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出版者:McGraw-Hill Science/Engineering/Math

作者:Mackenzie L Davis

出品人:

页数:1024

译者:

出版时间:2006-10-03

价格:USD 153.75

装帧:Hardcover

isbn号码:9780072424119

丛书系列:

图书标签:

• Environmental
• Engineering
• 环境工程
• 环境科学
• 环境技术
• 水处理
• 空气污染
• 固体废物处理
• 可持续发展
• 环境评估
• 环境法规
• 工程学

《生态文明的曙光：跨越界限的环境工程新篇章》 第一部分：理论基石与系统思维 本书旨在深入探讨环境工程领域的前沿思想与实践，构建一个超越传统学科壁垒的全新认知框架。我们不再将环境问题视为孤立的技术挑战，而是将其置于更宏大的社会、经济、生态及伦理背景之下进行审视。这要求我们摒弃线性思维，拥抱系统思维，理解万物相互关联、相互影响的复杂动态。 第一章：环境工程的哲学思辨与伦理关怀 在深入技术细节之前，我们必须审视环境工程的哲学根基。环境工程不仅仅是解决污染、保护资源的技术科学，更是一种对人类与自然关系的深刻反思，一种对未来世代责任的伦理担当。本章将引领读者回溯环境工程的哲学演进，从早期人类中心主义的观念，到生态中心主义的兴起，再到如今强调人与自然和谐共生的整体观。我们将探讨“自然资本”、“生态服务”等概念的深层含义，以及它们如何在决策过程中被纳入考量。 同时，伦理困境也是环境工程实践中无法回避的议题。例如，如何在发展与保护之间取得平衡？如何公平分配环境资源的获取与环境污染的承担？如何应对“代际公平”的挑战？本章将通过分析经典案例，引发读者对这些问题的深度思考，培养负责任的环境工程师应有的伦理自觉与判断力。我们将讨论“预警原则”、“污染者付费原则”等核心环境伦理原则，并探讨它们在不同文化背景下的应用与挑战。 第二章：跨学科融合：环境工程的系统动力学视角 现代环境问题日益复杂，其根源往往是多因素耦合的结果，涉及物理、化学、生物、地质、社会、经济、政治等多个领域。因此，传统的单学科研究方法已难以应对挑战。本章将重点介绍环境工程的系统动力学视角。我们将深入研究物质循环、能量流动、信息传递在生态系统与人造系统中的复杂互动。 我们将学习如何运用系统模型来描述和预测环境系统的行为，例如，气候变化模型、水资源模型、生态系统健康模型等。通过这些模型，我们可以理解不同干预措施对整个系统的长期影响，从而做出更明智、更具前瞻性的决策。本章还将探讨“反馈机制”在环境系统中的作用，例如正反馈可能导致污染失控，而负反馈则有助于维持系统稳定。理解这些动态过程，对于设计有效的环境管理策略至关重要。 此外，我们还将讨论“涌现性”的概念，即复杂系统整体表现出的，并非其组成部分简单叠加的特性。例如，一个健康的水生态系统，其生物多样性、水质净化能力等都是涌现性的结果。环境工程师需要培养识别和利用这些涌现性特征的能力，以实现更可持续的环境解决方案。 第二部分：前沿技术与创新实践 在坚实的理论基础上，本章将聚焦于环境工程领域最前沿的技术与创新实践，展示如何将先进的科学知识转化为解决实际问题的有效工具。 第三章：新兴污染物与精准治理技术 传统污染物（如COD、BOD、重金属）的治理技术已相对成熟，但随着工业发展和消费模式的改变，新兴污染物（如微塑料、内分泌干扰物、持久性有机污染物、药品及个人护理品残留物）的出现对环境安全构成了新的威胁。