Introduction to Engineering and the Environment (McGraw-Hill international editions pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:McGraw-Hill Education (ISE Editions)

作者:Edward S. Rubin

出品人:

页数:707

译者:

出版时间:2001-02-01

价格:USD 73.90

装帧:Paperback

isbn号码:9780071181853

丛书系列:

图书标签:

• 工程学
• 环境科学
• 环境工程
• 可持续发展
• 环境影响评估
• 工程伦理
• 环境管理
• 环境技术
• McGraw-Hill
• 教科书

工程与环境导论 (Introduction to Engineering and the Environment) （注：以下简介内容基于对该领域典型教材的结构和主题的推断性概括，旨在描述一本涵盖工程学基础与环境科学交叉主题的教材可能包含的内容，以满足字数和详细程度要求，同时不直接引用或描述您提到的特定书籍的目录或细节。） --- 第一部分：工程学的基石与思维方式 本书旨在为初涉工程学领域的学生构建坚实的理论框架和实践思维基础，重点在于理解现代工程活动如何与自然世界和社会结构紧密耦合。 第 1 章：工程学的本质、历史与职业道德 本章首先界定工程学的核心概念——如何应用科学、数学和经验来设计、建造、维护和改进结构、机器、系统和过程。我们将追溯工程学从早期文明（如古埃及的金字塔、罗马的引水道）到工业革命，再到信息时代的演变历程。重点讨论工程师在社会中所扮演的角色——作为问题解决者、创新者和资源管理者。 至关重要的是，本章将深入探讨工程职业道德。我们将研究工程师在面对潜在的公共安全、健康和福利风险时所承担的责任。通过对经典案例的分析（如大坝的失效、桥梁的垮塌），学生将理解遵守专业规范、诚信沟通和可持续性承诺的重要性。此外，还将介绍当前工程实践中对多元化、包容性和全球化视野的需求。 第 2 章：工程学的定量方法与问题解决 工程决策往往建立在严谨的定量分析之上。本章将介绍解决工程问题所需的基本数学和科学工具。这包括对单位制（SI、英制）的熟练掌握、量纲分析（Dimensional Analysis）的应用，以及如何构建和验证数学模型来描述物理现象。 我们重点关注系统思维（Systems Thinking）。工程问题很少是孤立的，它们通常是复杂系统的一部分。本章教授学生如何定义系统的边界、识别输入与输出、分析反馈回路，以及如何利用模型简化复杂性以进行预测和优化。内容涵盖基础的代数建模、微积分在变化率分析中的应用，以及初步的统计学概念，用于处理数据的不确定性。 第 3 章：材料科学基础与工程选择 所有工程设计都依赖于材料的选择。本章提供工程材料的基本分类和性能概述，包括金属、陶瓷、聚合物和复合材料。我们将探讨材料的微观结构如何决定其宏观性能，如强度、刚度、延展性、导电性和耐腐蚀性。 设计过程中的关键环节是如何根据载荷条件、环境因素和成本限制来选择最合适的材料。本章将介绍应力-应变关系、疲劳、蠕变等基本力学性能的概念。学生将学习如何查阅和解释材料属性表，并理解材料加工过程（如铸造、热处理、成型）对最终性能的影响。 --- 第二部分：环境挑战与可持续工程的原则 在理解工程基础后，本书的重点转向了工程活动与地球生态系统之间的复杂相互作用，强调如何将可持续性原则融入设计的各个阶段。 第 4 章：地球系统的基本科学原理 要有效地管理环境影响，工程师必须理解驱动地球系统的基本科学。本章概述了关键的地球科学概念：水循环、碳循环、氮磷循环等生物地球化学循环的运作机制。我们将分析这些自然过程在没有人类干扰的情况下是如何维持平衡的。 重点关注质量守恒和能量流动在环境系统中的应用。