環境化學 (第二版) 陳景文 謝宏彬 全燮 9787030762283 【台灣高等教育出版社】

目錄

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第二版序
第二版前言
第1章 環境介質及性質1
1 1自然環境1
1 1 1地球環境1
1 1 2環境介質2
1 2大氣圈3
1 2 1大氣的組成3
1 2 2大氣的結構5
1 2 3大氣顆粒物7
1 2 4O3的形成與損耗10
1 2 5全球氣候變化14
1 3水圈17
1 3 1天然水的組成18
1 3 2天然水的性質22
1 3 3水體富營養化33
1 4土壤圈37
1 4 1土壤的組成37
1 4 2土壤的剖面結構39
1 4 3土壤的物理性質40
1 4 4土壤的化學性質40
1 4 5土壤污染修復45
1 5生物圈46
1 6環境問題48
1 6 1環境污染49
1 6 2全球和區域性環境問題53
本章 小結58
思維導圖59
習題和思考題60
主要參考資料61
第2章 化學污染物的遷移行為63
2 1概述63
2 1 1大氣中污染物的遷移63
2 1 2水中污染物的遷移64
2 1 3土壤中污染物的遷移66
2 2污染物的揮發與沉降72
2 2 1揮發作用73
2 2 2幹沉降和濕沉降77
2 2 3酸沉降78
2 3污染物界面吸附與分配84
2 3 1吸附作用的機理85
2 3 2描述吸附、分配行為的理化參數87
本章 小結100
思維導圖101
習題和思考題101
主要參考資料102
第3章 化學污染物的轉化行為105
3 1光化學轉化105
3 1 1基本概念105
3 1 2光吸收與光物理過程107
3 1 3光化學過程111
3 1 4光化學反應動力學114
3 1 5光催化降解122
3 1 6大氣中重要的光化學過程124
3 1 7水中污染物的光化學降解125
3 1 8環境介質表面污染物的光化學行為134
3 2典型無機污染物的轉化行為135
3 2 1空氣中硫氧化物的轉化及硫酸煙霧型污染135
3 2 2空氣中氮氧化物的轉化及光化學煙霧污染140
3 2 3水相中溶解-沉澱平衡149
3 2 4水相中配位平衡153
3 3有機污染物的化學轉化156
3 3 1酸堿解離反應156
3 3 2水解反應160
3 3 3活性物種引發的氧化降解164
3 4有機污染物的生物降解174
3 4 1生物降解代謝模式174
3 4 2有機污染物的微生物降解途徑175
3 4 3部分非金屬和金屬的微生物轉化183
3 4 4環境因素對生物降解速率的影響186
本章 小結186
思維導圖187
習題和思考題187
主要參考資料189
第4章 污染物的生態毒理學192
4 1毒理學與生態毒理學192
4 1 1毒物與毒理學192
4 1 2體內和體外毒性測試技術193
4 1 3生態毒理學194
4 2生理毒代動力學195
4 2 1物質通過生物膜的方式195
4 2 2吸收197
4 2 3分佈與儲存200
4 2 4代謝201
4 2 5排泄202
4 3生物富集、放大與積累205
4 3 1生物富集205
4 3 2生物放大209
4 3 3生物積累211
4 4生物轉化213
4 4 1生物轉化中的?213
4 4 2若干重要輔?的功能213
4 4 3生物氧化中的氫傳遞反應216
4 4 4有毒有機污染物的生物轉化類型219
4 5毒性及其機理225
4 5 1劑量-反應關係與劑量-效應關係225
4 5 2毒物的聯合作用229
4 5 3污染物的”三致”作用230
4 5 4內分泌干擾效應233
4 5 5有害結局通路237
4 6化學品的生態風險性評價240
4 6 1化學品及其風險240
4 6 2化學品生態風險評價的框架242
本章 小結245
