Viable Methods of Soil And Water Pollution Monitoring, Protection And Remediation pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Twardowska, Irena (EDT)/ Allen, Herbert E. (EDT)/ Haggblom, Max H. (EDT)

出品人:

页数:629

译者:

出版时间:

价格:259

装帧:HRD

isbn号码:9781402047268

丛书系列:

图书标签:

• Soil pollution
• Water pollution
• Environmental monitoring
• Environmental protection
• Remediation
• Environmental science
• Soil science
• Water resources
• Pollution control
• Environmental engineering

现代环境科学中的前沿挑战与新兴技术 图书简介 本书深入探讨了当前全球环境科学领域面临的最紧迫挑战，并着重介绍了为应对这些挑战而发展起来的革命性技术和方法论。它并非一本关于土壤和水体污染具体监测或修复的书籍，而是将视角聚焦于支撑这些工作的更宏观的科学基础、跨学科整合以及数据驱动的决策支持系统。 第一部分：地球系统动力学与复杂性科学的融合 本部分首先建立了一个坚实的理论框架，阐述了如何运用复杂性科学的视角来理解现代环境系统的动态行为。地球系统不再被视为一系列孤立要素的简单集合，而是高度相互关联、具有涌现特性的非线性系统。 第一章：复杂系统理论在环境建模中的应用 详细分析了非线性动力学、混沌理论以及自组织临界性（Self-Organized Criticality, SOC）在描述环境变化（如极端天气事件的频率增加、生态系统突变点）中的潜力。我们探讨了如何利用代理模型（Agent-Based Modeling, ABM）来模拟人类活动与自然过程之间的复杂反馈回路，超越了传统线性模型的局限性。重点讨论了信息熵和有效复杂性度量在量化环境健康状态转变中的作用。 第二章：跨尺度过程的表征与集成 环境过程发生在从微观（分子/纳米尺度）到宏观（全球气候系统）的多个尺度上。本章侧重于开发能够无缝连接这些尺度的建模框架。内容包括：多尺度建模（Multiscale Modeling）的数学基础，例如尺度分离（Separation of Scales）假设的有效性检验；以及如何利用降阶模型（Reduced-Order Models）来处理高分辨率模拟带来的巨大计算负担，从而实现实际应用中的实时反馈。 第二部分：数据革命：感知、分析与决策支持 现代环境科学的进步极大地依赖于大数据采集和分析能力的飞跃。本部分将焦点置于下一代数据采集范式和先进的计算智能工具。 第三章：新型环境感知网络与物联网（IoT）集成 本章关注于超越传统采样方法的分布式传感技术。我们深入探讨了低功耗、广域网（LPWAN）技术在部署大规模、持久性环境监测网络中的优势。详细介绍了新型化学传感器和生物传感器的原理及其在实时、高频数据采集中的性能瓶颈与突破。讨论了“数字孪生”（Digital Twins）的概念如何被应用于创建物理环境的高度保真虚拟副本，用于情景模拟和预见性分析。 第四章：高维环境数据的高级统计与机器学习 随着数据量呈指数级增长，传统统计方法已显不足。本章聚焦于深度学习在环境数据挖掘中的应用，特别是卷积神经网络（CNN）在处理遥感图像和时间序列数据中的有效性。内容涵盖：无监督学习（如自动编码器）在识别环境异常模式中的作用；因果推断方法（Causal Inference）在区分相关性和真正驱动因子之间的区别；以及贝叶斯网络在处理知识不确定性方面的优势。 第五章：可解释性人工智能（XAI）与科学发现 鉴于环境决策往往涉及高风险和公众信任，仅仅提供预测是不够的，必须解释预测的依据。本章专门讨论了如何将可解释性融入环境AI模型中。内容包括：LIME和SHAP值等方法在解释复杂模型决策边界上的应用；以及构建“因果驱动”的AI模型，确保模型的输出不仅准确，而且在科学上具有合理的物理或化学基础。 第三部分：跨学科桥梁与未来治理框架 环境问题的解决需要科学、工程、经济和社会科学的深度融合。本部分探讨了驱动可持续环境管理的政策、经济激励和治理机制。 第六章：环境经济学中的行为科学与激励设计 本章探讨了人类行为如何影响环境结果，并设计出更有效的干预措施。内容包括：探索性偏好理论（Revealed Preference Theory）在评估环境价值中的应用；行为经济学原理（如助推Nudge理论）如何应用于资源利用效率的提升；以及设计基于市场机制的、具有环境外部性内部化的新型税收和补贴系统。 第七章：基于风险和不确定性的适应性环境治理（Adaptive Governance） 面对气候变化带来的长期不确定性，传统的静态管理策略已不再适用。本章介绍了适应性治理的原则，即策略应设计为在观察到新的环境反馈后能够进行系统性调整。详细分析了情景规划（Scenario Planning）在制定面向未来、具有韧性的环境政策中的应用，以及利益相关者协商在确保政策接受度方面的重要性。 第八章：全球供应链中的环境足迹追踪与透明度 现代产品的生命周期跨越全球，环境影响分散在复杂的生产网络中。本章关注于如何利用区块链技术和先进的生命周期评估（LCA）方法，实现对关键原材料和制成品环境足迹的不可篡改追踪。内容涉及：整合“从摇篮到坟墓”的综合数据模型，以及构建标准化的环境绩效指标，以驱动全球贸易中的可持续选择。 总结 本书旨在为环境科学家、政策制定者以及新兴技术领域的专业人士提供一个广阔的视野，即如何利用前沿的计算、感知和系统科学工具，来构建一个更具预测性、更具适应性和更可持续的地球管理未来。它强调的不是具体污染物的处理，而是理解和管理驱动环境变化的底层复杂系统和信息流的科学基础。

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