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第1章 环境与可持续性科学1

1.1太阳能与化石燃料的循环1

1.1.1短暂而辉煌的化石燃料时代2

1.1.2回到太阳能2

1.2可持续性科学3

1.2.1环境科学3

1.2.2绿色化学与技术4

1.3化学与环境4

1.4水、空气、土壤、生物和技术5

1.4.1水和水圈6

1.4.2空气与大气圈6

1.4.3土壤和岩石圈6

1.4.4生物和生物圈6

1.4.5科学技术与环境7

1.5生态学、生态毒理学和生物圈7

1.5.1生物圈7

1.5.2生态学8

1.5.3生态毒理学8

1.6能源与能源循环9

1.6.1光与电磁辐射9

1.6.2生命系统中的能量流动和光合作用9

1.6.3能源的利用10

1.7人类的影响和污染10

1.7.1有关污染的一些定义10

1.7.2环境各圈层中的污染11

1.8化学品的归趋和迁移11

1.8.1物理迁移12

1.8.2反应活性13

1.8.3质量平衡的表达13

1.8.4相间分配13

1.9大气圈、水圈和岩石圈中化学品的归趋与迁移14

1.9.1大气圈中的污染物14

1.9.2水圈中的污染物14

1.9.3岩石圈中的污染物15

1.10环境危害和恐怖主义15

1.10.1通过绿色化学与绿色工程保护环境16

1.11环境取证16

参考文献17

补充参考资料17

思考题与习题18

第2章 化学和人类活动圈——环境化学和绿色化学20

2.1环境化学20

2.2物质与物质循环21

2.2.1碳循环22

2.2.2氮循环23

2.2.3氧循环24

2.2.4磷循环24

2.2.5硫循环25

2.3人类活动圈和环境化学26

2.3.1人类活动圈的构成26

2.4技术与人类活动圈27

2.4.1工程学28

2.5基础设施28

2.5.1脆弱的基础设施29

2.6对环境产生影响的人类活动圈的组成30

2.7人类活动圈对地球的影响31

2.8人类活动圈和整体环境的融合32

2.8.1人类活动圈和工业生态学34

2.9绿色化学34

2.9.1绿色合成化学35

2.9.2降低风险35

2.9.3绿色化学的特定方面35

2.9.4化学品不被期望的三种性质：持久性、生物积累性和毒性36

2.9.5绿色化学和环境化学36

参考文献36

补充参考资料37

思考题与习题38

第3章 水化学基础40

3.1水的重要性40

3.2水：从分子到海洋41

3.2.1水的来源和利用：水循环41

3.2.2水的性质——一种独特的物质43

3.2.3水分子43

3.3水体的特性44

3.4水生生物45

3.5水化学简介46

3.6水中的气体47

3.6.1水中的氧47

3.7水的酸度和水中的二氧化碳48

3.7.1水中的二氧化碳48

3.8碱度51

3.8.1不同pH对碱度的影响52

3.8.2溶解的无机碳和碱度52

3.8.3碱度对二氧化碳溶解度的影响53

3.9水中的钙和其他金属53

3.9.1作为酸的水合金属离子54

3.9.2水中的钙54

3.9.3溶解的二氧化碳和碳酸钙矿物质55

3.10络合作用和螯合作用56

3.10.1水中螯合剂的存在和重要性57

3.11金属络合物的键及结构59

3.11.1螯合的选择性与特异性59

3.12络合物溶液中各形态浓度计算59

3.13去质子化配体的络合作用60

3.14质子化配体的络合作用61

3.15 NTA对固体中铅离子的溶解作用62

3.15.1 NTA与金属碳酸盐的反应63

3.15.2钙离子对螯合剂与难溶盐反应的影响64

3.16水中的聚磷酸盐和磷酸盐65

3.16.1聚磷酸盐65

3.16.2聚磷酸盐的水解66

3.16.3聚磷酸盐的络合作用66

3.16.4磷酸盐66

3.17腐殖质络合剂67

3.18络合和氧化-还原过程68

参考文献68

补充参考资料69

思考题与习题70

第4章 水化学中的氧化-还原73

4.1氧化-还原的重要性73

4.2电子和氧化-还原反应75

4.3电子活度和pE76

4.4能斯特方程76

4.5反应趋势：从半反应到全反应77

4.6能斯特方程与化学平衡78

4.7 pE与自由能的关系78

4.8单电子-摩尔表示的反应79

4.9水中pE的限制范围81

4.10天然水的pE82

4.11 pE-pH图82

4.12作为天然还原剂的腐殖质84

4.13氧化-还原中的光化学过程85

4.14腐蚀85

参考文献86

补充参考资料86

思考题与习题87

