第1章 概论 1
1.1 什么是环境科学 1
1.1.1 自然科学 1
1.1.2 环境科学 1
1.1.3 定量环境科学 1
1.2 什么是环境工程 2
1.2.1 什么是工程 2
1.2.2 关于环境工程 2
1.3 历史的观点 3
1.4 环境工程师与环境科学家如何一起工作 4
1.5 环境科学与工程引论 4
1.5.1 本书的主题 4
1.5.2 本书内容提要 5
1.5.3 国际单位制 5
1.6 环境系统概论 6
1.6.1 系统 6
1.6.2 水资源管理系统 7
1.6.3 空气资源管理系统 11
1.6.4 固体废物管理 12
1.6.5 多介质系统 13
1.6.6 可持续性 13
1.7 环境立法与法规 14
1.7.1 环境政策 14
1.7.2 野生动植物及其栖息地保护 14
1.7.3 水质管理 15
1.7.4 空气质量管理 21
1.7.5 噪声污染控制 25
1.7.6 固体废物管理 26
1.7.7 危险废物管理 27
1.7.8 原子能与辐射管理 29
1.8 环境伦理 30
本章复习 32
问题讨论 32
补充阅读材料 34
参考文献 34
第2章 化学 35
2.1 引言 35
2.2 基础化学概念 36
2.2.1 原子、元素和元素周期表 36
2.2.2 化学键和分子间作用力 37
2.2.3 摩［尔］、摩［尔］单位和活度单位 38
2.2.4 化学反应和化学计量学 39
2.2.5 化学平衡 46
2.2.6 反应动力学 57
2.3 有机化学 62
2.3.1 烷烃、烯烃和炔烃 62
2.3.2 芳香族化合物 64
2.3.3 官能团和化合物分类 65
2.4 水化学 65
2.4.1 水的物理性质 66
2.4.2 溶液杂质的状态 67
2.4.3 水溶液或水悬浮液中的浓度单位 68
2.4.4 缓冲溶液 70
2.5 土壤化学 76
2.6 大气化学 78
2.6.1 关于气体的基础理论 79
本章复习 81
习题 83
问题讨论 88
补充阅读材料 89
参考文献 90
第3章 物质与能量平衡 91
3.1 引言 91
3.2 物质和能量守恒理论 91
3.2.1 物质守恒 91
3.2.2 能量守恒 92
3.2.3 物质和能量守恒 92
3.3 物质平衡 92
3.3.1 基本原理 92
3.3.2 时间因素 94
3.3.3 更复杂的系统 95
3.3.4 效率 97
3.3.5 混合状态 100
3.3.6 包含反应 103
3.3.7 反应器 107
3.3.8 反应器分析 109
3.4 能量平衡 117
3.4.1 热力学第一定律 117
3.4.2 基本原理 118
3.4.3 热力学第二定律 126
本章复习 128
习题 129
问题讨论 133
补充阅读材料 133
参考文献 134
第4章 生态系统 135
4.1 引言 135
4.2 人类对生态系统的影响 136
4.3 能量流和物质流 137
4.3.1 生物积累 142
4.4 营养物循环 143
4.4.1 碳循环 143
4.4.2 氮循环 145
4.4.3 磷循环 148
4.4.4 硫循环 149
4.5 种群动态变化 150
4.5.1 细菌种群生长 150
4.5.2 动物种群动态变化 154
4.5.3 人口动态变化 158
4.6 湖泊：生态系统中物质和能量循环的一个例子 162
4.6.1 深湖的分层和翻腾作用 162
4.6.2 生物层 164
4.6.3 湖泊生产力 165
4.6.4 富营养化 169
4.7 保护生态系统的环境法 171
本章复习 172
习题 173
问题讨论 175
补充阅读材料 175
参考文献 176
第5章 风险认知、评估及管理 177
5.1 引言 177
5.2 风险认知 177
5.3 风险评估 181
5.3.1 资料收集与评价 181
5.3.2 毒性评估 181
5.3.3 暴露评估 187
5.3.4 风险特征分析 192
5.4 风险管理 193
本章复习 193
习题 194
问题讨论 195
补充阅读材料 196
参考文献 196
第6章 水文学 197
6.1 水文学基础知识 197
6.1.1 水文循环 197
6.2 降水、蒸发、入渗和河水流量的测量 205
6.2.1 降水 205
6.2.2 蒸发 208
6.2.3 入渗 210
6.2.4 河水流量 213
6.3 地下水水文学 215
6.3.1 含水层 216
6.4 地下水流 221
6.5 地表水和地下水作为供水水源 224
本章复习 225
习题 227
问题讨论 228
补充阅读材料 228
第7章 地质和土壤资源 229
7.1 概述 229
7.2 岩石圈 229
7.3 矿物浓缩 230
7.3.1 火成活动 230
7.3.2 风化作用 231
7.3.3 沉积过程 231
7.3.4 沉淀作用 231
