Laser Applications in Environmental Monitoring pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Fiorani, Luca (EDT)/ Colao, Francesco (EDT)/ Kearns, Timothy (CON)/ Lazic, Violeta (CON)/ Macdonald,

出品人:

页数:265

译者:

出版时间:

价格:765.00 元

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isbn号码:9781604562491

丛书系列:

图书标签:

• 激光技术
• 环境监测
• 大气监测
• 水质监测
• 土壤监测
• 遥感
• 光谱学
• 光学传感器
• 环境科学
• 污染监测

《光谱学在环境分析中的前沿应用》 本书深入探讨了光谱学技术在环境监测与分析领域不断拓展的应用疆界，聚焦于那些能够提供前所未有灵敏度、选择性和实时性的创新方法。从基础理论的梳理到复杂实际案例的剖析，本书旨在为环境科学家、研究人员、工程师以及关心环境健康的学生提供一份全面且极具实践价值的参考。 核心内容概述： 本书的结构设计旨在层层递进，确保读者能够清晰地理解光谱学原理及其在环境监测中的具体实施。 第一部分：光谱学基础与环境监测的理论基石 光谱学基本原理回顾： 详细阐述了物质与电磁波相互作用的基本定律，包括吸收、发射、散射、荧光和拉曼效应等。本书将重点介绍不同光谱区域（如紫外-可见光、红外、拉曼、原子发射/吸收、质谱等）的独特优势及其在识别和量化环境污染物方面的潜力。 环境监测的挑战与光谱学的契合点： 分析了当前环境监测面临的主要挑战，如痕量污染物检测、复杂基质分析、空间分布不均、以及对实时、现场监测的需求。本书将阐明光谱学如何凭借其非破坏性、高通量、低检出限以及无需大量样品预处理等优点，成为应对这些挑战的理想工具。 光谱数据处理与解读： 涵盖了从原始光谱信号提取有效信息所需的关键技术，包括降噪、基线校正、峰识别与积分、化学计量学方法（如主成分分析PCA、偏最小二乘回归PLSR）在多变量数据分析中的应用，以及机器学习算法在模式识别和预测模型构建中的最新进展。 第二部分：先进光谱技术在具体环境问题中的应用 本部分将聚焦于一系列具有代表性的环境问题，并详细介绍先进光谱技术如何被用来解决这些问题。 水质监测与分析： 溶解性有机物（DOM）的表征： 探讨了荧光光谱（如三维荧光光谱3D-EEMs）和紫外-可见光吸收光谱如何用于识别和量化不同来源的DOM，评估水体有机污染负荷及其潜在的环境影响，如光化学反应速率和生物可利用性。 重金属离子的检测： 重点介绍原子吸收光谱（AAS）和电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）/质谱（ICP-MS）在水中痕量重金属（如铅、镉、汞）的精确测定。同时，还将涉及使用表面增强拉曼光谱（SERS）和紫外-可见吸收光谱进行现场快速筛查的可能性。 