第5章 水化学中各相间的相互作用89

5.1固、气、水相之间的化学作用89

5.2沉积物的重要性和形成90

5.2.1沉积物的形成90

5.2.2有机和含碳沉积物质91

5.3溶解度91

5.3.1固体的溶解度92

5.3.2气体的溶解度93

5.4水中的胶体颗粒94

5.4.1水中随胶体迁移的污染物94

5.4.2水中胶体的存在94

5.4.3胶体颗粒的种类94

5.4.4胶体稳定性95

5.5黏土胶体的性质97

5.6颗粒的聚集98

5.6.1在聚合电解质作用下胶体的絮凝作用98

5.6.2在聚合物作用下细菌的絮凝作用99

5.7固体的表面吸附99

5.8溶质与底部沉积物的交换101

5.8.1悬浮物和沉积物中的痕量金属101

5.8.2磷与底部沉积物的交换102

5.8.3沉积物和悬浮物中的有机化合物103

5.8.4沉积物中污染物的生物可利用性104

5.9间隙水105

5.10相间相互作用对于化学物质迁移与归趋的影响105

5.10.1河流106

5.10.2湖泊和水库106

5.10.3与大气之间的交换106

5.10.4与沉积物之间的交换107

参考文献107

补充参考资料108

思考题与习题109

第6章 水生微生物化学112

6.1水体生物化学过程112

6.1.1界面上的微生物113

6.2藻类114

6.3真菌115

6.4原生动物115

6.5细菌116

6.5.1自养细菌和异养细菌116

6.5.2好氧细菌和厌氧细菌117

6.5.3海洋细菌117

6.6原核细菌细胞117

6.7细菌生长动力学118

6.8细菌的代谢119

6.8.1影响细菌代谢的因素119

6.8.2微生物引起的氧化-还原反应121

6.9碳的微生物转化122

6.9.1产甲烷菌122

6.9.2细菌对烃类的利用123

6.9.3微生物对一氧化碳的利用124

6.10有机质的生物降解124

6.10.1氧化124

6.10.1.1烃类的微生物氧化124

6.10.2有机质生物降解中的其他生化过程125

6.11氮的微生物转化126

6.11.1固氮作用127

6.11.2硝化作用128

6.11.3硝酸根的还原作用128

6.11.4反硝化作用129

6.11.5硝酸根离子和其他氧化剂对有机质的竞争性氧化作用129

6.12微生物对磷和硫的转化130

6.12.1含磷化合物130

6.12.2含硫化合物131

6.12.2.1细菌对硫化氢的氧化作用和对硫酸盐的还原作用131

6.12.3微生物引发的有机硫化合物的降解131

6.13微生物对卤素和有机卤化物的转化132

6.14微生物对金属和类金属的转化133

6.14.1酸性矿水134

6.14.2微生物对硒的转化作用135

6.14.3微生物腐蚀135

参考文献135

补充参考资料136

思考题与习题137

第7章 水污染141

7.1水污染物的性质和分类141

7.1.1水污染的标志物142

7.2元素污染物142

7.3重金属143

7.3.1镉143

7.3.2铅144

7.3.3汞144

7.4类金属145

7.5有机结合的金属和类金属146

7.5.1有机锡化合物147

7.6无机物148

7.6.1氰化物148

7.6.2氨及其他无机污染物148

7.6.3水中的石棉149

7.7藻类营养物和富营养化149

7.8酸度、碱度和盐度150

7.9氧气、氧化剂和还原剂151

7.10有机污染物152

7.10.1有机污染物的生物积累152

7.10.2污水152

7.10.3肥皂、洗涤剂和洗涤剂助剂153

7.10.3.1肥皂153

7.10.3.2合成洗涤剂154

7.10.4天然来源的含氯、溴化合物156

7.10.5微生物毒素156

7.11水中的农药156

7.11.1天然除虫菊酯和拟除虫菊酯杀虫剂产品159

7.11.2 DDT和有机氯杀虫剂160

7.11.3有机磷杀虫剂160

7.11.4氨基甲酸酯161

7.11.5杀真菌剂162

7.11.6除草剂163

7.11.6.1双吡啶化合物163

7.11.6.2含氮杂环除草化合物163

7.11.6.3氯苯氧基除草剂163

7.11.6.4其他各类除草剂164

7.11.7农药生产过程的副产物165

7.12多氯联苯166

7.13新型水污染物：药物和家庭废物167

7.13.1杀菌剂168

7.13.2废水中的雌激素物质169

7.13.3难生物降解有机污染物169

7.14水环境中的放射性核素171

参考文献174