思維導圖246
習題和思考題246
主要參考資料247
第5章 典型化學污染物及來源250
5 1重金屬、非金屬及其化合物250
5 1 1重金屬及其化合物250
5 1 2非金屬化合物256
5 2有機污染物260
5 2 1常見有機污染物260
5 2 2持久性有機污染物263
5 2 3典型毒害有機污染物279
5 3化學污染物的源解析技術288
5 3 1源解析概述288
5 3 2受體模型288
本章 小結291
思維導圖291
習題和思考題292
主要參考資料293
第6章 環境計算化學與毒理學297
6 1環境計算化學概述297
6 1 1環境系統與環境過程297
6 1 2環境行為參數的計算模擬方法298
6 2計算毒理學概述299
6 2 1計算毒理學與化學品風險防範299
6 2 2化學品的環境暴露模擬301
6 2 3化學品的毒性效應預測303
6 3分子結構的計算機表示304
6 3 1分子的3D結構矩陣304
6 3 2分子拓撲結構與分子圖306
6 3 3分子線性輸入系統306
6 4計算化學方法簡介308
6 4 1量子化學方法308
6 4 2分子力學方法310
6 4 3穩定構象與過渡態構象312
6 5定量構效關係313
6 5 1QSAR模型體系及原理313
6 5 2QSAR模型一般建立流程318
6 5 3化學品活性/性質參數的獲取319
6 5 4分子結構參數的表徵320
6 5 5QSAR模型的訓練算法326
6 5 6QSAR模型的表徵和驗證327
6 5 7QSAR模型的應用域328
本章 小結329
思維導圖330
習題和思考題330
主要參考資料331
第7章 多介質環境模型334
7 1基本概念334
7 1 1多介質環境系統334
7 1 2穩態和平衡335
7 1 3逸度與濃度337
7 1 4質量平衡339
7 2污染物環境遷移轉化過程的模擬340
7 2 1污染物在環境中的遷移過程341
7 2 2污染物在環境中的降解反應351
7 3多介質環境逸度模型的分級及構建方法353
7 3 1多介質環境逸度模型的分級353
7 3 2多介質環境逸度模型的構建方法354
7 4代表性的多介質環境逸度模型359
7 4 1空氣-水交換模型359
7 4 2表層土壤模型363
7 4 3沉積物-水交換模型365
7 4 4QWASI模型366
7 4 5污染物全球分佈模型374
本章 小結379
思維導圖379
習題和思考題379
主要參考資料380
中英文關鍵詞索引382
收起全部

精彩書摘
第1章 環境介質及性質
自然環境中的地球環境由大氣圈(atmosphere)、水圈(hydrosphere)、土壤圈(pedosphere)、岩石圈(lithosphere)和生物圈(biosphere)構成，這些圈層構成了一個相互作用的大系統。環境污染物通過遷移和轉化等過程，在各圈層介質中表現出特有的行為和效應。為揭示污染物在各個圈層中發生的物理、化學與生物化學的過程和反應，有必要瞭解各圈層的基本結構與性質，這對理解環境污染和生態破壞發生發展的規律以及尋求解決這些問題的方法具有重要意義。由於人類活動造成的環境污染和生態破壞主要發生在大氣圈、水圈、土壤圈和生物圈，本章 著重介紹這些圈層的基本組成與性質。
1 1 自然環境
自然環境是指人類生存空間中可以直接或間接影響人類生活、生產的一切自然形成的物質和能量的總和，簡稱為環境(environment)。環境是一個應用廣泛的詞，其內涵和外延極為豐富，如聚落環境(城市或村落)、地球環境(各圈層)、地質環境、生態環境、社會環境等。在地球環境中，存在污染物的源(source)和匯(sink)。
1 1 1 地球環境