本章将深入剖析这些新兴污染物的来源、迁移转化规律及其对人类健康和生态系统的潜在危害。 我们将重点介绍近年来在“精准治理”方面取得的突破。这包括： 先进的监测技术： 采用高灵敏度、高选择性的分析仪器，如液相色谱-质谱联用（LC-MS）、气相色谱-质谱联用（GC-MS），以及基于纳米技术的传感器，实现对痕量污染物的实时、精准检测。 智能化的处理工艺： 引入先进氧化技术（AOPs）、膜分离技术（如纳滤、反渗透）、吸附技术（如活性炭、新型吸附材料）、生物强化技术等，针对不同类型的新兴污染物设计高效、低能耗的处理方案。 源头控制与生命周期评估： 强调从源头削减污染物产生，通过对产品全生命周期的环境影响进行评估，推动绿色设计与可持续消费。 生物修复与生态工程： 探索利用微生物、植物等生物体对污染物进行降解或固化的生物修复技术，以及利用生态系统自身功能来修复环境的生态工程方法。 第四章：能源与环境的协同优化：绿色能源技术与碳减排策略 能源是现代社会发展的命脉，但能源消耗也是导致环境问题，特别是气候变化的主要原因。本章将深入探讨能源生产、利用与环境保护之间的协同优化。 可再生能源技术： 详细介绍太阳能（光伏、光热）、风能、地热能、生物质能、海洋能等可再生能源的最新发展动态、技术挑战与应用前景。我们将分析不同可再生能源的优缺点，以及它们在不同地理条件下的适宜性。 能源效率提升与节能技术： 重点关注工业、建筑、交通等领域的节能减排技术，包括智能电网、储能技术（电池、氢能）、高效能源转换技术、建筑节能设计等。 碳捕获、利用与封存（CCUS）技术： 深入研究CCUS技术的原理、现状与未来发展方向，包括点源碳捕获、直接空气捕获（DAC）、碳的化学利用（如合成燃料、建筑材料）和地质封存的安全性与可行性。 碳交易与低碳政策： 分析碳排放交易机制、碳税等市场化和政策工具在推动经济体向低碳转型中的作用，以及其对企业和个人行为的影响。 循环经济与能源回收： 探讨如何通过发展循环经济，将废弃物转化为能源或资源，实现能源的梯级利用和闭环管理。 第五章：智慧环境：大数据、人工智能与物联网在环境管理中的应用 信息技术革命为环境工程带来了前所未有的机遇。本章将聚焦于大数据、人工智能（AI）和物联网（IoT）在环境监测、预警、治理和管理中的颠覆性应用。 海量环境数据采集与处理： 介绍利用物联网传感器网络、卫星遥感、无人机等技术，实现对空气质量、水质、土壤、噪声、生物多样性等环境要素的全面、实时、高密度监测。我们将探讨大数据存储、清洗、融合、分析的技术挑战。 人工智能驱动的环境模型与预测： 讲解如何利用机器学习、深度学习等AI算法，构建更精准的环境预测模型，例如预测空气污染扩散、洪水风险、病虫害爆发等。AI还可以用于优化污染物处理工艺，提高能源利用效率。 智能化环境监测与预警系统： 演示如何通过AI分析海量数据，实现对环境异常事件的智能识别和预警，从而及时采取应对措施，降低环境风险。例如，AI可以识别不同类型的工业排放，并预测其扩散路径。 物联网在环境监管中的应用： 探讨如何利用IoT技术，实现对工业企业排放、垃圾收集、水资源分配等环节的远程监控和智能化管理，提高监管效率和透明度。 数字孪生与虚拟环境仿真： 介绍如何构建环境系统的数字孪生，通过虚拟仿真来模拟不同情景下的环境变化，辅助决策者进行风险评估和规划。 第三部分：可持续发展与社会责任 环境工程的最终目标是实现人类社会的可持续发展。本部分将从更宏观的视角，探讨环境工程在推动社会经济发展、构建和谐人居环境中的作用。 第六章：水资源管理与水环境修复的韧性策略 水是生命之源，也是社会经济发展不可或缺的要素。