新兴污染物（如药物、农药残留）的识别： 重点关注液相色谱-质谱联用（LC-MS/MS）和气相色谱-质谱联用（GC-MS/MS）在环境水中复杂有机污染物的高灵敏度、高选择性检测。 大气污染物监测： 气态污染物（NOx, SO2, O3, CO）的分析： 详细介绍差分吸收光谱（DOAS）、非分散红外（NDIR）光谱以及傅里叶变换红外（FTIR）光谱在监测这些关键大气组分中的应用，包括它们在城市空气质量管理和区域输送研究中的作用。 颗粒物（PM）的光学特性与化学成分： 探讨了气溶胶吸光系数（如使用Aethalometer）和散射系数的测量，以及结合拉曼光谱、红外光谱和X射线荧光光谱（XRF）分析气溶胶颗粒物化学组成（如黑碳、有机碳、硫酸盐、硝酸盐、重金属）的策略，以理解其形成、演化和对气候及健康的影响。 挥发性有机化合物（VOCs）的现场检测： 介绍光离子化检测器（PID）、质谱技术（如PTR-MS）以及便携式FTIR在检测和追踪VOCs源排放（如工业排放、交通尾气）中的应用。 土壤与沉积物分析： 土壤重金属污染的原位评估： 重点介绍X射线荧光光谱（XRF）和可见近红外（Vis-NIR）光谱在土壤中重金属（如砷、铬、铜）的空间分布和富集评估中的无损检测能力，以及如何结合化学计量学进行污染风险评估。 土壤有机质与养分分析： 探讨了近红外（NIR）光谱和可见近红外（Vis-NIR）光谱在预测土壤有机碳、氮、磷等关键养分含量方面的应用，以及其在精准农业和土壤健康评估中的潜力。 多环芳烃（PAHs）的分析： 介绍荧光光谱和气相色谱-质谱联用（GC-MS）在土壤和沉积物中PAHs的检测，以及它们的环境行为和毒性评估。 生物监测与生态毒理学： 生物标志物检测： 讨论利用光谱技术（如酶联免疫吸附测定ELISA耦合荧光检测）检测环境生物体内的生物标志物，评估其暴露水平和潜在的毒性效应。 生态毒性评估： 介绍利用细胞光谱成像技术（如荧光显微镜）研究污染物对细胞结构和功能的影响，以及评估环境样品对藻类、鱼类等模式生物的生长和生理指标的影响。 第三部分：未来展望与挑战 光谱技术集成与智能化： 展望了多光谱/高光谱成像技术与物联网（IoT）、无人机（UAV）和传感器网络的结合，实现大规模、高分辨率、实时性的区域环境监测。 新兴光谱技术与方法： 关注正在兴起的光谱技术，如飞秒激光诱导击穿光谱（LIBS）用于现场材料分析，时间分辨光谱用于研究快速化学过程，以及表面增强二次离子质谱（SE-SIMS）用于高分辨率的表面化学成像。 标准化与校准： 讨论了在不同应用场景下建立统一的测量标准、数据校准和质量控制方法的重要性，以确保不同研究结果的可比性和可靠性。 数据管理与共享： 探讨了如何有效地管理和共享日益增长的光谱数据，以及开发更智能的数据分析平台来加速科学发现。 本书的编写风格力求严谨而不失可读性，注重实际应用，通过丰富的图表、案例研究和实验数据，帮助读者建立扎实的理论基础并掌握实际操作技巧。我们希望通过本书的出版，能够激发更多研究者和工程师运用光谱学的强大力量，为构建一个更清洁、更健康的环境贡献力量。

