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出版者:地质出版社

作者:Simon P.Vriend等编著 ; 吴传璧等译

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2001-12-01

价格:60.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787116035355

丛书系列:

图书标签:

• 地球化学
• 工程学
• 环境科学
• 地球科学
• 化学工程
• 环境工程
• 污染控制
• 水处理
• 土壤化学
• 地球资源

《地球化学工程学》是一部深入探索地球系统与工程技术相互作用的学术巨著。本书并非孤立地探讨某一学科，而是将化学原理、物理规律以及生命过程有机地融合，以全新的视角审视和解决地球面临的重大挑战。它是一部为那些渴望理解并改造我们所处星球的工程师、科学家、环境规划者以及有志于此的学子量身打造的权威参考。 本书的精髓在于其系统性的方法论。地球，作为一个复杂而动态的系统，其内部的化学反应、物质迁移、能量转换以及生物活动相互交织，构成了千变万化的地质环境。从大气圈的温室气体循环到水圈的矿物质溶解与沉淀，从岩石圈的元素迁移与富集到生物圈的代谢过程，无一不涉及深刻的地球化学原理。而“工程学”的介入，则为我们提供了一系列工具和策略，以应对这些自然过程所带来的挑战，或利用这些过程来服务于人类社会的可持续发展。《地球化学工程学》正是架设了这座桥梁，将基础的地球化学理论转化为切实可行的工程解决方案。 全书共分为三个主要部分，逻辑清晰，层层递进，力求为读者构建一个完整而深入的认识框架。 第一部分：地球化学基础与过程 此部分是理解后续工程应用的关键基石。它首先对地球化学的基本概念进行了详尽的阐述，包括元素的分布与循环、同位素地球化学、矿物学与岩石学中的化学过程、以及热力学与动力学在地球化学体系中的应用。读者将深入了解构成我们星球的各种元素是如何在不同圈层之间迁移、转化和积累的，例如，碳循环的复杂性及其对气候变化的影响，氮循环在环境中的关键作用，以及硫、磷等元素的地球化学行为。 随后，本部分将重点分析影响地球化学过程的关键因素。这包括温度、压力、pH值、氧化还原电位（Eh）等物理化学参数，以及有机物的存在、微生物活动、水文地质条件等生物和地质因素。对这些因素的深刻理解，是预测和控制地球化学反应的基础。例如，在地下水中，pH和Eh的变化会显著影响重金属离子的溶解度和迁移能力，这对于地下水污染的修复至关重要。 本部分还将详细介绍不同地球化学体系的特征。从与人类活动最息息相关的大气圈化学，到支撑生命存在的水圈化学，再到构成我们脚下土地的岩石圈化学，以及活跃着无数生命的生物圈化学，本书都将一一展开。对这些体系内主导的化学反应、物质平衡以及能量交换进行深入剖析，为读者提供了一个宏观的地球化学图景。例如，在阐述大气化学时，会详细讨论酸雨的形成机理、臭氧层损耗的化学过程，以及温室气体排放的来源与影响。在水圈化学部分，则会深入探讨河流、湖泊、海洋及地下水的化学组成，包括溶解性有机碳、无机离子的行为，以及水体富营养化的化学基础。 第二部分：地球化学工程的应用领域 在掌握了扎实的地球化学基础后，本部分将目光聚焦于这些理论在实际工程中的应用。这一部分是本书的核心，也是其价值所在，它将展示如何利用地球化学原理来解决现实世界中的环境和资源问题。 1. 环境修复与污染控制： 这是地球化学工程最广泛的应用领域之一。本书将详细介绍如何利用地球化学原理来修复受污染的土壤和地下水。例如，生物修复（bioremediation）的原理，即利用微生物的代谢活动来降解或转化污染物，其化学过程和影响因素。氧化还原修复技术，利用氧化还原反应来改变污染物的形态，使其更易于移除或无害化。固化/稳定化技术，通过化学手段将污染物固定在 matrix 中，降低其迁移性。