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pE 76
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pE 82
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 PAHs 248
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