补充参考资料175

思考题与习题176

第8章 水处理179

8.1水处理和水利用179

8.2城市用水的处理179

8.3工业用水的处理180

8.4污水处理181

8.4.1污水的一级处理181

8.4.2污水的二级生物处理182

8.4.3膜生物反应器184

8.4.4污水的三级处理184

8.4.5城市污水的物理-化学处理185

8.5工业废水处理186

8.6固体的去除186

8.6.1溶气气浮187

8.6.2膜分离过程188

8.7钙和其他金属的去除188

8.7.1铁和锰的去除191

8.8溶解性有机物的去除192

8.8.1除草剂的去除193

8.9可溶性无机物的去除194

8.9.1离子交换194

8.9.2电渗析194

8.9.3反渗透195

8.9.4磷的去除196

8.9.5氮的去除197

8.10污泥197

8.11水的消毒199

8.11.1二氧化氯200

8.11.2臭氧及其他氧化剂200

8.11.3紫外线消毒201

8.12污水的自然净化处理201

8.12.1工业废水的土壤处理202

8.13绿色水资源202

8.13.1污水的回用和循环203

8.14水资源保护205

8.15保护供水系统206

参考文献206

补充参考资料207

思考题与习题207

第9章 大气和大气化学210

9.1引言210

9.1.1光化学和一些重要术语210

9.1.2大气组成211

9.1.3大气中的气态氧化物212

9.1.4大气中的甲烷212

9.1.5烃类和光化学烟雾212

9.1.6颗粒物213

9.1.7一次污染物和二次污染物213

9.2大气的重要性213

9.3大气层的物理性质214

9.3.1大气压力和密度随高度的变化214

9.3.2大气的分层215

9.4大气层中的能量传递216

9.4.1地球的辐射收支平衡217

9.5大气传质、气象学和天气218

9.5.1能量和质量传递中的大气水分218

9.5.2气团219

9.5.3地形影响220

9.5.4气团的移动220

9.5.5全球天气221

9.5.6锋和风暴222

9.6逆温和大气污染222

9.7全球气候和小气候223

9.7.1大气中的二氧化碳和人类对气候的改变223

9.7.2小气候224

9.7.3城市对小气候的影响224

9.8大气中的化学反应和光化学反应224

9.8.1光化学过程226

9.8.2大气中的离子和自由基227

9.8.2.1自由基228

9.8.3大气中的羟基自由基和过氧羟基自由基228

9.8.4大气进化过程中的化学和生物化学过程230

9.9大气中的酸-碱反应231

9.10大气中氧的反应231

9.11大气中氮的反应232

9.12大气中的水233

9.13人类活动圈的影响233

9.14大气中化学品的归趋和迁移233

参考文献235

补充参考资料235

思考题与习题236

第10章 大气中的颗粒物239

10.1引言239

10.2大气颗粒物的物理行为240

10.2.1大气颗粒物的大小和沉降241

10.3颗粒物形成的物理过程242

10.4颗粒物形成的化学过程242

10.4.1无机颗粒物243

10.4.2有机颗粒物243

10.4.3多环芳烃的合成244

10.5无机颗粒物的组成244

10.5.1飞灰245

10.5.2石棉246

10.6大气中的有毒金属246

10.6.1大气中的汞247

10.6.2大气中的铅247

10.6.3大气中的铍247

10.7放射性粒子247

10.8有机颗粒物的组成248

10.8.1 PAHs248

10.8.2来自柴油机的含碳颗粒物249

10.9颗粒物的效应249

10.9.1半挥发性有机物在空气和颗粒物之间的分配250

10.10水作为颗粒物251

10.11大气颗粒物参与的化学反应251

10.12颗粒物排放的控制252

10.12.1通过重力沉降和惯性去除颗粒物252

10.12.2过滤除尘253

10.12.3洗涤器253

10.12.4静电除尘253

参考文献254

补充参考资料254

思考题与习题255

第11章 大气中的气态无机污染物258

11.1无机气态污染物258

11.2 CO的产生和控制258

11.2.1 CO排放控制258

11.3大气CO的归趋259

11.4 SO2的来源和硫循环259

11.5大气中SO2的反应260

11.5.1大气SO2的影响262

11.5.2 SO2的去除263

11.6大气中的氮氧化物264

