學
第二節 環境汙染物
一、環境汙染物的類彆
二、環境效應及其影響因素
三、環境汙染物在環境各圈的遷移轉化過
思考題與習題
主要參考文獻
第二章 大氣環境化學
第一節 大氣的組成及其主要汙染物
一、大氣的主要成分
二、大氣層的結構
三、大氣中的主要汙染物
第二節 大氣中汙染物的遷移
一、輻射逆溫層
二、大氣穩定度
三、大氣汙染數學模式
四、影響大氣汙染物遷移的因素
第三節 大氣中汙染物的轉化
一、自由基化學基礎
二、光化學反應基礎
三、大氣中重要自由基的來源
四、氮氧化物的轉化
五、碳氫化閤物的轉化
六、光化學煙霧
七、硫氧化物的轉化及硫酸煙霧型汙染
八、酸性降水
九、溫室氣體和溫室效應
十、臭氧層的形成與耗損
第四節 大氣顆粒物
一、大氣顆粒物的來源與消除
二、大氣顆粒物的粒徑分布
三、大氣顆粒物的化學組成
四、大氣顆粒物來源的識彆
五、大氣顆粒物中的PM2.5
思考題與習題
主要參考文獻
第三章 水環境化學
第一節 天然水的基本特徵及汙染物的存在形態
一、天然水的基本特徵
二、水中汙染物的分布和存在形態
三、水中營養元素及水體富營養化
第二節 水中無機汙染物的遷移轉化
一、顆粒物與水之間的遷移
二、水中顆粒物的聚集
三、溶解和沉澱
四、氧化還原
五、配閤作用
第三節 水中有機汙染物的遷移轉化
一、分配作用
二、揮發作用
三、水解作用
四、光解作用
五、生物降解作用
第四節 水質模型
一、氧平衡模型
二、湖泊富營養化預測模型
三、有毒有機汙染物的歸趨模型
四、多介質環境數學模型
思考題與習題
主要參考文獻
……
第四章 土壤環境化學
第五章 生物體內汙染物質的運動過程及毒性
第六章 典型汙染物在環境各圈層中的轉歸與效應
第七章 受汙染環境的修復
第八章 綠色化學的基本原理與應用
前言/序言
麵嚮21世紀課程教材《環境化學》自齣版以來,陸續為全國各類高等院校環境科學、環境工程,以及化學、農學多類專業廣泛采用。教材加印若乾次,受到社會好評,並於2000年榮獲教育部科技進步二等奬。這些都是對編者的鞭策和鼓勵。
為適應科教事業發展的需要,2004年8月參編作者於南開大學環境科學與工程學院舉行瞭該教材修訂的研討會。通過認真討論明確瞭修訂的指導思想為:“既要保持原書結構體係的特色,又要麵對國內外環境化學內容的發展推陳齣新;既要吸取國外先進經驗又要結閤我國國情”。
為此,對第一版教材的修改意見如下:
1.去掉第一版的第七章有害廢物及放射性固體廢物。新增兩章,即第七章受汙染環境的修復和第八章綠色化學的基本原理與應用。
2.對第一版其他六章,采取補空、補新、補量化的原則加以修改補充,並適當體現推陳齣新。
第一章緒論:適當反映人為活動與各自然圈層間的交叉聯係,簡介主要營養元素循環。
第二章大氣環境化學:對原內容編排做些調整;關於臭氧層的形成與耗損,要結閤討論自由基反應;對大氣顆粒物單獨另寫一節,要適當介紹氣溶膠的界麵效應,PM2.5可吸入塵與能見度和全球氣候變暖的影響等。
第三章水環境化學:在原第一節中適當介紹“水體富營養化”問題;在原第四節水質模型增添多介質環境數學模型簡介。
第四章土壤環境化學:增加討論土壤孔隙水、土壤溶液、土壤中腐殖質和有機質內容。
第五章生物體內汙染物質的運動過程及毒性:增添第六節有機物的定量結構與活性關係簡介。
第六章典型汙染物在環境各圈層中的轉歸與效應:增加第一節汙染物在多介質多界麵環境中的傳輸;原第一節重金屬元素改為第二節;原第二節有機汙染物改為第三節,其中要添加典型持久性有機汙染物的介紹。
由於某些具體原因,參編作者也有部分調整。再版本由戴樹桂編寫第一、八章,董德明編寫第二章,王曉蓉編寫第三章,鄧南聖編寫第四、六章,陳甫華編寫第五章,孫紅文編寫第七章,最後由主編戴樹桂審校定稿。
本書修訂齣版過程中,得到高等教育齣版社陳文副編審的指導和支持,編者錶示衷心感謝。此外,南開大學環境科學與工程學院徐建博士在中英文關鍵詞對照索引的編排工作上給予瞭很大幫助,在此一並緻謝。
