Mobility and Degradation of Organic Contaminants in Subsurface Environments pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC

作者:Warren J. Lyman

出品人:

页数:416

译者:

出版时间:1992-04-22

价格:USD 195.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780873718004

丛书系列:

图书标签:

• Subsurface Contamination
• Organic Contaminants
• Mobility
• Degradation
• Environmental Chemistry
• Hydrogeology
• Groundwater
• Soil Science
• Remediation
• Transport Phenomena

地下环境中持久性有机污染物的迁移与转化：理论模型与实地案例研究 内容简介 本书深入探讨了地下环境中持久性有机污染物（POPs）的复杂迁移、转化和归宿过程。全书基于严谨的物理化学原理与先进的数值模拟技术，旨在为地下水污染的风险评估、污染场地修复提供坚实的理论基础与实用的工程指导。本书内容涵盖了从污染物在介质中的物理行为到复杂的生物地球化学过程的全景图。 第一章：地下环境与污染物特性概述 本章首先对地下环境的物理结构、水动力学特征和多相介质特性进行系统阐述。重点分析了土壤和含水层颗粒的矿物学特征、孔隙结构及其对污染物吸附和传输的控制作用。随后，详细介绍了地下环境中常见的几大类持久性有机污染物（如多环芳烃、氯代烃、农药等）的理化性质，包括蒸汽压、亨利定律常数、辛醇-水分配系数（$K_{ow}$）以及它们的生态毒理学意义。特别强调了这些特性参数如何决定污染物在土壤、水、气三相中的初始分配行为。 第二章：污染物在多孔介质中的迁移机制 本章聚焦于污染物在地下介质中的主体传输过程。首先，系统回顾了达西定律在地下水流模拟中的应用，并结合污染物输运方程，推导了对流-弥散方程（Advection-Dispersion Equation, ADE）。重点讨论了弥散系数的各向异性及其与流速、介质孔隙结构之间的复杂关系。随后，深入剖析了污染物在非均质介质中的传输特征，引入了随机场理论和尺度效应的概念，解释了在实际场地中观察到的“污染物羽流”的快速扩散和长期拖尾现象。本章还详细讨论了吸附过程，包括线性、非线性吸附等温线，以及瞬时反应与非平衡吸附动力学模型在描述污染物滞留机制中的应用。 第三章：持久性有机污染物的转化与衰减过程 地下环境并非一个惰性的系统，污染物会经历多种转化路径。本章详细阐述了控制有机污染物衰减的关键生物地球化学过程。 3.1 生物降解： 详细介绍了厌氧和好氧条件下微生物对有机污染物的降解途径（如脱氯、硝化反硝化耦合过程、甲烷氧化等）。着重分析了影响降解速率的关键因素，包括电子受体/供体、营养盐限制、pH值和氧化还原电位（Eh）。通过酶动力学模型（如Monod模型）来量化降解速率，并讨论了生物修复技术（如生物刺激和生物强化）的理论基础。 3.2 非生物转化： 讨论了水解、光解（在浅层地下水中）以及氧化还原反应（如铁锰氧化物介导的氧化还原反应）对有机污染物的影响。特别是针对一些高度稳定的化合物，其通过表面催化反应的转化途径被单独列出并深入分析。 3.3 质量转移限制： 强调了在低渗透性区域（如粘土层或有机质团块内部），污染物释放（Desorption）和质量转移（Mass Transfer）往往成为限制长期污染释放和降解速率的瓶颈过程。 第四章：多组分与多相流动耦合模型 实际污染场地往往涉及多种污染物和水、油、气三相共存的复杂局面。本章着重于构建和应用多组分、多相流动的数值模型。 首先，介绍了描述有机相（如非水相液体，NAPL）在地下介质中流动、毛管力、残余饱和度和相间流动阻力的核心理论。随后，系统阐述了多组分溶质输运方程的构建，包括考虑竞争性吸附、挥发（溶解气体扩散和蒸汽流）以及共存降解的耦合项。本章通过详细的控制方程组，展示了如何利用有限元法或有限差分法对方程组进行求解，并特别关注了高浓度NAPL污染下对后继水相污染羽羽流的长期影响。 第五章：场地尺度模拟与风险评估 本章将理论模型应用于实际污染场地的模拟和风险评估。 5.1 场地特征化与参数识别： 讨论了污染羽的监测数据（如水质时间序列、地球物理探测结果）如何反演和校准迁移模型中的关键参数（如水力传导系数、弥散度、生物降解速率常数）。强调了数据不确定性对预测结果的影响。 5.2 污染羽的预测与归宿分析： 利用成熟的数值模拟软件平台（如MODFLOW/MT3DMS的扩展模块），对不同修复情景下的污染物浓度演变进行预测。内容包括对天然衰减（MNA）的长期有效性评估，以及主动修复技术（如泵送-处理、原位化学氧化）的优化设计。 5.3 风险评估集成： 介绍了如何将地下水污染物迁移模型的结果，与暴露评估和毒性评估相结合，最终得出对人类健康和生态系统风险的定量评估。 第六章：案例研究与工程实践 本章通过多个经典的国际污染场地案例（如某大型炼油厂地下水污染、某军用场地溶剂泄漏事件），展示了如何将前述的理论模型应用于实际问题。每个案例都详细分析了场地的地质水文特征、污染物的初始分布、模型建立过程、参数率定结果，以及最终的修复效果评估。这些案例强调了在设计修复方案时，必须充分考虑污染物在低渗透层中的长期滞留和缓慢释放效应。 总结 本书旨在为环境工程师、水文地质学家和污染场地修复专业人员提供一个全面、深入且注重实践的参考。通过对地下污染物传输与转化的精细化理解，读者将能够建立更准确的预测模型，从而设计出经济、高效的场地治理方案。本书特别强调了污染物在多过程耦合下的复杂行为，超越了简单的对流-弥散模型，触及了地下环境修复的深层次挑战。

