The Environmental Science of Drinking Water pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Butterworth-Heinemann

作者:Patrick Sullivan

出品人:

页数:384

译者:

出版时间:2005-7-20

价格:USD 75.95

装帧:HRD

isbn号码:9780750678766

丛书系列:

图书标签:

饮用水
环境科学
水质
水处理
污染
环境工程
可持续性
公共卫生
化学
生物学

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具体描述

In today's chemically dependent society, environmental studies demonstrate that drinking water in developed countries contains numerous industrial chemicals, pesticides, pharmaceuticals and chemicals from water treatment processes. This poses a real threat. As a result of the ever-expanding list of chemical and biochemical products industry, current drinking water standards that serve to preserve our drinking water quality are grossly out of date. "Environmental Science of Drinking Water" demonstrates why we need to make a fundamental change in our approach toward protecting our drinking water. Factual and circumstantial evidence showing the failure of current drinking water standards to adequately protect human health is presented along with analysis of the extent of pollution in our water resources and drinking water. The authors also present detail of the currently available state-of-the-art technologies which, if fully employed, can move us toward a healthier future. This work: addresses the international problems of outdated standards and the overwhelming onslaught of new contaminants; includes new monitoring data on non-regulated chemicals in water sources and drinking water; and, includes a summary of different bottled waters as well as consumer water purification technologies.

