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第一篇 化学工程师环境问题及环保法规指南 2

第1章 环境问题导论 2

1.1 前言 2

1.2 化工过程和化学产品的作用 2

1.3 主要环境问题概述 4

1.4 全球环境问题 4

1.4.1 全球能源问题 4

1.4.2 全球变暖 5

1.4.3 平流层臭氧损耗 6

1.5 空气质量问题 8

1.5.1 常规大气污染物 9

1.5.2 有毒气体 12

1.6 水质问题 13

1.7 生态学 13

1.8 自然资源 14

1.9 美国的废物处理 14

小结 16

参考文献 16

习题 17

第2章 风险性概念 20

2.1 引言 20

2.2 风险描述 20

2.3 风险性评价的工程应用价值 22

2.4 基于风险性管理的环境法规 23

2.5 风险性评价概念总论 24

2.6 危害性评价 25

2.6.1 致癌及其他毒性效应 26

2.6.2 癌症危害性评价 26

2.6.3 非致癌危害评价 27

2.6.4 构效关系（SAR） 29

2.6.5 易于使用的危害性参考文献 29

2.7 剂量响应 30

2.8 暴露性评价 32

2.9 风险性表征 33

2.9.1 致癌风险性表征 33

2.9.2 非致癌风险性表征 33

2.9.3 附加风险性 34

小结 34

参考文献 34

习题 35

第3章 环境法律法规：从末端治理到污染防治 37

3.1 引言 37

3.2 九项主要的联邦环境法规 39

3.3 环境法规的转变：由末端治理到污染防治 41

3.4 污染防治概念和术语 41

参考文献 45

习题 46

第4章 化学工程师的角色和责任 48

4.1 引言 48

4.2 维护化学过程安全性的责任 48

4.3 环境保护的责任 50

4.4 工程师的职业道德 51

参考文献 51

习题 52

第二篇 评估和改进化工过程的环境性能 55

第5章 环境危害评价：基于化学物质结构的方法 55

5.1 引言 55

5.2 化学和物理性质的估算 56

5.2.1 熔点和沸点 57

5.2.2 蒸气压 59

5.2.3 辛醇-水分配系数 62

5.2.4 生物浓缩因子 65

5.2.5 水溶性 66

5.2.6 亨利常数 68

5.2.7 土壤吸附系数 70

小结 71

讨论问题 71

5.3 评价环境中的持久性 71

5.3.1 预测大气中的寿命 72

5.3.2 预测水体中的寿命 74

5.3.3 评价总的生物降解性 75

小结 76

讨论问题 76

5.4 评价生态系统危险性 76

讨论问题 77

5.5 用物性估算来预测环境危害和暴露性 77

小结 79

讨论问题 79

5.6 基于化学结构划分环境危险 79

参考文献 80

习题 82

第6章 暴露性评估 85

6.1 引言 85

6.2 职业型暴露的识别、评估与控制 85

6.2.1 工作场所的评定 86

6.2.2 暴露途径 87

6.2.3 监测工人的暴露程度 88

6.2.4 吸入暴露的模型 89

6.2.5 皮肤暴露的评估 91

讨论问题 94

6.3 周围环境中化学物质暴露性评估 95

6.3.1 有毒空气污染物的暴露 95

6.3.2 周围环境中化学物质的皮肤暴露 97

6.3.3 化学物质向地表水的排放对水生生物群的影响 98

6.3.4 地下水的污染 100

讨论问题 102

6.4 设计更安全的化学品 102

6.4.1 减少摄入剂量 102

6.4.2 降低毒性 103

参考文献 104

习题 105

第7章 绿色化学 107

7.1 绿色化学 107

7.2 绿色化学方法论 107

7.2.1 原料 107

7.2.2 溶剂 109

7.2.3 合成路径 111

7.2.4 绿色化学的基团贡献法 113

7.3 设计绿色化学合成路径的定量优化方法 114

7.4 绿色化学专家系统案例研究 117

讨论问题 117

参考文献 117

习题 118

第8章 过程合成中的环境性能评价 120

8.1 引言 120

8.2 第一层环境性能评价工具 120

8.2.1 经济指标 121

8.2.2 环境指标 122

8.2.3 阈限值（TLVs），允许暴露限度（PELs），推荐的暴露极限（RELs） 123

8.2.4 毒性权重 125