然而，全球水资源短缺、水污染、洪水灾害等问题日益严峻。本章将深入探讨水资源管理与水环境修复的韧性策略。 综合水资源管理（IWRM）： 强调从流域整体出发，统筹考虑供水、用水、排水、节水、水土保持、生态用水等各个方面，实现水资源的优化配置和可持续利用。 海绵城市理念与实践： 介绍海绵城市建设，即通过“渗、透、蓄、滞、净、排”等方式，增强城市雨水管理能力，实现雨水的自然积存、自然渗透、自然净化，有效缓解城市内涝和水污染。 饮用水安全保障与污水处理升级： 关注饮用水源地的保护，以及面向更高水质标准的饮用水处理技术。同时，探讨先进的污水处理技术，如膜生物反应器（MBR）、人工湿地、污泥能源化等，实现污水的再生利用。 水生态修复与河湖健康维护： 介绍通过生态工程、生物技术等手段，恢复受损水体的自净能力，修复水生生物多样性，提升河湖的生态功能。 水旱灾害的预警与应对： 探讨利用大数据和AI技术，提高对洪水、干旱等水旱灾害的预警精度，并制定有效的应急预案和恢复措施。 第七章：固废管理与资源循环利用的绿色转型 固体废弃物（垃圾）的处理和资源化利用是环境工程的重要组成部分。本章将关注固废管理的绿色转型，从“填埋为主”转向“减量化、再利用、资源化”的循环经济模式。 垃圾分类与源头减量： 强调生活垃圾分类的重要性，以及通过源头减量措施（如限制一次性用品、推动绿色包装）来降低垃圾产生量。 先进的固废处理技术： 详细介绍机械生物处理（MBT）、焚烧发电（Waste-to-Energy）、厌氧消化、堆肥等先进的固废处理技术，以及它们在能源回收和物质循环中的作用。 废弃物资源化与再制造： 探讨如何将废弃的电子产品、塑料、金属、建材等进行回收、再利用和再制造，生产新的产品，减少对原生资源的需求。 危险废弃物安全处置与风险管理： 关注危险废弃物的特性、危害以及其安全收集、运输、贮存和处置的技术要求，确保不对环境和人体健康造成二次危害。 循环经济模式的推广与政策支持： 分析循环经济的经济效益和社会效益，以及政府在推广循环经济过程中应扮演的角色，包括制定相关法规、提供财政激励等。 第八章：韧性城市与人居环境的健康构建 城市是人类活动最集中的区域，其环境质量直接关系到居民的健康和福祉。本章将聚焦于构建更具韧性、更健康、更宜居的人居环境。 大气污染防治与室内空气质量管理： 探讨城市大气污染的来源、传播机制，以及工业排放控制、交通减排、建筑节能等综合治理措施。同时，关注室内空气质量的监测与改善技术。 噪声污染控制与声景设计： 分析城市噪声的来源和影响，介绍隔声、消声、吸声等降噪技术，以及如何通过合理的城市规划和“声景设计”来创造更宁静宜人的城市环境。 绿色建筑与可持续城市规划： 强调绿色建筑的设计理念、材料选择、能源效率等，以及如何将可持续性融入城市整体规划，例如发展公共交通、建设城市绿地、推广步行和自行车出行。 社区参与与环境教育： 认识到环境问题的解决离不开公众的参与。本章将探讨如何通过环境教育、公民科学项目、社区共治等方式，提升公众的环境意识，鼓励其参与到环境保护行动中来。 气候变化适应与城市韧性： 面对日益严峻的气候变化挑战，探讨城市如何通过加强基础设施建设、优化应急响应机制、推广绿色空间等方式，提高应对极端天气事件（如高温、暴雨、风暴潮）的韧性。 结论：走向生态文明的新世纪 本书的最后一章将对全文进行升华，展望环境工程的未来发展趋势，并呼吁所有从业者和关注者携手合作，共同迈向一个更加绿色、健康、可持续的未来。我们将重申系统思维、跨学科融合、技术创新以及社会责任在构建生态文明中的核心地位，并激励读者成为推动这一伟大变革的积极力量。