7.4 岩石和矿产资源 231
7.4.1 储量 231
7.4.2 环境影响 233
7.4.3 资源保护 235
7.5 能源资源 237
7.5.1 煤的形成 238
7.5.2 石油的形成 239
7.5.3 化石燃料储量 240
7.5.4 核能 241
7.5.5 环境影响 241
7.5.6 地形影响 245
7.5.7 替代能源资源 245
7.5.8 能源保护 248
7.6 土壤的形成和性质 251
7.6.1 风化作用 251
7.6.2 土壤组分 251
7.6.3 土壤性质 257
7.7 土壤资源 261
7.7.1 能量储存 261
7.7.2 植物生产 262
7.8 可持续性参数 263
7.8.1 营养物的循环 263
7.8.2 土壤酸度 265
7.8.3 土壤盐度 265
7.8.4 质地和结构 266
7.9 土壤保持 266
7.9.1 土壤管理 266
7.9.2 土壤侵蚀 268
本章复习 272
习题 273
问题讨论 275
补充阅读材料 276
参考文献 276
第8章 水质管理 277
8.1 引言 277
8.2 水中污染物及其来源 278
8.2.1 点源 278
8.2.2 面源 278
8.2.3 耗氧物质 278
8.2.4 营养物质 279
8.2.5 病原微生物 279
8.2.6 悬浮固体 279
8.2.7 盐类 280
8.2.8 毒性金属与毒性有机物 280
8.2.9 内分泌干扰物 280
8.2.10 砷 281
8.2.11 热 282
8.3 河流水质管理 283
8.3.1 耗氧物质对河流的影响 283
8.3.2 生化需氧量 284
8.3.3 BOD的实验室测量 287
8.3.4 关于BOD的其他说明 290
8.3.5 氮的氧化 292
8.3.6 氧垂曲线 293
8.3.7 营养物质对河流水质的影响 308
8.4 湖泊水质管理 309
8.4.1 湖泊中磷的控制 309
8.4.2 湖泊酸化 312
8.5 河口水质 319
8.6 海洋水质 320
8.7 地下水水质 323
8.7.1 地下水中污染物迁移 323
本章复习 328
习题 328
问题讨论 332
补充阅读材料 333
参考文献 333
第9章 水处理 335
9.1 引言 335
9.1.1 水质 336
9.1.2 物理性质 337
9.1.3 化学性质 338
9.1.4 微生物学性质 338
9.1.5 放射性 339
9.1.6 水质标准 339
9.1.7 水的分类与处理系统 340
9.2 快混、絮凝和混凝 342
9.2.1 胶体稳定性和胶体脱稳 342
9.2.2 混凝剂 343
9.2.3 混合和絮凝 345
9.3 软化 349
9.3.1 硬度 349
9.3.2 石灰-苏打软化 354
9.3.3 离子交换软化 357
9.4 沉淀 359
9.4.1 概述 359
9.4.2 vs的确定方法 361
9.4.3 v0的确定方法 361
9.5 过滤 363
9.6 消毒 365
9.6.1 消毒动力学 366
9.6.2 消毒剂和消毒副产物 366
9.6.3 水中加氯反应 367
9.6.4 二氧化氯 368
9.6.5 臭氧 368
9.6.6 紫外线照射 369
9.7 饮用水的其他处理工艺 369
9.7.1 膜工艺 369
9.7.2 高级氧化工艺 369
9.7.3 炭吸附 369
9.7.4 曝气 370
9.8 水厂废物管理 371
9.8.1 质量平衡分析 371
9.8.2 污泥处理 373
9.8.3 最终处置 378
本章复习 378
习题 379
问题讨论 381
补充阅读材料 382
参考文献 382
第10章 废水处理 384
10.1 概述 384
10.2 废水的特性 384
10.2.1 生活污水的物理特性 384
10.2.2 生活污水的化学特性 385
10.2.3 工业废水的特性 386
10.3 现场处置系统 387
10.3.1 带水的现场处理和处置系统 387
10.3.2 不利场所条件的现场处理和处置系统 391
10.3.3 其他现场处理和处置选择 393
10.3.4 不带水的现场处理和处置系统 393
10.4 城市废水处理系统 395
10.4.1 工业废水预处理 396
10.5 预处理单元操作 397
10.5.1 格栅 397
10.5.2 沉砂池 397
10.5.3 破碎机 398
10.5.4 调节池 398
10.6 一级处理 402
10.7 二级处理单元过程 404
10.7.1 概述 404
10.7.2 微生物的作用 404
10.7.3 微生物的分类 404
10.7.4 废水处理中的重要微生物 405
10.7.5 细菌的代谢 405
10.7.6 污染物的分解 406
10.7.7 微生物生长动力学 408