此外，本书还将探讨大气污染物的控制，如烟气脱硫脱硝的化学机理，以及废水处理中的化学沉淀、吸附、离子交换等方法。 2. 资源勘探与开发： 地球化学在矿产资源勘探中扮演着至关重要的角色。本书将介绍地球化学勘探的基本原理，包括基于地表岩石、土壤、水体、植被和大气中元素异常分布来指示地下矿体的存在。例如，指示性元素（pathfinder elements）的应用，以及同位素地球化学在判断矿床成因和年代方面的作用。在能源资源的开发方面，本书也将探讨油气藏的地球化学评价，以及地热能的地球化学特征和利用。 3. 废物处理与处置： 随着工业化和城市化的发展，废物的产生量日益增加，如何安全有效地处理和处置废物成为一项严峻的挑战。本书将深入探讨各种固体废物（包括工业固体废物、城市生活垃圾、危险废物）的地球化学特性，以及基于这些特性的处理技术。例如，填埋场的设计与环境风险评估，其中涉及填埋气体（如甲烷）的产生和迁移，以及渗滤液的化学成分和转化。本书还将介绍废物焚烧后的飞灰和炉渣的地球化学性质，以及放射性废物的地质处置技术，这需要深入理解放射性核素在地质介质中的迁移行为。 4. 地下工程与地质储存： 随着对地下空间利用的不断深入，以及应对气候变化的需要，地质储存（geological storage）变得日益重要。本书将分析碳捕集与封存（CCS）技术中的关键地球化学问题，包括CO2在地质体中的注入、迁移、溶解、反应以及矿化过程。此外，对于核废料的深层地质处置，本书也将深入探讨废料封装材料与地质围岩的相互作用，以及放射性核素在地下水中的迁移和吸附行为。 5. 土壤与农业地球化学： 土壤是人类赖以生存的基础，其地球化学性质直接影响着农作物的生长和食品安全。本书将介绍土壤的形成过程中的化学变化，养分的循环与转化，以及重金属、农药等污染物的在土壤中的行为。针对这些问题，本书将探讨土壤改良的地球化学策略，如施肥的化学原理，以及利用生物方法和化学方法来降低土壤污染物的生物有效性。 第三部分：前沿研究与未来展望 在详细介绍了地球化学工程的理论与应用后，本书的最后一部分将带领读者展望该领域的未来发展趋势，并介绍一些前沿的研究方向。 1. 数值模拟与建模： 随着计算能力的提升，地球化学过程的数值模拟与建模已经成为研究和工程设计的重要工具。本书将介绍常用的地球化学模拟软件和模型，以及如何利用这些工具来预测地下水污染物的迁移，评估地下工程的安全稳定性，以及优化资源开发方案。 2. 新型材料与技术： 本部分将重点关注在地球化学工程领域涌现出的新型材料和技术。例如，纳米材料在环境修复中的应用，如纳米零价铁（nZVI）在有机污染物降解中的作用。智能监测技术，利用传感器网络实时监测地球化学参数，为环境管理提供数据支持。 3. 人工智能与大数据： 人工智能（AI）和大数据分析正在深刻地改变着科学研究和工程实践。本书将探讨如何利用机器学习、深度学习等AI技术来分析海量的地球化学数据，从而发现新的规律，优化工程设计，提高预测精度。 4. 生物地球化学循环与气候变化： 随着气候变化对全球环境影响的日益凸显，对生物地球化学循环的研究变得更加迫切。本书将探讨如何利用地球化学工程的手段来减缓气候变化，例如，通过提高土壤碳汇能力，或开发能够吸收大气中CO2的新型技术。 5. 可持续发展与地球工程： 本部分将从更宏观的角度审视地球化学工程在实现可持续发展目标中的作用。本书将讨论如何将地球化学原理应用于开发清洁能源，提高资源利用效率，减少环境足迹，以及探索应对全球性环境挑战的地球工程（geoengineering）策略。 《地球化学工程学》不仅仅是一本技术手册，它更是一部关于我们如何理解、保护和可持续地利用我们星球的智慧之书。本书语言严谨，论证充分，图表丰富，旨在为读者提供一个全面、深入且极具实践指导意义的学习体验。无论您是正在探索地球奥秘的科研人员，还是致力于解决环境问题的工程师，亦或是对塑造美好未来充满热情的学生，本书都将为您打开一扇通往更广阔知识领域的大门，激发您用科学与工程的力量，去拥抱一个更加绿色、健康、可持续的地球。