11.6.1大气中氮氧化物的反应266

11.6.2氮氧化物的危害267

11.6.3氮氧化物的控制268

11.7酸雨270

11.8大气中的氨270

11.9氟、氯及其气态化合物270

11.9.1氯气和氯化氢271

11.10还原性含硫气体272

参考文献273

补充参考资料274

思考题与习题274

第12章 大气中的有机污染物277

12.1大气中的有机化合物277

12.1.1大气中有机物的损失277

12.1.2持久性有机污染物的全球蒸馏效应277

12.2生物源有机化合物278

12.2.1植物对大气有机化合物的去除280

12.3烃类污染物280

12.3.1芳香烃283

12.3.2大气中芳香烃的反应284

12.4羰基化合物：醛和酮284

12.5各种各样的含氧化合物286

12.5.1醇287

12.5.2酚287

12.5.3醚287

12.5.4氧化物288

12.5.5羧酸288

12.6有机氮化合物289

12.7有机卤化物291

12.7.1氯氟烃292

12.7.2氢氟烃和氢氯氟烃的大气反应293

12.7.3全氟烃294

12.7.4有机卤化物的海洋来源294

12.7.5氯代二苯并对二噁英和氯代二苯并呋喃294

12.8有机硫化合物295

12.9有机颗粒物296

12.10有害的有机空气污染物296

参考文献299

补充参考资料300

思考题与习题301

第13章 光化学烟雾303

13.1引言303

13.2能形成烟雾的排放物304

13.2.1汽车尾气中烃类的控制304

13.2.2汽车排放标准307

13.2.3绿色植物造成的污染307

13.3大气中有机化合物形成烟雾的反应308

13.3.1甲烷的光化学反应308

13.4烟雾形成的概述310

13.5烟雾形成的机制311

13.5.1硝酸根自由基315

13.5.2大气中的可光解化合物316

13.6烃类的反应活性316

13.7烟雾中的无机产物317

13.8烟雾的影响318

参考文献319

补充参考资料320

思考题与习题321

第14章 濒危的全球大气323

14.1气候变化和人为活动的影响323

14.1.1气候变化324

14.2全球变暖325

14.2.1甲烷和其他温室气体327

14.2.2颗粒物和全球变暖328

14.2.3全球变暖和相关影响的展望328

14.3减轻全球变暖的绿色科技329

14.3.1最小化329

14.3.2抵消措施330

14.3.3适应331

14.4酸雨332

14.5平流层臭氧的破坏334

14.5.1臭氧层的屏蔽效应335

14.5.2臭氧层的破坏335

14.5.3解决平流层臭氧损耗的绿色化学方法337

14.6大气棕色云团338

14.6.1沙尘暴340

14.7光化学烟雾对大气的损害340

14.8核冬天342

14.8.1来自太空的世界末日访客344

14.9我们该做些什么？344

参考文献346

补充参考资料346

思考题与习题347

第15章 岩石圈和地球化学349

15.1引言349

15.2岩石圈中固体的性质350

15.2.1矿物的结构和属性350

15.2.2矿物的种类351

15.2.3蒸发岩351

15.2.4火山的升华物352

15.2.5火成岩、沉积岩和变质岩352

15.2.5.1岩石循环353

15.2.5.2风化作用阶段353

15.3岩石圈的外形353

15.3.1板块构造和大陆漂移354

15.3.2构造地质学355

15.4内部过程355

15.4.1地震355

15.4.2火山356

15.4.3表面过程356

15.5沉积物357

15.6黏土358

15.7地球化学359

15.7.1物理风化359

15.7.2化学风化359

15.7.3生物风化360

15.8岩石圈中的地下水361

15.8.1水井362

15.8.2坎儿井363

15.9岩石圈的环境层面问题363

15.9.1自然灾害364

15.9.2人为灾害364

15.10地震364

15.11火山366

15.11.1泥浆火山367

15.12地球表面的运动367

15.13溪流和河流368

15.14陆地与海洋的交界370

15.14.1海平面上升的威胁371

15.15陆地-大气圈界面371

15.16冰川的影响372

15.17人类活动的影响373

15.17.1岩石圈资源的开采：地表采矿373

15.17.2采矿和矿物提炼的环境影响374

15.18空气污染和岩石圈374