10.7.8 滴滤池法 409
10.7.9 活性污泥法 411
10.7.10 氧化塘 423
10.7.11 生物转盘 424
10.8 消毒 425
10.9 废水三级处理 426
10.9.1 过滤 426
10.9.2 活性炭吸附 427
10.9.3 除磷 427
10.9.4 脱氮 428
10.10 土地处理 429
10.10.1 慢速率 430
10.10.2 地表水流 431
10.10.3 快速渗入 431
10.11 污泥处理 431
10.11.1 污泥来源与特性 432
10.11.2 污泥固体含量的计算 432
10.11.3 污泥处理过程 433
10.12 污泥处置 439
10.12.1 最终处置 439
10.12.2 地面散布 440
10.12.3 填埋 440
10.12.4 专用场地处置 440
10.12.5 利用 440
10.12.6 污泥处置法规 440
本章复习 441
习题 442
问题讨论 445
补充阅读材料 445
参考文献 446
第11章 空气污染 448
11.1 空气污染概述 448
11.2 基础知识 448
11.2.1 压力关系与测量单位 448
11.2.2 相对尺寸 448
11.2.3 绝热膨胀和压缩 449
11.3 空气污染标准 449
11.4 空气污染物的影响 456
11.4.1 对材料的影响 456
11.4.2 对植物的影响 457
11.4.3 对健康的影响 459
11.5 空气污染物的来源和归宿 463
11.5.1 一氧化碳 463
11.5.2 有害空气污染物 464
11.5.3 铅 464
11.5.4 二氧化氮 464
11.5.5 光化学氧化剂 465
11.5.6 硫氧化物 465
11.5.7 颗粒物 467
11.6 微观和宏观空气污染 467
11.6.1 室内空气污染 468
11.6.2 酸雨 470
11.6.3 臭氧消耗 472
11.6.4 全球变暖 473
11.7 空气污染气象学 475
11.7.1 大气发动机 475
11.7.2 湍流 476
11.7.3 稳定度 477
11.7.4 地形影响 479
11.8 大气扩散作用 481
11.8.1 影响空气污染物扩散的因素 481
11.8.2 扩散模型 482
11.9 室内空气质量模型 489
11.10 固定源的空气污染控制 491
11.10.1 气态污染物 491
11.10.2 烟气脱硫 495
11.10.3 氮氧化物控制技术 495
11.10.4 颗粒污染物 496
11.11 移动源的空气污染控制 500
11.11.1 发动机原理 500
11.11.2 机动车排放量的控制 501
11.12 废物最小化 503
本章复习 504
习题 505
问题讨论 506
补充阅读材料 507
参考文献 507
第12章 固体废物工程 510
12.1 概述 510
12.1.1 废物产生量 510
12.2 固体废物特性 511
12.3 固体废物管理 515
12.4 固体废物收集 516
12.5 废物作为资源 516
12.5.1 背景与概况 516
12.5.2 绿色化学和绿色工程 518
12.5.3 循环 518
12.5.4 堆肥化 522
12.5.5 源头减量 523
12.6 固体废物减量 525
12.6.1 燃烧过程 525
12.6.2 焚烧炉类型 526
12.6.3 公共健康与环境问题 529
12.6.4 其他热处理过程 530
12.7 卫生填埋处置 530
12.7.1 场址选择 532
12.7.2 填埋方法 533
12.7.3 环境考虑 535
12.7.4 渗滤液 535
12.7.5 甲烷及其他气体产生 539
12.7.6 填埋场设计 541
12.7.7 填埋场关闭 542
本章复习 543
习题 544
问题讨论 545
补充阅读材料 546
参考文献 547
第13章 危险废物管理 549
13.1 危险废物 549
13.1.1 二噁英和多氯联苯 549
13.2 美国环保局危险废物指标系统 552
13.3 RCRA和HSWA 554
13.3.1 美国国会危险废物法案 554
13.3.2 “从摇篮到坟墓”的概念 555
13.3.3 生产者的必要条件 555
13.3.4 运输者法规 557
13.3.5 处理、储存和处置的必要条件 557
13.3.6 地下储槽 559
13.4 CERCLA和SARA 560
13.4.1 超级基金 560
13.4.2 国家优先清单 560
13.4.3 危险等级系统 561
13.4.4 国家应急计划 561
13.4.5 责任 562
13.4.6 超级基金修正案和重新授权法案 563
13.5 危险废物管理 564
13.5.1 废物减量化 564
13.5.2 废物交换 567
