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水文地球化学过程与地下水污染风险评估 作者： [此处可自行填写作者姓名，例如：张明、李华等] 出版社： [此处可自行填写出版社名称，例如：科学技术出版社、高等教育出版社等] 字数： 约1500字 --- 图书简介： 本书深入探讨了当代水文地球化学的核心理论、复杂的地质环境相互作用，以及在这些背景下对地下水系统进行污染风险评估的先进方法。我们聚焦于地下水这一不可再生的关键自然资源，解析其在地质构造、水动力学和化学反应共同驱动下的演化规律，旨在为环境科学、地质工程及水资源管理领域提供一个全面且实用的知识框架。 第一部分：水文地球化学基础与地质背景 本书首先构建了理解地下水化学特征的理论基石。我们详细阐述了水分子本身的极性、氢键作用如何决定其作为溶剂的独特性质。在此基础上，章节深入剖析了水岩相互作用（Water-Rock Interaction）的动力学和热力学机制。这包括溶解、沉淀、离子交换、表面络合以及氧化还原反应在地下水成因中的主导作用。我们将复杂的地质单元——如沉积岩、火成岩和变质岩——对水化学特征的具体影响进行了分类讨论，解释了特定元素（如硅、钙、镁、钠、钾）和阴阳离子（如碳酸盐、硫酸盐、氯化物）在地下水中的富集和迁移路径。 特别关注的是地下水中的微量元素和痕量污染物。本书提供了关于放射性元素（如铀、镭）和重金属（如砷、铅、镉）在不同氧化还原电位（Eh）和pH值条件下迁移、吸附与解吸行为的详细模型。我们引入了电化学平衡计算工具（如PHREEQC模型的应用原理），用以预测在特定水文地质条件下，污染物在孔隙水和岩石/土壤界面上的分布状态。 第二部分：水动力学与地下水流场模拟 地下水文地球化学的演变离不开水流的驱动。本书的第二部分致力于水动力学基础，并将其与化学过程紧密耦合。我们系统回顾了达西定律的适用范围和局限性，并扩展到各向异性介质和非饱和带中的水流理论。针对复杂地下水系统，如裂隙岩溶系统和破碎岩体，我们引入了双孔隙模型和连续介质模型的适用场景，并讨论了渗透率的测量技术及其在模型输入中的不确定性处理。 流场模拟是风险评估的核心技术。本部分详尽介绍了地下水流数值模拟软件（如MODFLOW及其各种水文地质模块）的应用流程，包括网格划分、边界条件设定（如河流补给、人工抽水、排泄边界）和参数校正。重点阐述了如何利用同位素示踪剂（如氚、稳定氧同位素和氡）和地下水年龄测定方法来验证和校准模拟的流场模型，从而提高对地下水径流路径和滞留时间评估的准确性。 第三部分：污染物迁移与环境风险评估 本书的核心应用价值体现在污染物迁移的机制分析和风险评估框架的构建。我们深入剖析了三种主要的污染物迁移过程：对流（Advection）、弥散（Dispersion）和吸附/反应（Sorption/Reaction）。污染物在多孔介质中的迁移速度不仅仅取决于水力梯度，更受到介质孔隙结构和污染物与固体颗粒之间化学亲和力的制约。 针对有机污染物（如石油烃、农药、新兴有机污染物如PFAS）和无机污染物，本书分别建立了其在地下水中的迁移预测模型。对于有机物，我们侧重于生物降解（好氧与厌氧）、挥发、以及与土壤有机质的分配系数（Koc）的影响。对于无机污染物，离子交换、共沉淀和生物地球化学循环被视为关键的控制因素。 风险评估部分引入了系统化的方法论。我们详细介绍了暴露评估（Exposure Assessment）和毒性评估（Toxicity Assessment）的步骤，并结合水文地质模型构建了定量风险表征模型。这包括污染物浓度在特定受体点（如饮用水井、生态敏感区）的概率分布预测。本书还讨论了地下水污染修复的前景技术，如化学氧化还原还原（ISCO/ISCR）、生物强化/生物刺激以及泵送-处理系统的优化设计，强调修复策略必须基于准确的地球化学和水动力学理解。 目标读者： 本书适合于从事环境工程、水资源管理、地质学、水文地质学及相关领域的研究人员、政府监管部门的专业技术人员，以及希望深入理解地下水系统复杂性的研究生和高级本科生。本书提供的是一套将基础理论、现场观测与前沿模拟技术融为一体的综合性工具箱。
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