Principles of Environmental Engineering and Science pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:McGraw-Hill College

作者:Davis, Mackenzie L./ Masten, Susan J.

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:169

装帧:HRD

isbn号码:9780072921861

丛书系列:

图书标签:

• 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
• 环境评估
• 可持续发展
• 环境化学
• 环境微生物学

《地球系统科学概论：跨学科视角下的环境挑战与未来》 本书聚焦于地球系统的复杂性与动态演化，旨在为读者提供一个理解我们所处星球的宏大框架。它不仅仅是一本关于环境问题的教科书，更是一部探索地球物理、化学、生物学以及社会经济因素如何相互作用、共同塑造当代环境挑战的综合性著作。 第一部分：地球系统的基石 本书的开篇部分致力于构建理解地球系统所需的科学基础。我们首先深入探讨了地球的物理结构，从地壳的构造运动到地幔的热对流，解释了这些过程如何驱动板块构造，并间接影响地表的物质循环。 1.1 物质循环的宏观视角： 我们将详细分析碳、氮、磷、水和硫等关键元素的全球性循环路径。不同于传统的、侧重于某一特定领域的分析，本书强调这些循环之间的耦合与反馈机制。例如，海洋环流如何调控大气中的二氧化碳浓度，而陆地植被的演变又如何反作用于区域气候模式。对这些循环的深入理解是评估人为活动影响的先决条件。 1.2 能源流动的驱动力： 本部分重点阐述了太阳辐射作为地球系统的主要能源输入，以及能量在不同圈层间的传递和转化。我们将分析辐射平衡、温室效应的物理机制，并结合地球历史上的气候波动案例，解释能量不平衡如何导致大规模的气候变化。此外，还涵盖了地球内部热能对地质过程的贡献。 1.3 生命与环境的相互作用： 这一章节将生态学原理置于地球系统的背景下进行讨论。我们审视生物地球化学过程，探讨生物多样性在维持生态系统服务和调节地球化学循环中的核心作用。从微生物介导的元素转化到大型生态系统的碳汇功能，本书展现了生命活动对行星尺度的深刻影响。 第二部分：现代环境挑战的跨界解析 在建立了坚实的理论基础后，本书的第二部分转向当前人类社会面临的最紧迫的环境问题，采用跨学科的方法对其进行剖析。 2.1 气候变化：从机制到影响： 气候变化不再被视为单纯的气象学问题。本书详尽地解释了驱动当前变暖趋势的物理化学过程，包括气溶胶的辐射效应和海洋热吸收能力。更重要的是，我们关注气候变化对水资源分配、农业生产、极端天气频率以及生物群落迁移的影响，强调区域差异性与反馈回路。例如，北极海冰融化对全球大气环流和中纬度天气系统的连锁反应。 2.2 水资源动态：稀缺性与污染的耦合： 水是地球系统的生命线，但其管理面临着总量（稀缺性）和质量（污染）的双重挑战。本部分细致研究了全球水循环的区域性干扰，包括地下水超采和冰川退缩。在水质方面，我们分析了新型污染物（如微塑料、药物残留）在水生系统中的迁移、归宿和生态毒理学效应，并探讨了流域尺度的综合水资源管理策略。 2.3 土地利用与生物多样性危机： 人类对土地的快速改造是驱动当前生物多样性丧失的主要因素。本书从景观生态学的角度，探讨了栖息地破碎化、土地退化（如荒漠化和土壤侵蚀）的机制。我们分析了生物入侵物种的生态学原理及其对本地生态系统稳定性的威胁，并讨论了保护生物多样性与满足人类粮食安全需求的平衡点。 2.4 大气化学与空气质量： 重点关注对流层和平流层中的化学反应。除了传统的空气污染物（SOx, NOx, 颗粒物）的来源和传输外，本书还深入探讨了对流层臭氧的生成机制及其对植被和人类健康的负面影响。同时，对平流层臭氧损耗的全球性治理历程进行了回顾，强调国际合作在解决大气化学问题上的重要性。 第三部分：面向未来的地球系统管理与治理 本书的收官部分超越了问题的描述，着眼于基于科学洞察的解决方案与人类的未来路径。 3.1 可持续性科学与衡量： 我们引入了可持续性科学的理论框架，讨论了如何量化和评估人类活动对地球系统的承载力（Planetary Boundaries）的压力。内容包括生命周期评估（LCA）的方法论，以及将生态效率、社会公平和经济可行性整合到决策过程中的模型。 3.2 资源效率与循环经济： 面对不可再生资源的限制，本书详细介绍了从线性经济向循环经济转型的技术和政策途径。这涵盖了先进的材料回收技术、资源替代策略，以及提高能源和物质利用效率的工业生态学应用。重点分析了关键矿物（如稀土元素）的全球供应链风险与韧性建设。 3.3 适应性管理与环境工程的创新： 尽管减缓（Mitigation）至关重要，适应（Adaptation）能力也日益关键。本部分探讨了基于自然的解决方案（NbS），如利用湿地恢复来管理洪水和净化水质。同时，我们也审视了前沿的环境工程技术，包括碳捕获与封存（CCS）的最新进展、先进的废水处理工艺以及土壤修复技术在受污染场地管理中的应用潜力。 3.4 全球环境治理的复杂性： 环境问题具有显著的跨国界性，需要强有力的全球治理框架。本书分析了国际环境条约的形成、执行挑战以及不同利益攸关方（政府、非政府组织、私营部门）在环境决策中的角色。它强调了科学证据在塑造国际气候谈判和生物多样性公约中的决定性作用，并探讨了环境正义和代际公平的伦理维度。 《地球系统科学概论》旨在培养读者将局部问题置于全球动态背景下思考的能力，提供一个全面、严谨且具有前瞻性的视角，以应对21世纪复杂多变的环境挑战。

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