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这本书的理论深度毋庸置疑，但更让我欣赏的是它对“工程实践”的关注度，这种平衡做得非常到位。它不是那种纯粹的理论推导集，而是真正关心“如何落地”。我翻阅到关于固体废物管理的那一章时，特别有体会。它没有停留在介绍焚烧炉的理论效率上，而是花了相当篇幅去讨论不同区域的经济可行性、公众接受度（NIMBY现象）以及不同燃料特性的实际影响。这种将工程技术与社会、经济、政治因素交织在一起的讨论，才真正符合我们现实世界中遇到的问题。很多工程决策往往不是技术最优解，而是多方妥协下的“可行解”。这本书清晰地指出了这一点，并提供了评估不同方案的决策框架。对于正在准备职业生涯的年轻人来说，这种成熟的视角比单纯的计算能力重要得多，它培养的是一种解决真实世界复杂问题的能力。

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这本书的排版和装帧着实令人印象深刻，那种厚实的纸张触感，翻阅时沙沙的声响，仿佛一下子把我带回了上世纪那种经典的教科书年代。封面设计简约却不失深度，那种深沉的墨绿色调，配上那种略带复古感的衬线字体，立刻就给人一种庄重、严谨的学术气息。我尤其喜欢它在插图和图表处理上的用心。很多复杂的化学反应式和工程流程图，竟然能被简化得如此清晰易懂，色彩的运用也恰到好处，既不花哨分散注意力，又能准确地突出重点。相比那些充斥着廉价光面纸和模糊印刷的现代教材，这本书的物理质感简直是一股清流，让人愿意把它摆在书架上，而不是仅仅作为临时参考的电子文件。每一次拿起它，都能感受到作者和出版方对知识载体的尊重，这对于一本需要反复查阅和标记的专业书籍来说，是极为重要的体验加分项。那种油墨散发出的淡淡清香，更是让人怀念起捧读专业著作时的那种专注与沉浸感。

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坦白讲，这本书的语言风格非常独特，它不像某些美国教材那种过于口语化和热情洋溢的调调，也避开了欧洲学术著作那种令人望而生畏的冗长从句。它的文字精准、克制，透露着一种不动声色的力量感。作者在描述核心概念时，倾向于使用名词化和动词的精炼组合，使得信息密度非常高，每一句话都仿佛经过了反复的锤炼，几乎没有一句是废话。这要求读者必须保持高度的专注力，但一旦跟上了作者的思维速度，你会发现学习效率奇高。我发现自己不需要像读其他书那样频繁地回溯前文去确认上下文的逻辑链条，因为作者已经把逻辑线编织得极其紧密。这种近乎于散文诗般的精确性，让我在阅读那些枯燥的规范引用时，都能感受到一种内在的节奏和美感。

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这本书的参考文献部分，简直是为深度研究者准备的“宝藏地图”。我通常不太在意教科书的引用列表，但这本书的引用结构明显是经过精心策划的。它不仅仅是简单地列出了来源，而是根据不同的主题，将引用文献分成了“奠基性论文”、“最新进展回顾”和“法规标准”三大类。例如，在介绍新兴的纳米材料在污染物吸附中的应用时，它会明确指出哪些是十年前的开创性工作，哪些是近两年内被广泛引用的高分文献。这种结构化的引用导览，极大地节省了我在后续查阅文献时的时间，它直接告诉我，如果想深入了解某个子领域，应该从哪几篇核心文献入手。这表明作者不仅是知识的传授者，更是这个领域研究路径的引路人，为后续的学术探索铺设了清晰的轨道。

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我得说，这本书的叙事逻辑简直是教科书级别的流畅，它不像某些同类书籍那样，上来就扔给你一堆晦涩难懂的公式和背景，让人望而却步。作者似乎非常擅长把握读者的心理节奏，从最宏观的环境问题入手，层层递进，将复杂的系统工程学概念，拆解成了一个个可以被个体理解的模块。比如，在谈到水处理单元操作时，它没有急于深入到具体的流体力学计算，而是先用非常生动的案例，描绘了污染物的形态和它们在自然界中迁移的规律，让你先建立起“为什么要这么做”的直觉认知。这种“先见森林，再看树木”的讲解方式，极大地降低了初学者的学习门槛。读起来，就像是跟着一位经验丰富的老工程师在现场考察，他不会直接给你答案，而是耐心地引导你观察现象，最终得出结论。即便是那些对数学模型有抵触情绪的读者，也能在这种循序渐进的引导下，慢慢建立起对理论框架的信心。

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Environmental Engineering其實就是一個房間眾多的環形燈塔

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