环境与能源科学导论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社发行部

作者:刘震炎

出品人:

页数:240

译者:

出版时间:2010-7

价格:29.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030158215

丛书系列:

图书标签:

• 环境科学
• 能源科学
• 环境工程
• 能源工程
• 可持续发展
• 环境污染
• 能源政策
• 可再生能源
• 生态学
• 地球科学

好的，以下是为您量身打造的一份不包含《环境与能源科学导论》内容的图书简介，力求内容详实、专业且自然流畅： --- 《地球深部探测与地球动力学前沿》 内容提要 本书深入剖析了地球深部结构、物质组成、以及驱动地球演化的动力学过程。聚焦于当前地球科学研究的前沿热点，特别是深层地壳、地幔乃至地核的物理化学性质及其对地表过程的影响。全书结构严谨，内容涵盖了从地震波层析成像技术、高压高温实验地球物理学，到俯冲带动力学、地幔对流模拟，以及地核-地幔边界（CMB）的相互作用等多个关键领域。 本书不仅梳理了经典理论，更着重介绍了近年来利用先进的地球物理观测手段（如宽频带地震仪网络、大地电磁法）和高精度计算模拟所取得的突破性进展。它旨在为地球物理学、岩石学、矿物学及相关交叉学科的研究人员、高年级本科生和研究生提供一个系统且深入的学习资源，帮助读者建立对地球内部复杂系统的整体认知，并激发对地球深部过程未解之谜的探索兴趣。 --- 第一部分：地球深部结构探测技术与基础 第一章：地球内部结构——历史回顾与现代视角 本章追溯了从早期重力测量到现代地震学确立地球分层结构的历史脉络。重点阐述了不同地球圈层（地壳、地幔、地核）的界限——莫霍面、古登堡面和核幔边界的定义与物理意义。在此基础上，引入现代地球科学视角，强调地球内部结构并非静态的、均质的层，而是受热力学、流变学共同控制的动态系统。讨论了物质相态转变（如橄榄石向尖晶石结构转变）对波速和密度的影响，及其在地球内部成像中的重要性。 第二章：地震波层析成像技术（Seismic Tomography） 本章是全书技术核心之一。详细介绍了地震波层析成像的基本原理，包括如何利用体波（P波、S波）和面波的传播时间、振幅异常来反演出地幔和地核的速度结构。深入探讨了二维、三维成像方法的数学基础，包括射线追踪算法和全波形反演（Full Waveform Inversion, FWI）的优势与挑战。特别关注如何利用接收函数（Receiver Functions）技术分离地壳和上地幔的精细结构，以及利用散射成像来揭示地幔的非均匀性。对现有全球速度模型（如S20RTS, SL2015bmn）的优缺点进行了批判性分析。 第三章：高压高温实验地球物理学 本章聚焦于实验室模拟地球深部极端条件的科学方法。详细介绍金刚石对顶砧（DAC）和高温高压炉（HPHT）等关键设备的工作原理，以及如何利用这些设备模拟地幔和地核的压力（高达数百万个大气压）和温度（数千摄氏度）。讨论了在这些条件下对常见硅酸盐矿物（如布里奇曼石、后尖晶石相）的电导率、热导率和弹性常数的测量，这些数据是约束地球深部热结构和化学分异过程的关键参数。 第四章：电磁场探测与深部导电性 介绍了大地电磁法（Magnetotellurics, MT）在深部结构探测中的应用。解释了如何通过测量地表自然电磁场变化来推导地下电导率的三维分布。重点讨论了地幔中含水矿物、熔融物质以及地核中液态铁的电导率差异，这些差异是区分不同地幔岩石圈状态和定位地幔热柱（Plumes）的重要地球物理指标。 --- 第二部分：地幔动力学与板块构造驱动力 第五章：地幔流变学与物质输运 本章深入探讨地幔岩石的流变学性质，这是理解地幔对流驱动力的基础。详细阐述了扩散蠕变、位错蠕变和晶界滑移等不同变形机制，以及它们如何依赖于温度、压力和应力水平。引入阿伦尼乌斯（Arrhenius）关系和幂律粘滞模型，解释为什么地幔主要表现出近乎牛顿流体的长时粘滞性。讨论了“弱层”概念，如在大洋中脊和俯冲带附近可能存在的低粘度带对板块运动的影响。 第六章：地幔对流的理论模型与模拟 本章侧重于地幔对流的数学和计算模型。从Boussinesq近似到更复杂的非线性对流模型，系统梳理了层化对流（Layered Convection）与整体对流（Whole-mantle Convection）之争的演变。详细介绍了利用有限元法和有限体积法进行的地球动力学模拟，包括如何耦合温度场、应力场和组分场来捕捉俯冲、岩浆上涌等复杂过程。特别关注俯冲板片的热结构和物质返回地幔深部的过程。 第七章：俯冲带动力学与板块相互作用 俯冲带是地球上最重要的动力学构造单元。本章从运动学和动力学角度分析俯冲过程。探讨了俯冲板片的弯曲、破裂与“板片脱水”（Slab Dehydration）如何影响俯冲角度和深度。讨论了“平板俯冲”（Flat-slab Subduction）的形成机制及其对上覆岩石圈岩浆活动的影响。结合地震学证据，分析了俯冲带深部可能存在的脱水熔融区（Dehydration Melting Zones）及其对地震活动和火山喷发的影响。 第八章：地幔柱（Plumes）的起源与生命周期 本章专注于地幔柱——驱动地表“热点”火山活动的深部热物质上升流。探讨了地幔柱的形成机制，如来自D''层或核幔边界（CMB）的热不稳定性引发的物质上涌。通过数值模拟展示地幔柱上升过程中形态的演变（如“蘑菇状”顶端），以及它们如何影响地表岩石圈的拉张和裂解。对比了地幔柱与正常地幔对流体系的差异性。 --- 第三部分：地核与行星磁场起源 第九章：地核的结构、物质与热动力学 本章深入探讨地球最深处的地核。分析了地震波（特别是P波在内核中的速度异常）和地球内禀热流数据如何揭示出固态内核和液态外核的特性。讨论了内核结晶过程对化学分异和热演化的贡献。重点阐述了外核液态铁合金的密度、粘度和导电性如何受到轻元素（如氧、硫、硅）含量的约束。 第十章：地磁场的发电机理论（Geodynamo Theory） 本书的另一高潮部分。详细介绍了地磁场的发电机机制——即由外核中液态导电流体的运动所产生的自维持电磁场。介绍了磁流体力学（MHD）的基本方程，以及如何通过计算模拟来重现地球磁场的关键特征，如磁极漂移、反转周期性和主导的偶极子场结构。讨论了地球历史上的磁场反转事件与地幔活动之间的潜在联系。 第十一章：核幔边界（CMB）的相互作用 CMB是地球内部热交换和物质输运最活跃的界面之一。本章关注CMB的非均匀性，包括是否存在“超低速层”（Ultralow Velocity Zones, ULVZ）。探讨了地幔物质（如富集岩石物质）在CMB处的堆积如何影响局部热边界层，以及这种局部热扰动如何激发地幔柱或影响外核的对流模式，从而间接调制地磁场的稳定性。 --- 结语：深部过程与地球未来 本书的结语部分将前瞻性地展望地球深部探测的前沿挑战，包括对“超级地幔相变层”的精细刻画、对地核热流的精确量化，以及如何将深部动力学模型与地表环境演变（如构造期性的气候变化、深源地震对地表的冲击）建立更可靠的联系。强调了跨学科合作在解决地球系统科学宏大问题中的不可或缺性。 ---