8.2.5 可选合成路径的评价 127

讨论问题 130

8.3 第2层环境性能工具 130

8.3.1 环境排放评估 131

8.3.2 排放的量化方法 133

8.3.3 排放量的估算模型 140

8.3.4 排放的表征与资料汇总 144

8.3.5 评估环境性能 146

讨论问题 148

8.4 第3层环境性能工具 148

参考文献 148

习题 149

第9章 单元操作和污染预防措施 151

9.1 引言 151

9.2 单元操作物料选择的污染预防 152

9.3 化学反应器的污染预防 155

9.3.1 反应器中物料的使用和选择 155

9.3.2 反应类型和反应器的选择 157

9.3.3 反应器操作 161

9.4 分离设备中的污染预防措施 165

9.4.1 质量分离剂的选择 165

9.4.2 分离技术的工艺设计和操作层次 166

9.4.3 分离中污染预防案例 168

9.4.4 与反应器相连的分离器的污染防治 168

9.5 分离反应器的污染防治应用 169

9.6 贮罐和挥发源的污染预防措施 171

9.6.1 贮罐的污染预防 171

9.6.2 减少挥发源的排放 173

9.7 污染防治评估与HAZ-OP分析的集成 176

9.8 过程设计与风险性评估相集成——案例研究 178

讨论问题 180

参考文献 180

习题 182

第10章 污染预防的流程图分析 185

10.1 引言 185

10.2 过程能量集成 187

10.3 过程物质集成 189

10.3.1 源-阱关系图 189

10.3.2 流股离析、混合和循环再利用的优化策略 196

10.3.3 质量交换网络合成 199

10.4 工艺流程图的案例研究 206

小结 210

参考文献 210

习题 210

第11章 流程图的环境性能评估 214

11.1 引言 214

11.2 排放及废弃物的环境转变评价 214

11.2.1 逸度及逸度容量 216

11.2.2 介质间的传输 217

11.2.3 反应损失过程 220

11.2.4 平衡方程 220

11.3 过程设计中环境风险性评价的第三层度量标准 222

11.3.1 全球变暖 223

11.3.2 臭氧损耗 224

11.3.3 酸雨 225

11.3.4 烟雾形成 225

11.3.5 毒性 229

小结 232

参考文献 232

习题 234

第12章 环境成本会计系统 236

12.1 引言 236

12.2 定义 236

12.3 环境成本的额度 238

12.4 评估环境成本的框架 239

12.5 隐含的环境成本 241

12.6 债务成本 242

12.7 内部无形成本 245

12.8 外部无形成本 246

参考文献 246

习题 247

第三篇 超越工厂范畴 250

第13章 生命周期的概念、产品管理和绿色工程 250

13.1 产品生命周期概念简介 250

13.2 生命周期的评价 251

13.2.1 定义和方法论 251

13.2.2 生命周期清单 253

13.3 生命周期影响评价 257

13.3.1 分类 257

13.3.2 表征 258

13.3.3 评价 260

13.3.4 生命周期数据的解释和生命周期评价的实际局限 262

13.4 改进的生命周期评价 262

13.4.1 改进的数据采集（用于清单和表征） 262

13.4.2 清单和表征的定性方法 264

13.4.3 缺点、优点和指导 266

13.5 生命周期研究的应用 266

13.5.1 产品的比较 267

13.5.2 战略规划 267

13.5.3 公共部门的应用 267

13.5.4 产品设计和改进 268

13.5.5 过程设计 269

小结 270

讨论问题 270

参考文献 271

习题 272

第14章 工业生态系统 274

14.1 引言 274

14.2 化工生产中的物料流 276

14.3 生态工业园 278

14.4 对废物交换和副产物协同利用方式的评估 279

小结 280

参考文献 280

习题 280

附录 283

附录A 九项主要的联邦环境法令的详细内容 283

附录B 分子连接性 292

附录C 贮罐排放的评估 294

附录D 环境影响潜能表 305

附录E 估算隐藏成本（二级）的方法 309

附录F 补充资料 313

单位换算列表 321

索引 322