饮用水环境科学：深入探究水质、健康与可持续管理本书导读在人类文明的长河中，水始终是生命之源与社会发展之基。然而，随着工业化进程的加速和全球人口的激增，确保安全、洁净的饮用水供应已成为二十一世纪面临的最严峻挑战之一。本书《饮用水环境科学》旨在提供一个全面、深入且高度实用的视角，剖析饮用水从源头到终端的复杂科学、工程技术、环境影响以及社会治理体系。我们不局限于简单的水质标准罗列，而是着眼于理解水环境的动态变化、污染物的迁移转化机制，以及应对策略的创新与优化。第一部分：水文地质基础与水源保护理解饮用水的来源是保护其质量的第一步。本部分将系统介绍支撑全球饮用水供应的水文地质学原理。我们将探讨地下水和地表水在水循环中的角色，分析不同地质构造（如含水层、断层带）如何影响水资源的赋存、流动与补给速率。重点内容包括：水文地球化学基础：水与岩石、土壤的相互作用如何决定了天然水体的矿物质组成、硬度及pH值。我们将详细解析溶解性固体（TDS）、主要离子（钙、镁、钠、钾、氯化物、硫酸盐、碳酸盐）的来源、迁移路径及其对水口感的影响。地表水系统的动力学：阐述河流、湖泊和水库的物理、化学和生物过程。这包括水流动力学（层流与湍流）、季节性温度分层（温跃层）对溶解氧和污染物分布的影响，以及沉积物与水体之间的物质交换过程。流域尺度的水资源管理：介绍集水区概念，分析土地利用变化（如农业集约化、城市化、森林砍伐）如何影响地表径流、入渗速率和营养物质（氮、磷）的输入。我们将深入讨论源头保护策略，包括建立缓冲区、生态修复技术在涵养水源中的作用，以及如何利用遥感和地理信息系统（GIS）进行水源地风险评估。地下水污染与保护：区分浅层和深层含水层的脆弱性。重点讨论人为污染源，如化粪池渗漏、燃油泄漏、工业废弃物深井注入等对地下水水质的长期威胁。内容将涵盖污染物在多孔介质中的对流-弥散过程，并介绍有效的地下水修复技术，如植物修复、物理化学吸附以及原地氧化还原处理。第二部分：饮用水的污染特征与毒理学现代饮用水处理面临的挑战是多方面的，涵盖了传统的微生物污染到新兴的、复杂的化学污染物。本部分致力于揭示这些污染物的性质、环境归趋及其对人类健康的潜在风险。病原微生物的威胁与控制：系统回顾细菌（如大肠杆菌、沙门氏菌）、病毒（如甲型肝炎病毒、诺如病毒）和原生动物（如贾第鞭毛虫、隐孢子虫）的流行病学特征。深入探讨隐孢子虫和微囊藻毒素等耐氯消毒的病原体在水处理中的特殊挑战。内容将涵盖微生物的生态学，即它们在水处理设施和配水管网中的生物膜形成与存活机制。无机污染物：聚焦于重金属（如铅、砷、镉、汞）的地球化学行为。我们将分析它们在不同pH和氧化还原电位条件下的溶解度、络合作用以及生物累积潜力。此外，还将探讨高浓度硝酸盐对婴幼儿的毒性（高铁血红蛋白血症）及其在农业区域的防控。有机微量污染物 (CECs)：这是一个快速增长的研究领域。我们将详细分类和解析新兴污染物，包括：药物和个人护理用品 (PPCPs)：抗生素、激素类药物及其环境残留。内分泌干扰物 (EDCs)：关注双酚A (BPA)、邻苯二甲酸酯等对生物体激素系统的潜在干扰效应。农药与工业化学品：持续性有机污染物 (POPs) 和挥发性有机化合物 (VOCs) 在水中的迁移转化。消毒副产物 (DBPs) 的形成与控制：探讨氯化消毒过程中，水中有机物与消毒剂反应生成的三卤甲烷 (THMs)、卤乙酸 (HAAs) 等致癌或潜在致癌物的化学动力学。分析提高预氧化效率和优化接触时间对DBPs生成的影响。第三部分：水处理工艺的优化与创新从源水到符合标准的饮用水，需要一系列精密的物理、化学和生物处理单元。本部分侧重于介绍当前主流技术的理论基础、操作控制要点以及未来技术的发展方向。混凝与絮凝过程的机制：深入解析混凝剂（如硫酸铝、聚合氯化铝PAC）在水中形成氢氧化物凝胶的机理，以及聚合物絮凝剂如何通过架桥作用增强颗粒的碰撞与沉降。内容将涵盖Zeta电位测量在优化投药量中的应用。沉淀与过滤技术：比较传统沉淀池、澄清池（如斜板/斜管沉淀）的效率差异。在过滤方面，详细阐述快滤池和慢滤池的操作参数（滤速、反冲洗周期），并引入快速颗粒过滤 (Rapid Granular Media Filtration) 的深度技术，包括不同滤料（石英砂、无烟煤、石榴石）的选择与分层设计。高级氧化与膜分离技术：高级氧化过程 (AOPs)：探讨臭氧氧化、紫外光/过氧化氢、芬顿反应等技术在去除难降解有机污染物（如药物残留、内分泌干扰物）中的应用潜力。着重分析自由基（如羟基自由基 $cdot ext{OH}$）的产生与反应效率。膜技术：详述微滤 (MF)、超滤 (UF)、纳滤 (NF) 和反渗透 (RO) 在去除颗粒物、微生物和溶解盐方面的性能差异、膜污染（Fouling）的机理以及清洗维护策略。消毒技术：除了传统的氯消毒（氯胺、二氧化氯）的残留性优势外，本书将重点介绍紫外线 (UV) 消毒对微生物灭活的效率曲线，及其在应对隐孢子虫等耐氯病原体时的关键地位。第四部分：输配水系统完整性与水质安全水处理厂出水的水质达标，并不意味着用户水龙头的水质就一定安全。输配水管网是二次污染的高风险环节。水箱与管道腐蚀：分析水化学参数（溶解氧、pH、余氯水平）如何驱动金属管道（铸铁管、铜管、镀锌管）的腐蚀过程。重点讨论铅污染的来源——腐蚀性水质与管道材料的相互作用，以及如何通过控制腐蚀性指数（如Langelier饱和指数 LSI）来保护基础设施。生物膜的生态学与控制：阐述生物膜在管道内壁的形成、生长及其对水质的负面影响，包括余氯消耗、口感劣化和潜在的微生物再生。讨论停滞水区、管网死角的设计缺陷对生物膜增殖的驱动作用。管网中的水质衰减：研究余氯的衰减动力学，以及在不同水龄下，溶解氧消耗和有机物再矿化的过程。探讨水力条件（低流速/停滞）与水温变化对水质安全窗的影响。管网修复与再消毒：介绍管道冲洗（Flushing）的优化方案，以及针对管网污染事件的应急消毒（如高浓度氯冲击）的操作规范与风险评估。第五部分：可持续管理、政策与未来趋势饮用水环境科学的终极目标是实现水资源的可持续供应与高质量保障。水质标准的演进与风险评估：探讨各国饮用水标准（如WHO指南、欧盟指令、美国EPA标准）背后的科学逻辑。介绍风险评估方法学（如Dose-Response Curves, Exposure Assessment），用于量化不同污染物对人群的健康风险。非常规水源的利用：鉴于传统水源的压力，本书将探讨再生水（Treated Wastewater Reuse）和海水淡化技术的环境考量、经济可行性及其严格的水质控制要求。气候变化与水安全：分析极端天气事件（干旱、洪涝）对水处理厂进水水质的冲击，以及如何通过增强水系统的气候适应性 (Climate Resilience) 来保障供水安全。智能水务与监测技术：展望物联网 (IoT)、传感器技术、大数据分析在实时水质监测、泄漏检测和优化化学品投加中的前沿应用。本书结构严谨，内容详实，不仅是环境工程师和水务管理人员的专业参考书，也是环境科学、化学工程及公共卫生专业高年级学生不可或缺的教材。它强调理论与实践的结合，致力于培养读者系统分析复杂水环境问题的能力，推动饮用水安全保障技术的持续进步。