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这本《环境与能源科学导论》确实是为初涉此领域的读者量身打造的入门读物。它并没有将复杂的理论堆砌在一起，反而采取了一种更为循序渐进的叙述方式，让人感觉像是有一位经验丰富的导师在身边耐心讲解。书中对于基础概念的阐释极其清晰，例如，对于“可持续性”这个时常被提及却又容易被肤面化理解的词汇，作者没有停留在口号式的陈述，而是深入剖析了其经济、社会和生态三重维度的相互作用机制。我印象特别深刻的是它对全球碳循环的描绘，图文并茂，将大气、海洋、生物圈之间的物质交换过程逻辑严密地梳理出来，即便是对化学和生物学背景不那么扎实的人，也能大致把握住温室气体效应的物理基础。更重要的是，它没有止步于“是什么”，而是进一步探讨了“为什么会这样”以及“我们能做什么”。在能源部分，它对可再生能源的潜力和局限性进行了平衡的评估，避免了对任何单一技术的过度美化，比如对太阳能光伏发电的成本下降曲线分析得非常客观，同时也指出了其在材料消耗和土地占用上的挑战。这本书的价值在于搭建了一个坚实的知识框架，让读者能够站在一个宏观的视角去审视环境与能源问题之间的复杂联系，而非仅仅停留在零散的事实收集上。