15.19水污染和岩石圈375

15.20废物处置和岩石圈376

15.20.1城市垃圾376

参考文献377

补充参考资料378

思考题与习题379

第16章 土壤和农业环境化学381

16.1土壤与农业381

16.1.1农业382

16.1.2农药和农业383

16.2土壤的性质和组成383

16.2.1土壤中的水和空气384

16.2.2土壤的无机成分386

16.2.3土壤中的有机质386

16.2.4土壤腐殖质387

16.2.5土壤溶液388

16.3土壤中的酸-碱反应和离子交换反应388

16.3.1土壤酸性的调节389

16.3.2土壤中的离子交换平衡390

16.4土壤中的常量营养物391

16.5土壤中的氮、磷和钾391

16.5.1氮392

16.5.2磷394

16.5.3钾394

16.6土壤中的微量营养物394

16.7肥料395

16.7.1肥料污染397

16.8畜牧业产生的污染物397

16.9农药及其在土壤中的残留398

16.9.1土壤熏蒸剂398

16.10土壤中的废物和污染物399

16.10.1生物降解和根际401

16.11土壤流失和退化401

16.11.1土壤的可持续性和水资源402

16.12拯救陆地系统403

16.12.1农业林学404

16.12.2土壤修复405

16.13基因工程与农业405

16.14绿色化学和可持续农业406

16.15农业和健康409

16.15.1食品污染409

16.16保护食品供应免受侵袭409

参考文献410

补充参考资料411

思考题与习题412

第17章 绿色化学和工业生态学414

17.1改变旧有不良方式414

17.2绿色化学415

17.2.1绿色化学的12条基本原则415

17.3风险削减：危害和暴露417

17.3.1不承担风险的风险419

17.4废物预防与绿色化学419

17.5绿色化学与合成化学420

17.5.1产率和原子经济性420

17.6原料421

17.6.1生物性原料422

17.7试剂423

17.8化学计量试剂与催化剂425

17.9介质和溶剂426

17.9.1水——绿色溶剂427

17.9.2密相二氧化碳溶剂428

17.9.3气体扩展溶剂428

17.10强化反应429

17.11工业生态学430

17.12工业生态系统的五项要素432

17.13工业代谢433

17.14工业生态系统中材料流动和循环434

17.15卡伦堡工业生态系统435

17.16对工业生态系统中环境影响的考虑436

17.17生命周期：物料循环的展开和闭合437

17.17.1产品监管438

17.17.2植入效应438

17.18生命周期评估439

17.18.1生命周期评估的范围439

17.19消耗性产品、可回收材料、耐用产品440

17.19.1消耗性产品的理想特点440

17.19.2可回收材料的理想特征440

17.19.3耐用产品的理想特征441

17.20保护环境的设计441

17.20.1产品、生产过程和生产设备442

17.20.2保护环境的设计中的关键因素442

17.20.3环境保护设计中的有害材料443

17.21固有安全性443

17.21.1在更小的尺度下提高安全性444

17.22工业生态学与生态工程444

参考文献445

补充参考资料445

思考题与习题448

第18章 资源与可持续材料450

18.1从哪里获得我们需要的材料450

18.2岩石圈里的矿物451

18.2.1矿产资源评估451

18.3提取与采矿452

18.4金属453

18.5金属资源和工业生态学455

18.5.1铝456

18.5.2铬456

18.5.3铜456

18.5.4钴457

18.5.5铅457

18.5.6锂458

18.5.7钾458

18.5.8锌458

18.6非金属矿产资源459

18.7磷酸盐460

18.8硫461

18.8.1石膏461

18.9木材：一种主要的可再生资源462

18.10通过工业生态学实践扩展资源462

18.10.1金属463

18.10.2塑料和橡胶463

18.10.3润滑油464

参考文献464

补充参考资料464

思考题与习题465

第19章 可持续能源：一切事物的核心467

19.1能源问题467

19.2能源的本质468

19.3人类活动圈内所用能源的来源468

19.4能源设备和能源转化470

19.4.1燃料电池473

19.5绿色技术和能源转化效率474