構成地球環境的物質種類很多，主要包括大氣、水、土壤、岩石礦物、生物等自然環境要素，這些要素構成了地球環境的結構單元，環境結構單元又構成地球環境整體或地球環境系統。例如，由空氣組成大氣層 [含有多種氣體，如氧氣(oxygen，O2)、氮氣(nitrogen，N2)、二氧化碳(carbon dioxide，CO2)等]，整個大氣層總稱為大氣圈；由水組成水體，全部水體(包括河水、海水、湖水、地下水和冰川水等)總稱為水圈；由土壤構成的固體殼層總稱為土壤圈；由生物構成生物種群和群落，生物群落(biotic community)與其生存環境構成生態系統，全部生態系統構成生物圈等。大氣圈、水圈、土壤圈和生物圈都離不開太陽所提供的能量，這幾個圈層密切聯繫、相互作用，持續進行物質、能量交換，維持動態平衡，使地球上的生物得以生存、繁衍和發展，如圖1-1所示。
地球環境具有如下特徵：地球上存在著大氣、陸地和海洋等基本生存物質基礎；距離地球表面15∼35 km處的臭氧層使得地球及生物免受高能紫外線傷害；地球大氣中比例適當的O2和CO2有利於生物的生長和人類的生活；地球陸地表面存在土壤，為植物提供營養和生長的基地；地球上存在的江、河、湖、海為生物生長和水的運動提供了良好條件；通過生物活動來捕獲、轉移和儲存太陽輻射能並驅動地球表層的物質循環，通過生物活動過程來調控並保持其穩態(steady state)。穩態是指系統中各個相的性質和狀態是恒定的，不隨時間變化；如果某個環境系統隨著時間變化相對緩慢，也可以將其近似看作穩態。
圖1-1 大氣圈、水圈、土壤圈和生物圈之間，以及各圈層與人類活動之間的關係(Manahan，2017)
(Illustration of the close relationships among the atmosphere， hydrosphere， pedosphere， and biosphere with each other and with the anthrosphere)
1 1 2 環境介質
任一具體的地球環境結構單元都由物質、能量和信息三部分組成。將其中有形的物質部分稱為環境介質(environmental medium)，將能量和信息部分稱為環境因素。環境介質是環境因素的載體，可以是大氣、水體或土壤，也可以是岩石或包括人體在內的一切生物體。環境介質是不依賴於人類的主觀感受而存在的實體，一般以氣態、液態和固態三種常見的形態存在，在一定條件下某些環境介質的形態可以相互轉化。在環境介質中，生物體是三種物態同時存在的集中體現。嚴格地講，地表環境不存在完全的單介質。例如，水體中會含有一定量的溶解性氣體和固體懸浮物，大氣中有一定量的水和固體顆粒物，即使在土壤和密實的岩石中，也存在一定量的水分和氣體。但從宏觀上，還是可以把大氣、水體、土壤、岩石和生物分別作為單介質來處理，而把具有兩個或兩個以上介質的體系稱為多介質環境，整個地球環境就是一個多介質環境系統。
有些環境介質可以看作是連續的，如大氣和水體；有些環境介質是非連續的，如湖中懸浮物、大氣顆粒物等。某些環境介質的化學組成相似，但物理性質卻不同，如大氣的對流層和平流層。有些環境介質是相鄰的，如水體和大氣，污染物可以從一個介質遷移到另一個介質。有些環境介質是不相鄰的，如大氣和水體沉積物，污染物不可能在這兩個介質間進行直接傳輸。有些環境介質(如表層水)很容易受到污染，有些環境介質相對不容易受到污染(如冰川的內部、深海)，而有些環境介質不會受到污染(如偏遠地區的深層土壤或岩石)。
有些環境介質的性質可以認為是均勻的，即均相。例如，較淺的池塘中充分混合的水就是均勻的，物質的濃度梯度和溫度梯度可以忽略不計。有些環境介質的性質是不均勻的，即非均相。例如，土壤和水體沉積物不容易混合，性質通常不均勻，污染物濃度隨深度的變化而變化。即使有些環境介質的性質不均勻，但在三維空間的一個或兩個方向上還是可以看作是近似均勻的。例如，湖水在豎直方向