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读完这本书，我最大的感受是它有效地点燃了我进一步探索的兴趣，而不是像某些教材读完后只剩下一堆需要背诵的术语。它成功地将“科学探究”的精神融入了讲解之中。作者在介绍一些新兴领域，比如碳捕集与封存（CCS）技术时，并没有直接给出结论，而是引导读者去思考现有技术的瓶颈在哪里，以及未来研究可能突破的方向。这种启发式的提问方式，让读者从被动的接受者转变为主动的思考者。书中还穿插了一些著名科学家的访谈片段或研究历程介绍，这些小插曲让原本严肃的科学主题变得更加人性化和鼓舞人心。它让我们看到，这些宏大的环境挑战背后，是无数研究者严谨而执着的努力。这本书不只是告诉你“世界是什么样”，更重要的是培养了你用科学的、批判性的眼光去分析和评估未来环境与能源决策的能力。它为我的后续学习奠定了一个非常扎实且充满动力的基础。

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坦白说，对于一本导论性质的书籍，我通常不会抱有太高的期望，无非是蜻蜓点水般介绍一些基本概念，但《环境与能源科学导论》在深度和广度上的拿捏堪称教科书级别的典范。它的结构安排非常巧妙，每一章似乎都预设了读者可能会在下一章提出疑问，并提前埋下了伏笔。比如，在讨论大气污染物的生成路径时，它详细介绍了不同工业过程的排放特征，而在后续章节中，它又无缝衔接到不同国家和地区在控制这些排放时所采用的技术标准和监管差异。这种前后呼应的写作风格，极大地增强了阅读的流畅性和知识的系统性。尤其值得称赞的是，它对“跨学科性”的强调并非空话，而是通过实际案例证明了这一点。分析土壤污染的章节，不仅涉及化学毒理学，还引用了生态修复中的生物学方法，甚至讨论了相关的法律责任界定，真正展现了环境科学作为一个综合性学科的魅力所在。

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我拿到这本教材时，最大的惊喜是它极强的现实关联性。很多环境科学的书籍读起来总有一股“象牙塔”的味道，内容陈旧或者过于理论化，但《环境与能源科学导论》明显更接地气。它开篇就选取了几个当代热点案例进行剖析，比如特大城市的水资源短缺问题，以及某地区因能源结构转型引发的社会经济阵痛。这种叙事手法立刻抓住了读者的注意力。例如，在讨论水资源管理时，它巧妙地引入了“虚拟水”的概念，让我开始重新审视自己日常消费的咖啡豆或牛排背后隐藏的巨大水足迹。这种从个人消费习惯与全球环境影响建立联系的能力，是很多教科书所欠缺的。此外，书中对政策工具的介绍也十分实用，它不仅列举了碳税、限额与交易等机制，还用简化的模型展示了不同政策工具在实际操作中可能产生的非预期后果。这使得我对政策制定者在平衡经济发展与环境保护时的困境有了更深层次的理解。总而言之，它不是一本孤立的知识集合，而是一本连接课堂理论与真实世界挑战的桥梁。

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这本书的排版和配图质量，在同类读物中绝对属于上乘之作。我发现自己在阅读一些关于气候模型预测或能源系统平衡图表时，清晰度极大地影响了我的理解效率。《环境与能源科学导论》在这方面做得非常到位。图表设计简洁明了，关键数据点突出，而且几乎所有的示意图都配有详尽的图注，即使不参考正文，也能大致理解其传递的信息。例如，书中用一个复杂的气候反馈回路图清晰地展示了冰雪反照率降低如何加速全球变暖，这个过程如果仅靠文字描述，极易产生混淆。此外，作者在选材上体现出一种全球视野下的平衡感。它没有过分聚焦于发达国家的经验教训，而是花了相当篇幅去探讨发展中国家在追求能源可及性与环境质量之间所面临的独特困境，比如生物质能的传统使用模式及其健康影响。这种兼顾全球南北差异的视角，让读者认识到环境问题并非铁板一块，而是充满了地域性和历史性的复杂性。

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