19.6能源节约与可再生能源474

19.7石油和天然气476

19.8煤477

19.8.1煤转化477

19.9化石燃料利用时的碳封存478

19.10能源和化学品的工业生态学480

19.11核能481

19.11.1核聚变483

19.12地热能483

19.13太阳：一种理想的可再生资源484

19.14流动的空气和流动的水中的能量486

19.14.1风力发电出人意料的成功486

19.14.2流动的水中的能量487

19.14.3无水坝的流动水中的能量488

19.15生物质能488

19.15.1乙醇燃料489

19.15.2生物柴油燃料490

19.15.3木质纤维素燃料尚未实现的潜力491

19.15.4沼气492

19.16氢作为存储和利用能源的方式493

19.17联合动力循环494

19.18甲烷生产的工业生态学体系495

参考文献495

补充参考资料496

思考题与习题497

第20章 危险废物的性质、来源及其环境化学499

20.1引言499

20.1.1危险物质的发展史499

20.1.2立法500

20.2危险物质和危险废物的分类501

20.2.1危险废物的特征和名单501

20.2.2危险废物502

20.2.2.1危险废物与空气、水污染的控制502

20.3废物来源503

20.3.1危险废物的种类503

20.3.2危险废物的制造者504

20.4易燃物质和可燃物质504

20.4.1细小颗粒的燃烧505

20.4.2氧化剂505

20.4.3自燃506

20.4.4燃烧的有毒产物506

20.5反应活性物质507

20.5.1化学结构与反应活性507

20.6腐蚀性物质509

20.6.1硫酸509

20.7有毒物质510

20.7.1浸出毒性试验510

20.8废物的物理形态和分离510

20.9危险废物的环境化学511

20.10危险废物的物理化学性质512

20.11危险废物的迁移、影响与归趋512

20.11.1废物的物理性质512

20.11.2化学因素513

20.11.3危险废物的影响513

20.11.4危险废物的归趋513

20.12危险废物和人类活动圈514

20.13岩石圈中的危险废物514

20.14水圈中的危险废物516

20.15大气圈中的危险废物518

20.16生物圈中的危险废物519

20.16.1废物降解中的微生物代谢作用519

20.16.2危险废物的生态毒理学520

20.17用于恐怖行动的危险废物520

20.17.1危险物质的检测522

20.17.2去除危险因素523

参考文献523

补充参考资料523

思考题与习题525

第21章 废物最小化、利用及处理的工业生态学527

21.1引言527

21.2废物减量与最小化528

21.3循环利用529

21.3.1循环利用的实例529

21.3.2废油的回收利用530

21.3.2.1废油的回收530

21.3.2.2废油燃料530

21.3.3废溶剂的回收和循环利用530

21.3.4从废水中回收水531

21.4废物处理的物理方法532

21.4.1物理处理方法532

21.4.1.1相分离533

21.4.1.2相变533

21.4.1.3相转移533

21.4.1.4分子分离534

21.5化学处理方法534

21.5.1酸-碱中和535

21.5.1.1酸的回收535

21.5.2化学沉淀536

21.5.2.1金属沉淀536

21.5.2.2金属的共沉淀536

21.5.3氧化-还原536

21.5.4电解537

21.5.5水解538

21.5.6化学萃取和浸取538

21.5.7离子交换539

21.6废物的绿色处理方式——光解和超声降解539

21.7热处理方法540

21.7.1焚烧540

21.7.1.1可焚烧废物540

21.7.2危险废物燃料541

21.7.3焚烧系统541

21.7.4焚烧炉类型541

21.7.5燃烧条件542

21.7.6焚烧效率542

21.7.7湿式空气氧化法542

21.7.8紫外线增强的湿式氧化法542

21.7.9在水泥生产过程中破坏危险废物543

21.8废物的生物降解543

21.8.1生物降解性543

21.8.2好氧处理544

21.8.3厌氧处理544

21.8.4还原脱卤544

21.9植物修复545

21.10土地处理和堆肥545

21.10.1土地处理545

21.10.2堆肥546

21.11废物处置前的准备546

21.11.1固定化546