限於學識和文字水平,錯誤在所難免,請讀者批評指正。
《環境化學(第二版)》圖書簡介 《環境化學(第二版)》是一部全麵、深入探討我們賴以生存的地球環境的科學著作。本書旨在為讀者構建一個清晰、係統的環境化學知識體係,幫助理解環境汙染的成因、過程、影響,以及治理和保護的原理與方法。本書的內容涵蓋瞭環境中主要化學物質的來源、轉化、遷移和歸宿,以及它們與生物體和生態係統的相互作用。 第一部分:環境化學基礎 本書的開篇,將帶領讀者從宏觀角度認識環境化學的學科範疇及其重要性。我們將首先梳理環境化學的研究對象和基本原理,包括物質在環境中的存在形態、化學反應以及能量轉化等基本概念。 環境的定義與層次: 詳細闡述我們所說的“環境”是一個復雜的多層次係統,包括大氣圈、水圈、岩石圈和生物圈。本書將重點關注這些圈層之間的物質交換和能量流動,以及化學過程在其中扮演的關鍵角色。 化學原理在環境中的應用: 深入淺齣地介紹基礎化學概念,如酸堿理論、氧化還原反應、沉澱平衡、絡閤反應、以及化學動力學和熱力學原理,並著重闡釋這些原理如何解釋和預測環境中的化學現象。例如,酸雨的形成與pH值的變化,重金屬離子的絡閤與遷移,以及汙染物降解的速率等。 環境分析化學: 強調準確的環境監測是環境科學研究的基礎。本書將介紹常用的環境樣品采集、預處理方法,以及各種定性、定量分析技術,包括光譜分析(如原子吸收光譜、紫外-可見分光光度法)、色譜分析(如氣相色譜、液相色譜)和電化學分析等,幫助讀者理解如何準確地“看見”環境中的化學物質。 第二部分:大氣環境化學 大氣是生命賴以生存的氧氣來源,同時也是汙染物擴散和轉化的重要介質。本部分將聚焦於大氣中的化學過程,分析空氣汙染的來源、機理及其環境影響。 大氣成分與結構: 介紹大氣的基本組成,包括氮氣、氧氣、氬氣以及痕量氣體,並闡述不同高度大氣層的結構及其化學特性。 主要大氣汙染物: 詳細探討常見大氣汙染物,如顆粒物(PM)、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、揮發性有機化閤物(VOCs)和臭氧(O3)等的來源(工業排放、交通尾氣、生物活動等)、化學性質和在大氣中的轉化過程。 光化學反應與光化學煙霧: 重點講解陽光在復雜大氣體係中引發的光化學反應,如自由基的生成與鏈式反應,以及這些反應如何導緻光化學煙霧的形成,嚴重影響人類健康和能見度。 酸雨的形成與影響: 深入分析SO2和NOx在大氣中氧化成硫酸和硝酸的過程,以及這些酸性物質隨降水落到地麵的形成機製。我們將探討酸雨對土壤、水體、植被、建築物以及文化遺産的破壞性影響。 溫室效應與氣候變化: 剖析二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)等溫室氣體在大氣中的濃度變化及其對全球溫度升高的影響。本書將闡述溫室效應的物理原理,並探討氣候變化帶來的生態和社會挑戰。 平流層臭氧損耗: 解釋氯氟烴(CFCs)等物質如何到達平流層並催化臭氧分解,導緻臭氧層空洞的形成,以及紫外綫輻射增加對生物的潛在危害。 大氣汙染控製技術: 介紹用於減少大氣汙染物排放的各種技術,包括燃燒過程的改進、煙氣淨化技術(如脫硫、脫硝、除塵)以及機動車尾氣淨化技術。 第三部分:水環境化學 水是生命之源,其質量直接關係到人類健康和生態係統的可持續性。本部分將深入研究水體中的化學過程,分析水汙染的成因、影響及治理策略。 水體組成與性質: 介紹天然水體(如河水、湖水、海水)的化學組成,包括溶解氧、pH值、硬度、堿度、營養鹽(氮、磷)以及有機物等,並分析這些參數的生態指示意義。 水汙染物的來源與種類: 詳細闡述生活汙水、工業廢水、農業麵源汙染等不同來源的水汙染物,包括有機物、重金屬、病原微生物、農藥、化肥、石油類物質等,以及它們對水體生態環境的潛在威脅。 水體中化學反應與遷移轉化: 分析汙染物在水體中的物理、化學和生物轉化過程,例如有機物的生物降解、重金屬的沉澱與絡閤、以及營養鹽的富集與循環。 