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读完这本书，我感觉自己仿佛完成了一次为期数周的野外考察，只不过这次“考察”的工具是作者精心构建的数学模型和实验数据。这本书最令我印象深刻的是其对“非均质性”的执着——它毫不留情地揭示了传统线性迁移模型在真实世界中的局限性。作者似乎坚信，地下环境的随机性和变异性才是决定污染羽扩散轨迹的真正幕后推手。书中关于随机场理论在渗透系数空间分布模拟中的应用，虽然初看有些令人望而生畏，但作者通过逐步推导和生动的图示，最终引导读者理解了蒙特卡洛模拟如何有效评估修复策略的风险概率。我尤其欣赏其中关于“滞后效应”（Lagging Effect）的深入分析，这解释了为什么很多修复项目在初期进展缓慢，而一旦突破某个临界点后，污染物的去除效率会突然加快。这本著作的深度不在于它提供了多少“标准答案”，而在于它提出了多少“关键问题”。它强迫读者跳出那种一维、稳态的思维定势，去拥抱地下环境的混乱与动态美学。对于那些需要进行长期风险评估和不确定性量化的工程师而言，这本书提供的理论框架和计算工具是极其宝贵的。

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这本书的写作风格非常严谨，带着一种老派科学家的审慎和一丝不苟，每一个论断都建立在扎实的实验证据之上，很少有那种夸张的预测或不负责任的断言。它更像是一部详尽的科学档案，记录了有机污染物在岩土介质中“挣扎求生”的每一个微小瞬间。我特别留意了关于污染物在不同氧化还原电位下发生化学转化的章节，作者对电子转移机理的解释，细致到分子层面，这对于理解深度地下水中的原位修复潜力至关重要。举例来说，书中对“生物电子供体”和“电子受体”在厌氧条件下的竞争机制的描述，让我对设计高效的化学氧化还原处理方案有了更深一层的认识。当然，这本书的阅读门槛不算低，它需要读者具备一定的化学工程背景知识，但对于那些愿意投入时间的专业人士来说，它提供的知识回报是巨大的。它没有试图用华丽的辞藻来包装复杂的概念，而是用清晰的逻辑链条，将复杂的界面现象层层剥开，这种纯粹的学术追求，在如今浮躁的出版界中实属难得。