探讨大气结构、水体分层和土壤组成的初步知识，为后续章节中污染迁移和修复的设计奠定基础。 第 5 章：资源消耗与生命周期评估 (LCA) 现代工程设计必须超越“从摇篮到坟墓”的线性模式，转向循环经济思维。本章详细介绍资源的有限性，特别是能源、水资源和关键矿物的使用模式。我们将分析资源开采、加工、使用和废弃的各个环节对环境的影响。 生命周期评估（LCA）是量化这些影响的核心工具。本章将教授LCA的四个步骤：目标与范围定义、清单分析、影响评估和结果解释。学生将学习如何使用LCA框架来比较不同设计方案（例如，不同类型的交通工具或建筑材料）在能源消耗、温室气体排放和生态毒性方面的环境足迹。 第 6 章：环境污染：来源、迁移与效应 本章系统梳理工程活动产生的主要污染物类型及其在环境介质（空气、水体、土壤）中的迁移和归宿。 水污染： 讨论点源和面源污染，有机物和无机物的污染负荷，富营养化现象，以及废水处理的基础知识。 空气污染： 探讨工业和交通排放的特征污染物（如$ ext{SO}_x, ext{NO}_x$, 颗粒物），酸雨的形成机制，以及大气中的化学反应。 土壤污染： 关注重金属、持久性有机污染物（POPs）在土壤中的吸附、解吸和生物累积过程。 对这些污染物的生态毒理学效应进行初步介绍，帮助学生理解污染物浓度与生态健康之间的关系。 --- 第三部分：可持续工程设计与解决方案 本部分将理论与实践相结合，探讨如何利用工程技术来缓解环境问题，并设计出更具弹性和可持续性的系统。 第 7 章：可持续水资源管理工程 随着全球水资源短缺日益严峻，高效的水资源管理成为关键的工程挑战。本章关注水资源的保护、利用和再利用。内容涵盖水文分析、水资源规划的基础方法，以及针对不同规模需求的供水和水处理技术。 讨论的重点包括先进的饮用水净化技术（如膜过滤、消毒）、分散式水处理系统以及雨水收集和再利用方案。此外，还将探讨生态工程在湿地恢复和自然水净化中的应用。 第 8 章：能源系统与气候变化缓解 能源是现代社会的基础，但也是最大的环境压力源。本章审视传统化石燃料基能源系统的环境后果，特别是温室气体排放和气候变化。 随后，重点转向向低碳未来转型的工程策略。这包括对可再生能源技术（太阳能光伏、风能、地热能、生物质能）的工程学分析，评估其潜力、局限性和集成挑战。学生将学习能源效率优化（如建筑节能设计、工业过程热能回收）和碳捕获与封存（CCS）技术的初步概念。 第 9 章：废弃物管理与循环经济工程 废弃物管理从简单的填埋转向复杂的资源回收和价值恢复。本章详细分析固体废弃物、危险废弃物和电子废弃物的管理层次结构——从源头减量到回收、能源回收和最终处置。 重点介绍各种处理技术：堆肥、厌氧消化、热解与气化。探讨工程设计如何促进“从废弃物中取回价值”的循环经济模式，例如，设计易于拆解和回收的产品，以及开发先进的材料分离技术。 第 10 章：可持续城市与基础设施设计 现代城市是工程设计集大成的体现，也是环境影响最集中的区域。本章探讨如何将可持续性原则应用于城市规划和基础设施设计。这包括绿色建筑（Green Building）的标准与实践、绿色屋顶和透水铺装在水管理中的作用，以及低影响开发（LID）技术在减少城市径流中的应用。 还将介绍智能交通系统、公共交通导向型开发（TOD）以及如何设计具有更高气候韧性（Climate Resilience）的基础设施，使其能够抵御极端天气事件的影响。 第 11 章：环境法规、风险评估与未来展望 理解工程实践必须在法律和监管框架内进行至关重要。本章概述主要的国家和国际环境法律和标准（如环境影响评估程序）。 最后，本章引导学生进行环境风险评估，学习如何量化和管理工程项目可能对人类健康和生态系统造成的风险。本书以对未来工程挑战的展望结束，鼓励学生将所学的跨学科知识应用于解决尚未被充分认识和解决的全球性可持续发展问题。

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