13.5.3 废物循环利用 567
13.6 处理技术 568
13.6.1 生物处理 568
13.6.2 化学处理 570
13.6.3 物理／化学处理 573
13.6.4 焚烧处理 579
13.6.5 固化／稳定化处理 586
13.7 土地处置 587
13.7.1 深井注入 587
13.7.2 土地处理 587
13.7.3 安全填埋 587
13.8 地下水污染和修复 591
13.8.1 污染过程 591
13.8.2 EPA地下水修复方案 592
13.8.3 减缓及处理 594
本章复习 595
习题 597
问题讨论 603
补充阅读材料 603
参考文献 604
第14章 农业与环境 606
14.1 引言 606
14.2 地表水和地下水资源的耗竭 607
14.2.1 水利用 607
14.2.2 地面沉降 607
14.3 土壤侵蚀 608
14.4 水质 612
14.4.1 盐渍化 612
14.4.2 营养物 614
14.4.3 农药 617
14.5 空气质量 621
14.5.1 颗粒物排放 621
14.5.2 氨的释放 621
14.5.3 恶臭化合物 622
14.5.4 温室气体 622
14.5.5 对臭氧层的影响 623
14.5.6 农药 623
14.6 动物废物管理 624
14.6.1 粪便处理和存储 624
14.6.2 动物集中饲养作业 624
14.6.3 最佳管理实践 625
14.6.4 粪肥施用 625
本章复习 626
习题 627
问题讨论 628
补充阅读材料 629
参考文献 629
第15章 噪声污染 630
15.1 引言 630
15.1.1 声波的性质 631
15.1.2 声功率和声强 632
15.1.3 声级和分贝 633
15.1.4 噪声的特征 635
15.2 噪声对人的影响 640
15.2.1 听觉机理 640
15.2.2 正常听力 643
15.2.3 听力损伤 645
15.2.4 损伤-危险标准 648
15.2.5 语言交流干扰 649
15.2.6 烦恼 649
15.2.7 睡眠干扰 651
15.2.8 对工作效率的影响 652
15.2.9 声音的私密性 652
15.3 等级评估系统 652
15.3.1 噪声评估系统的目标 652
15.3.2 LN概念 653
15.3.3 Leq概念 654
15.4 社区噪声源及其标准 655
15.4.1 运输噪声 655
15.4.2 其他内燃机 657
15.4.3 建筑工程噪声 658
15.4.4 分区和位置考虑 659
15.4.5 保护健康和福利的噪声级 659
15.5 室外声音的传播 660
15.5.1 距离衰减 660
15.5.2 声源辐射场 661
15.5.3 方向性 661
15.5.4 声音在空气中的传播 662
15.6 交通噪声预测 667
15.6.1 Leq预测 667
15.6.2 Ldn预测 667
15.7 噪声控制 667
15.7.1 声源-途径-接受者概念 667
15.7.2 通过设计控制噪声源 668
15.7.3 在声音传播途径上控制噪声 670
15.7.4 通过调整控制噪声 672
15.7.5 保护接受者 672
本章复习 673
习题 674
问题讨论 677
补充阅读材料 677
参考文献 678
第16章 电离辐射 679
16.1 基础知识 679
16.1.1 原子结构 679
16.1.2 放射性与辐射 681
16.1.3 放射性衰变 682
16.1.4 放射性同位素 685
16.1.5 核裂变 686
16.1.6 X射线的产生 687
16.1.7 辐射剂量 689
16.2 电离辐射的生物效应 691
16.2.1 生物效应的形式 691
16.2.2 生物效应的决定因素 692
16.2.3 急性效应 693
16.2.4 剂量与急性辐射综合症的关系 694
16.2.5 延迟效应 694
16.2.6 遗传效应 696
16.3 辐射标准 698
16.4 辐射照射 700
16.4.1 外部与内部辐射危害 700
16.4.2 自然背景 700
16.4.3 X射线 702
16.4.4 放射性核素 702
16.4.5 核反应堆运行 702
16.4.6 放射性废物 703
16.5 辐射防护 703
16.5.1 降低外部辐射危害 703
16.5.2 降低内部辐射危害 708
16.6 放射性废物 711
16.6.1 废物种类 711
16.6.2 高放废物管理 711
16.6.3 废物隔离中试厂 712
16.6.4 低放废物管理 712
16.6.5 长期管理与控制 716
本章复习 718
习题 719
问题讨论 720
补充阅读材料 720
参考文献 721
附录A 空气、水和其他化学物质的性质 722