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我发现这本书最独特之处在于它对“时间尺度”的强调。污染物在地下环境中的命运，本质上是一个跨越数十年甚至数百年的过程，而很多研究往往只关注短期的实验室反应。这本书则系统地探讨了长期污染物的释放动力学，特别是关于“初级吸附”和“缓慢释放”机制的区分。作者提出了一种新的模型，试图量化那些被困在微孔隙或有机质基质深处的污染物，它们如何以极慢的速度持续地污染地下水。这种“隐性污染源”的识别和建模，无疑是当前场地可持续管理的重大挑战。通过书中对不同黏土矿物层间结构的影响分析，我开始重新审视那些看起来已经“稳定”的污染场地。这种对时间维度的深度挖掘，使得这本书不仅仅停留在描述当前现象，而是具备了预见未来环境状态的能力。它引导我们思考，今天的“成功修复”在三十年后是否依然有效？这种前瞻性的视角，让这本书超越了一般的参考书范畴，更像是一份对未来地下环境健康的“长期健康监测报告”。

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这本书的封面设计着实引人注目，那种深邃的蓝绿色调，配上那种略显粗粝的字体，一下子就将我拉入了一个充满未知与挑战的地下世界。我原本以为这会是一本晦涩难懂的纯技术手册，但翻开第一页后，那种细腻的叙事手法和对问题的深入剖析，让我立刻意识到，这远不止是一本教科书那么简单。作者似乎对次表层环境有着近乎偏执的热情，他不仅详细阐述了污染物迁移的复杂动力学过程，更重要的是，他将那些抽象的化学反应和物理输运机制，用非常贴近实际工程案例的方式展现了出来。比如，书中对不同土壤类型中疏水性有机物（HOCs）的吸附-解吸平衡的讨论，简直是教科书级别的清晰，特别是关于非线性吸附等温线在实际场地修复中的应用预测，让我茅塞顿开。我记得有一章节专门探讨了生物降解速率受限于传质过程的瓶颈，作者没有止步于理论公式的堆砌，而是结合了微生物群落结构变化的实测数据，这使得原本干燥的章节充满了生命力。这本书的价值在于，它成功地搭建了从宏观环境场到微观界面化学的桥梁，对于任何一个试图在复杂地下水污染治理领域深耕的人来说，都是一份不可或缺的“探险地图”。它不仅仅告诉你污染物“会”怎么走，更深入地解释了“为什么”会以那种方式运动。

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如果要用一个词来形容这本书给我的感受，那便是“系统性整合”。它不是零散的论文集，而是一个高度统一的理论体系的构建。作者巧妙地将污染物（Contaminants）、介质（Matrix，包括土壤和岩石）以及水文地质条件（Hydrogeology）这三大要素置于一个统一的动力学框架下进行考察。例如，在讨论修复技术选择时，书中并非简单地罗列“这个技术好不好”，而是根据特定污染物的物理化学性质、其在目标介质中的赋存状态，以及当地的水力梯度，来推导最优的干预方案。这种“情境依赖性”的分析，体现了作者极高的专业素养。此外，书中对多相流（气-水-固）系统中的污染物分配系数的讨论也异常深入，特别是对于挥发性有机物（VOCs）在气相和水相之间的动态平衡的描述，极大地拓宽了我对污染物迁移路径的认知。总而言之，这本书为我提供了一套严密、可操作的思考工具集，让我能更自信地去解析和解决地下环境污染领域的复杂难题。

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