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这本书的阅读体验，在我看来，更像是在进行一场跨学科的深度对话，它巧妙地架设起了化学、地质学和土木工程学之间的桥梁。我曾尝试阅读一些纯粹的地球科学著作，但往往因为缺乏足够的化学背景而感到吃力，而市面上的一些工程学书籍又显得过于偏重于机械或结构方面的计算。而这本《地球化学工程学》则完美地平衡了这一点。它不仅解释了“为什么”物质会发生迁移和反应，更着重于“如何”利用这些知识来解决实际问题，比如如何设计一种能够耐受高盐度、高压力的注入泵系统，或者如何根据现场的温度梯度来优化化学试剂的注入时间窗口。这种从微观的原子尺度到宏观的工程尺度的无缝切换能力，是这本书最宝贵的财富。它不是简单地罗列知识点，而是提供了一整套解决复杂地质环境问题的思维框架，让人读完后感觉思维被极大地拓宽了。

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这本书的封面设计得非常大气，那种深邃的蓝色调配上一些岩石和流体的抽象线条，一下子就把人带入了一种探索未知、揭示地质奥秘的氛围中。我原本以为这会是一本非常枯燥的教科书，毕竟“地球化学工程学”听起来就充满了艰深的理论和复杂的公式。然而，当我翻开目录时，惊喜地发现它涵盖的广度远超我的想象。它不仅仅聚焦于传统的岩石圈和水圈的交互作用，还深入探讨了现代环境修复中的地球化学原理，比如如何利用特定的化学方法来稳定或去除污染物。特别是关于地下水污染迁移的章节，作者用非常形象的比喻和大量的实例分析，将原本晦涩的对流-弥散方程讲得生动有趣。我记得有一个案例是关于某工业区地下水砷污染的治理，书中详细列举了从初步勘探到最终药剂注入的整个工程流程，每一步的化学反应机理都解释得清清楚楚，让我这个非专业出身的读者也能大致理解其背后的科学逻辑。这本书的图表质量也堪称一流，无论是剖面图还是反应速率曲线，都清晰明了，极大地辅助了对复杂过程的理解，绝对是案头必备的工具书，随便翻开哪一页都能有所收获。

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读完这本书，我最大的感受是它在“工程”二字上做得非常扎实，体现出一种严谨的、面向实践的工程思维，而不是停留在纯理论的推导上。它似乎在时刻提醒着读者，所有的地球化学反应和平衡状态，最终都需要在实际的工程尺度上得到实现和控制。例如，在谈到矿物溶解与沉淀动力学时，作者并没有停留在理想化的反应器模型上，而是引入了流体力学、温度梯度、pH值梯度等一系列影响实际反应速率的现场条件。书中对“反应器设计”部分的论述尤其精彩，它将化学反应器从传统的化工概念延伸到了地下深处的天然地质系统，分析了如何通过人工干预（比如注入缓冲液或氧化剂）来“设计”一个地下反应器以达到特定的净化目标。这让我重新审视了许多在自然界中看似缓慢或随机的地质过程，意识到它们其实都遵循着一套可被工程学原理约束和利用的规律。这本书的叙事风格非常老派，但内容极其前沿和实用，更像是一位经验丰富的总工程师在手把手地传授经验。

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坦率地说，这本书的深度令人敬畏，它无疑是为高年级本科生或研究生量身定制的进阶读物，普通爱好者可能需要极大的毅力和相关基础才能完全消化。其中关于“环境同位素地球化学在工程中的应用”那部分，简直是一场视觉和智力的盛宴，通过对氡、氚等示踪剂在地下水流场中的行为分析，反演出了地下水库的补给源和流速分布。作者没有回避其中的数学复杂性，而是用清晰的步骤展示了如何从原始数据处理到最终得出具有工程意义的结论。书中还收录了一些尚未完全成熟的研究方向的展望，比如利用纳米材料进行原位修复的前景分析，这使得这本书不仅是一本回顾过去经验的总结，更是一张指引未来研究方向的蓝图。它要求读者投入大量的时间去理解和演算，但你投入的每一分钟，都会以更深刻的洞察力和更可靠的工程判断力的方式回报给你，是值得反复研读的专业巨著。

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这本书的排版和细节处理非常体现了出版方的用心。装帧坚固，纸张厚实，即便是高频翻阅，也不易损坏。更重要的是，它的专业术语和符号标注系统做得极好，建立了一套贯穿全书的、高度一致的符号体系，这对于阅读涉及多相流和多组分反应的复杂章节时，极大地减少了理解上的障碍。我注意到作者在介绍新的化学过程或新的地球化学模型时，总会习惯性地回顾前文已经建立的基础概念，这种递进式的教学结构，使得读者能够非常平稳地过渡到更复杂的知识点上。尤其是在处理活度和离子强度这类看似细微却至关重要的参数时，作者并未草草带过，而是用专门的章节详细阐述了不同计算模型的优缺点及其适用范围，并附带了大量的边界条件讨论。这表明作者非常清楚，在实际工程应用中，这些“小细节”往往决定了项目的成败，体现出一种对科学严谨性的极致追求。

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