富營養化: 重點探討氮、磷等營養物質過量輸入導緻水體富營養化的問題,包括藻類大量繁殖(水華)、溶解氧下降、魚類死亡以及生態係統失衡等。 重金屬汙染: 深入研究汞、鎘、鉛、砷等重金屬在水環境中的形態、遷移轉化以及生物纍積性,分析其對水生生物和人類健康的毒性效應。 有機汙染: 探討有機汙染物(如酚類、農藥、持久性有機汙染物-POPs)在水體中的降解途徑、環境歸宿以及生態毒性。 水質標準與評價: 介紹我國及國際上通用的水質評價標準,幫助讀者理解如何通過各項指標來判斷水體的健康狀況。 水汙染治理技術: 係統介紹各類水汙染治理技術,包括物理處理(沉澱、過濾、吸附)、化學處理(氧化、還原、中和)和生物處理(活性汙泥法、生物膜法、厭氧處理)等,並分析其適用範圍和技術優缺點。 第四部分:土壤環境化學 土壤是陸地生態係統的基礎,為植物生長提供養分和支撐。本部分將聚焦土壤的化學性質,解析土壤汙染的成因、影響與修復。 土壤的組成與性質: 介紹土壤的基本組成(礦物質、有機質、水分、空氣和微生物),以及影響土壤化學性質的關鍵因素,如pH值、陽離子交換容量(CEC)、氧化還原電位(Eh)等。 土壤汙染物的來源與種類: 分析農藥、化肥、重金屬(來自工業排放、采礦、生活垃圾)、石油類物質以及放射性物質等在土壤中的積纍途徑,以及它們對土壤質量和生態功能的破壞。 土壤中化學反應與遷移: 探討土壤中各種化學反應(如吸附-解吸、沉澱-溶解、離子交換、絡閤)對汙染物形態和遷移的影響,以及汙染物在土壤剖麵中的分布特徵。 土壤退化與修復: 闡述土壤酸化、鹽堿化、闆結、養分流失等土壤退化現象的化學機理,並介紹土壤修復技術,包括物理修復(挖掘、覆蓋)、化學修復(鈍化、淋洗)和生物修復(植物修復、微生物修復)。 土壤生態毒理學: 分析土壤汙染物對土壤微生物群落、植物生長以及土壤動物的毒性效應,評估土壤汙染對整個生態係統的影響。 第五部分:固體廢物環境化學 固體廢物是環境化學麵臨的另一嚴峻挑戰,其産生、處置和轉化過程都涉及復雜的化學問題。 固體廢物的分類與成分: 介紹不同類型的固體廢物(如生活垃圾、工業固體廢物、危險廢物)的來源、性質和主要化學成分。 固體廢物處理與處置技術: 詳細闡述焚燒、填埋、堆肥、資源化利用等固體廢物處理技術中的化學原理和環境影響。例如,焚燒過程中涉及的燃燒化學、産物控製以及爐渣處理;填埋場中的滲濾液生成機理和汙染控製。 危險廢物處理: 重點介紹危險廢物(如廢酸、廢堿、含重金屬廢物、有機溶劑廢物)的特殊處理要求和技術,如穩定化/固化技術、化學氧化/還原處理等,以降低其環境風險。 廢物的資源化與循環利用: 探討如何通過化學手段實現廢物的迴收利用,例如廢塑料的化學裂解、廢舊電池的金屬迴收等,促進循環經濟的發展。 第六部分:環境化學的實踐與展望 本書的最後部分,將引導讀者將所學知識應用於實際問題,並展望環境化學的未來發展方嚮。 環境風險評估: 介紹環境風險評估的基本概念和方法,如何通過化學分析和毒理學數據來評估汙染物對人類健康和生態係統造成的風險,並提齣風險管理策略。 可持續發展與綠色化學: 強調環境化學在推動可持續發展中的作用。介紹綠色化學的十二項原則,引導讀者思考如何在生産和消費過程中減少化學品的使用和環境汙染,例如發展環境友好型材料、催化劑和生産工藝。 環境政策與法規: 簡要介紹我國及國際上的主要環境法律法規,如《環境保護法》、《水汙染防治法》、《大氣汙染防治法》等,理解化學知識如何為環境管理和決策提供科學依據。 環境化學前沿領域: 展望環境化學研究的新興領域,如納米材料的環境行為與風險、氣候變化下的化學過程、生物技術在環境治理中的應用、環境監測與信息技術融閤等。 《環境化學(第二版)》不僅是一本教材,更是一本關於如何認識、理解和改善我們共同傢園的指南。通過對書中豐富內容的學習,讀者將能夠提升對環境問題的科學認知,掌握分析和解決環境問題的基本技能,並為建設一個清潔、健康、可持續的未來貢獻自己的力量。