21.11.2稳定化546

21.11.3固化546

21.11.3.1吸附到固体基质547

21.11.3.2热塑性塑料和有机聚合物547

21.11.3.3玻璃化547

21.11.3.4水泥固化547

21.11.3.5硅酸盐固化548

21.11.3.6封装548

21.11.4化学固定548

21.12废物的最终处置548

21.12.1地上处置548

21.12.2垃圾填埋场549

21.12.3液体的地表储存塘549

21.12.4深井处置液体549

21.13渗滤液和气体的排放550

21.13.1渗滤液550

21.13.2危险废物渗滤液的处理550

21.13.3气体的释放550

21.14原位处理551

21.14.1原位固定化551

21.14.2蒸气提取551

21.14.3原位固化551

21.14.4原位脱毒552

21.14.5渗透床处理552

21.14.6原位热处理552

21.14.7土壤淋洗及冲洗552

参考文献553

补充参考资料553

思考题与习题555

第22章 环境生物化学557

22.1生物化学557

22.1.1生物分子557

22.2生物化学与细胞558

22.2.1细胞的主要结构558

22.3蛋白质559

22.3.1蛋白质结构561

22.3.2蛋白质变性562

22.4糖类562

22.5脂类564

22.6酶566

22.7核酸568

22.7.1指导蛋白质合成的核酸571

22.7.2 DNA改变571

22.8 DNA重组与基因工程571

22.9代谢过程572

22.9.1能量产生的过程572

22.10外源化合物的代谢573

22.10.1相Ⅰ反应和相Ⅱ反应573

参考文献574

补充参考资料574

思考题与习题575

第23章 毒理化学577

23.1毒理学和毒理化学概述577

23.1.1毒理学577

23.1.2协同、增效和颉颃579

23.2剂量-响应关系579

23.3相对毒性580

23.3.1非致死效应581

23.4可逆性和敏感性581

23.4.1超敏感性和低敏感性581

23.5外源物质和内源物质581

23.6毒理化学582

23.6.1毒理化学的定义582

23.6.2生物体内的毒物582

23.6.2.1相Ⅰ反应583

23.6.2.2相Ⅱ反应583

23.7毒物代谢动力学和毒物584

效应动力学584

23.7.1毒物代谢动力学584

23.7.2毒物效应动力学585

23.7.2.1效应动力学的初级反应585

23.7.2.2效应动力学的生物化学作用585

23.7.2.3对毒物的响应585

23.8致畸、致突变、致癌以及免疫和生殖系统效应586

23.8.1致畸586

23.8.2致突变586

23.8.2.1致突变的生物化学机理586

23.8.3致癌588

23.8.3.1致癌的生物化学机理588

23.8.3.2致癌的烷基化试剂589

23.8.4致癌物的检测590

23.8.4.1 Ames试验590

23.8.5免疫系统的响应590

23.8.6内分泌干扰591

23.9健康危害592

23.9.1潜在暴露的评价592

23.9.2流行病学证据592

23.9.3健康效应风险的评估592

23.9.4风险评价592

参考文献593

补充参考资料593

思考题与习题595

第24章 化学品的毒理化学596

24.1引言596

24.1.1 ATSDR毒物名录596

24.2有毒元素及其元素态形式598

24.2.1臭氧598

24.2.2白磷599

24.2.3卤素599

24.2.4重金属599

24.3有毒的无机化合物600

24.3.1氰化物600

24.3.2一氧化碳600

24.3.3氮氧化物600

24.3.4卤化氢601

24.3.4.1氟化氢601

24.3.4.2氯化氢601

24.3.5卤素互化物和卤素氧化物601

24.3.6硅的无机化合物602

24.3.7石棉602

24.3.8无机磷化合物602

24.3.9硫的无机化合物603

24.3.10高氯酸盐604

24.3.11有机金属化合物604

24.3.11.1有机铅化合物604

24.3.11.2有机锡化合物604

24.3.11.3金属羰基化合物604

24.3.11.4有机金属化合物的反应产物604

24.4有机化合物的毒理学605

24.4.1烷烃605

24.4.2烯烃和炔烃605

24.4.3苯和芳香烃605

24.4.3.1甲苯606

