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探秘生命之源：当代水文地球化学研究前沿 作者： 张宏伟 / 李明远 / 王晓彤 出版社： 科学出版社 装帧： 精装 / 850页 / 16开 定价： 598.00 元 --- 内容简介： 本书聚焦于水文地球化学这一跨学科领域的前沿研究，系统梳理了近年来在全球尺度和区域尺度上，水体（包括地下水、地表水及沉积物）与周围环境岩石、土壤、大气之间发生的复杂物质迁移、转化和平衡机制。全书内容旨在为环境科学、地球科学、水资源管理以及生态修复等领域的科研工作者、工程师和高年级学生提供一部兼具理论深度与实践指导意义的参考著作。 本书的结构设计遵循“理论基础—关键过程—新兴技术—案例应用”的逻辑主线，力求全面覆盖水文地球化学研究的广度和深度。 第一部分：理论基石与地球化学基础 本部分奠定了理解水文地球化学现象所需的理论框架。重点阐述了水本身的物理化学性质，特别是其作为溶剂的独特性质，以及在不同温压条件下的行为模式。详细解析了水-岩石相互作用的热力学基础，包括矿物的溶解与沉淀动力学，离子交换过程的机理，以及化学平衡模型的建立与应用。其中，关于水体氧化还原电位（Eh）和pH值对溶质迁移控制作用的深入分析，是理解深部地下水化学演化的关键。 此外，本部分还引入了同位素水文学的基础理论，包括氢、氧、碳、硫、锶等稳定和放射性同位素在示踪水循环路径、确定水岩反应时间尺度以及评估水体来源方面的应用原理。通过对这些基本原理的系统阐述，读者将能够准确解读水化学数据背后的地球化学信号。 第二部分：关键过程与迁移转化机制 这是本书的核心部分，详细剖析了驱动水文地球化学系统变化的几大关键过程。 1. 有机质与水体相互作用： 深入探讨了陆源和水生有机质在水环境中的降解、络合作用及其对金属离子和微量元素的迁移能力的调控。重点分析了腐殖酸、富里酸等天然有机物（NOM）与重金属（如镉、铅、汞）的络合动力学，以及这些络合作用如何改变污染物在不同介质中的分配系数。 2. 污染物在多孔介质中的行为： 详细讨论了无机污染物（如硝酸盐、砷、氟化物）和有机污染物（如持久性有机污染物POPs、新兴污染物PPCPs）在土壤-地下水系统中的吸附、解吸、生物降解和对流-弥散过程。特别关注了非平衡态吸附和多重界面反应在实际污染场地中的主导作用。 3. 界面地球化学与生物地球化学耦合： 阐述了水、矿物表面和微生物之间的紧密耦合关系。研究了微生物活动（如微生物驱动的硫还原、铁氧化还原、反硝化作用）如何显著改变周围水体的化学环境，进而影响矿物的溶解速率和污染物的稳定形态。这部分内容强调了生物过程在控制深层地下水化学演化中的不可或缺的作用。 4. 气候变化背景下的水文地球化学响应： 探讨了气温升高、降水模式改变、冰川融化等气候驱动因素如何影响流域尺度的水化学特征，特别是对碳酸盐岩溶解速率和碳循环的反馈机制。 第三部分：先进分析技术与模型模拟 本书紧跟技术发展步伐，介绍了当前水文地球化学研究中使用的先进工具。 1. 现场与实验室分析技术： 涵盖了高精度元素分析（如ICP-MS、HR-ICP-MS）在痕量元素和同位素分析中的应用，以及X射线吸收谱技术（XAS）在确定水-固界面反应物表面配位结构中的独特优势。同时，详细介绍了现场监测设备（如多参数水质探头、原位反应器）在获取实时数据方面的操作和局限性。 2. 反应传输模型（Reactive Transport Modeling）： 重点介绍了PHREEQC、GWB等经典地球化学软件的最新进展，以及如何将其与流体动力学模型（如MODFLOW）耦合，构建水文-地球化学耦合模型。书中通过多个实例演示了如何利用这些模型预测污染物在复杂地质条件下的长期迁移趋势和二次污染风险。 第四部分：区域应用与工程实践 本部分将理论和技术应用于实际问题解决，展示了水文地球化学研究的工程价值。 1. 矿山酸性废水（AMD）的形成与控制： 详细分析了硫化物氧化、酸性水文地球化学路径的形成机理，并对比评估了原地中和、被动处理系统（如人工湿地、渗透反应池）的长期效能和地球化学制约因素。 2. 区域地下水污染与修复： 以典型污染场地（如氯代烃污染、高砷地下水）为例，分析了污染羽的地球化学控制边界，并阐述了原位化学氧化还原（ISCO/ISCR）技术在调控地下水反应环境、促进污染物降解方面的地球化学原理。 3. 地热资源的水地球化学评估： 探讨了地热水系统中的溶解性硅、氟、锂等元素作为潜在地球化学温度计的应用，以及地热开采过程中可能引发的结垢、腐蚀和地下水资源的可持续性评估问题。 --- 适用读者： 水文学、环境工程、资源勘查等专业的研究生及博士生。 从事水资源管理、环境影响评价、污染场地修复的工程师和技术人员。 希望系统了解现代地球化学研究进展的高等院校教师和科研人员。 本书特色： 强调耦合性： 不仅关注单一过程，更侧重于水文过程（流体动力学）与地球化学反应（反应动力学）之间的反馈机制。 案例驱动： 结合全球多个关键研究案例，直观展示了地球化学模型在解决复杂环境问题中的应用能力。 面向前沿： 覆盖了新兴污染物、气候变化响应等当前热点研究方向。 本书内容丰富，逻辑严谨，是水文地球化学领域一本不可多得的综合性专业参考书。
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