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这本书简直是为我这种对环保科技前沿充满好奇的工程师量身定做的！我原本以为会是一本晦涩难懂的纯理论书籍，没想到它在阐述激光光谱分析、激光雷达遥感等核心技术原理时，简直如同庖丁解牛般清晰流畅。作者似乎深谙如何将复杂的物理光学概念转化为工程师们日常可以理解和应用的实践案例。比如，它对大气颗粒物监测中不同激光波长穿透率和散射机制的深入剖析，让我立刻能联想到如何优化我们现有监测站点的设备配置。书中引用的最新研究案例，尤其是那些关于水体污染和土壤重金属快速检测的章节，更是让人眼前一亮。我特别欣赏它不仅仅停留在“是什么”的层面，而是着重探讨了“如何实现”和“局限性在哪里”，这种务实的态度对于我们实际工作者来说，比任何华丽的辞藻都来得有价值。阅读过程中，我多次停下来，对照着自己手头的项目方案进行比对和思考，这本书无疑成为了我案头不可或缺的技术参考手册，极大地拓宽了我对利用先进光学手段解决环境挑战的思路。

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购买这本书纯粹是因为我对高精度测量技术在工业应用中的兴趣，尤其是那些能够提升检测速度和降低现场操作风险的技术。这本书在工业排放气体监测和管道泄漏检测方面的应用案例，给我留下了极其深刻的印象。它不仅仅是重复我们在标准操作手册中能看到的内容，而是深入挖掘了如何利用脉冲激光的高时间分辨率特性，去捕捉那些转瞬即逝的污染事件，或者如何设计更紧凑、更坚固的激光传感模块以适应恶劣的工业现场环境。书中对激光安全性和长期稳定运行的探讨也非常到位，这对于任何将新技术投入实际生产环节的人来说都是至关重要的考量。我尤其喜欢它对成本效益分析的客观描述，清晰地指出了当前激光监测技术在哪些方面已经具备了超越传统方法的经济优势，哪些方面还需要进一步的技术突破才能实现大规模商业化应用。这本书的实用性和前瞻性完美地结合在一起，让人读后充满信心，同时也对未来的技术演进方向有了清晰的把握。

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我是在一个跨学科合作项目组中接触到这本书的，坦率地说，我来自更偏向于计算机科学和数据分析的领域。最初我对“激光应用”这个主题感到有些畏惧，总觉得会充斥着我不太熟悉的半导体物理和光学设计。但令我惊喜的是，书中关于数据处理和机器学习在激光数据反演中的应用部分，写得极其出色且贴合实际。它详细描述了如何利用先进的算法来处理激光雷达返回信号中的噪声，以及如何建立高效的回归模型来从光谱数据中反演出污染物的浓度或物质形态。作者在介绍这些算法时，并没有停留在简单的模型堆砌，而是深入探讨了不同模型（如支持向量机、深度学习网络）在处理特定环境数据集时的优势与劣势，这对于我们构建高可靠性的环境智能分析平台至关重要。这本书成功地展示了，在现代环境监测中，强大的计算和算法能力与精密的物理探测手段是如何完美融合，共同推动整个领域向前发展的。

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说实话，我是一个对技术细节非常挑剔的学术研究人员，通常对市场上的同类书籍持保留态度，但这本书的深度和广度完全超出了我的预期。它的叙事结构非常严谨，从基础的激光生成与调控，过渡到复杂的信号处理与数据反演模型，逻辑链条几乎无懈可击。更让我赞叹的是，它对不同环境介质（气溶胶、水体、固态基质）中激光信号的衰减和干扰因素进行了系统性的梳理，这在其他教材中往往是一笔带过的内容。书中对非线性光学效应在环境传感中的应用探讨，更是展现了作者深厚的理论功底和对未来技术趋势的敏锐洞察力。我尤其关注了其中关于激光诱导击穿光谱（LIBS）技术在现场快速、无损元素分析中的应用章节，其对基体效应校正方法的详尽论述，为我正在进行的一项土壤微量元素分析项目提供了关键性的方法指导。这本书的参考文献也极其丰富和前沿，基本涵盖了近五年的核心进展，使得它不仅仅是一本教材，更是一份高质量的领域综述。

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作为一名生态保护政策制定者，我通常更关注的是宏观的管理和效益评估，对底层的技术细节往往感到有些吃力。然而，这本书的叙述方式非常巧妙地搭建了一座沟通的桥梁。它没有用大量晦涩的数学公式来劝退非技术背景的读者，而是侧重于解释不同激光监测技术能够提供哪些“数据维度”和“精度水平”，以及这些数据如何直接转化为可操作的环保法规和监管指标。例如，书中对海洋表层油污覆盖率的激光偏振测量分析，清晰地展示了这项技术如何实现比传统目测更客观、更及时的污染溯源。这种将尖端技术成果与实际监管需求紧密结合的写作风格，极大地帮助我理解了我们团队可以向科研机构提出哪些切实可行的监测需求。这本书让我明白了，真正的环境治理，必须建立在精准、可靠的技术支撑之上，它为我们制定更具前瞻性和操作性的环境标准提供了坚实的科学依据。

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