24.4.3.2萘607

24.4.3.3多环芳烃607

24.4.4含氧有机化合物607

24.4.4.1氧化物607

24.4.4.2醇607

24.4.5酚608

24.4.5.1醛和酮609

24.4.5.2羧酸609

24.4.5.3醚610

24.4.5.4酸酐610

24.4.5.5酯610

24.4.6有机氮化合物611

24.4.6.1脂肪胺611

24.4.6.2芳香胺611

24.4.6.3吡啶612

24.4.6.4丙烯酰胺：薯条有毒？612

24.4.6.5腈612

24.4.6.6硝基化合物612

24.4.6.7亚硝胺612

24.4.6.8异氰酸酯和甲基异氰酸酯613

24.4.6.9有机氮农药613

24.4.7有机卤化物614

24.4.7.1卤代烃614

24.4.7.2卤代烯烃614

24.4.7.3卤代芳烃615

24.4.8有机卤化物杀虫剂615

24.4.8.1四氯二苯并二噁英616

24.4.8.2氯酚616

24.4.9有机硫化合物616

24.4.9.1硫芥子气617

24.4.10有机磷化合物617

24.4.10.1有机磷酸酯617

24.4.10.2硫代磷酸酯和二硫代磷酸酯杀虫剂618

24.4.10.3有机磷军事毒剂619

24.5有毒的天然物质619

参考文献620

补充参考资料620

思考题与习题622

第25章水和废水的化学分析624

25.1环境化学分析的基本方面624

25.1.1误差和质量控制624

25.1.2水分析方法625

25.2经典方法625

25.3分光光度法626

25.3.1吸收分光光度法626

25.3.2原子吸收和发射分析627

25.3.3原子发射技术628

25.4电化学分析方法629

25.5色谱法630

25.5.1高效液相色谱631

25.5.2水污染物的色谱分析方法632

25.5.3离子色谱法633

25.6质谱法633

25.7水样的分析634

25.7.1水中物理性质的测定634

25.7.2水样采集634

25.7.2.1萃取装置634

25.7.3水样的保存635

25.7.4水中的总有机碳636

25.7.5水中放射性测定636

25.7.6生物毒素分析636

25.7.7水分析程序总结637

25.8自动水质分析639

25.9元素形态分析639

25.10水中新型污染物的测定640

25.11手性污染物640

参考文献641

补充参考资料641

思考题与习题642

第26章 固体与废物的分析644

26.1引言644

26.2元素分析中的样品消解645

26.3有机分析中的分离提取645

26.3.1溶剂萃取645

26.3.2超临界流体萃取646

26.3.3加压液体萃取和亚临界水萃取646

26.4样品净化647

26.5挥发性有机物样品的制备648

26.6废物的生物测试和免疫测试649

26.7螯合剂的测定649

26.8浸出毒性试验650

参考文献651

补充参考资料651

思考题与习题652

第27章 大气与空气污染物分析654

27.1大气监测654

27.1.1待测定的空气污染物654

27.2空气采样655

27.3分析方法656

27.4二氧化硫的分析657

27.5氮氧化物的分析658

27.6氧化物的分析659

27.7一氧化碳的分析660

27.8烃类和有机化合物的测定661

27.8.1空气中特定有机物的测定661

27.9颗粒物分析661

27.9.1过滤661

27.9.2撞击采样器采集662

27.9.3颗粒物分析663

27.9.4 X射线荧光分析663

27.9.5颗粒物中铅的测定664

27.10气态空气污染物的直接光谱法分析664

参考文献665

补充参考资料666

思考题与习题667

第28章 生物样品及外源物质的分析668

28.1引言668

28.2外源物质暴露的标志物668

28.3金属的测定670

28.3.1金属的直接测定670

28.3.2湿灰化法测定血液和尿液样品中的金属670

28.3.3金属提取用于原子吸收分析670

28.4非金属和无机化合物的测定671

28.5测定母体有机化合物671

28.6相Ⅰ反应和相Ⅱ反应产物的测定672

28.6.1相Ⅰ反应产物672

28.6.2相Ⅱ反应产物673

28.6.3巯基尿酸化合物674

28.7加合物测定675

28.8免疫学方法的应用前景676

参考文献677

补充参考资料677

思考题与习题678

索引680