Biogeochemistry

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出版者:Elsevier Science Ltd
作者:Schlesinger, W.H. 编
出品人:
页数:720
译者:
出版时间:2005-6
价格:740.00元
装帧:Pap
isbn号码:9780080446424
丛书系列:
图书标签:
  • Biogeochemistry
  • Ecology
  • Environmental Science
  • Geochemistry
  • Biology
  • Chemistry
  • Earth Science
  • Environmental Chemistry
  • Ecosystems
  • Carbon Cycle
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具体描述

For the past 3.8 billion years, the geochemistry of the Earth's surface - its atmosphere, waters and exposed crust - has been determined by the presence of biota. Photosynthetic organisms exposed the Earth's surface to oxygen, denitrifying bacteria have maintained the nitrogen concentration in Earth's atmosphere, and land plants have determined the rate of chemical weathering. Life determines the global biogeochemical cycles of the elements of biochemistry, especially C, N, P and S. Volume 8 traces the origin and impact of life on the geochemistry of the Earth's surface, with special emphasis on the current human impact on global biogeochemical cycles.

Reprinted individual volume from the acclaimed Treatise on Geochemistry, (10 Volume Set, ISBN 0-08-043751-6, published in 2003)

* Comprehensive and authoritative scope and focus

* Reviews from renowned scientists across a range of subjects, providing both overviews and new data, supplemented by extensive bibliographies

* Extensive illustrations and examples from the field

《地球的生命之歌:环境化学的宏大叙事》 导言:看不见的联系,塑造着我们呼吸的空气和脚下的土地 地球,这个蓝色的星球,其表面之上发生的一切,从微小的细菌活动到宏伟的山脉形成,无不交织着物质与能量的复杂循环。我们习以为常的河流、海洋、大气,乃至土壤深处,都隐藏着一场永不落幕的化学盛宴。本书并非聚焦于单一学科的边界,而是致力于描绘一幅宏大而精细的图景——环境化学如何作为连接生命科学、地质学、大气科学和水文学的桥梁,解释我们所处世界的动态平衡与潜在危机。 本书旨在为那些对自然界深层运作机制感到好奇的读者、正在环境科学领域深耕的学生以及寻求跨学科视角的专业人士,提供一个全面而深入的解读框架。我们将跳出传统的学科壁井,从元素循环的视角,去理解生命演化的驱动力,以及人类活动对这些自然过程造成的深远影响。 --- 第一部分:基础的构建——物质循环的动力学 环境化学的核心在于理解关键元素的迁移、转化和归宿。本部分将从最基础的物质循环系统入手,奠定理解后续复杂环境问题的化学基础。 第一章:碳的永恒之旅——从深海到大气 碳元素是地球生命的基石,其循环的稳定与否直接决定了气候的宜居性。本章将细致剖析大气中的二氧化碳浓度如何受到生物圈(光合作用、呼吸作用)和岩石圈(风化作用、沉积作用)的调节。我们深入探讨海洋在碳汇能力上的双重角色——物理泵与生物泵的效率,以及海洋酸化对钙化生物的连锁影响。特别关注工业革命以来,人为排放如何打破了数万年形成的碳平衡,驱动气候系统的快速变化。章节内容将涵盖同位素示踪技术在解析古代气候记录中的应用。 第二章:氮与磷的生命之限——生物可利用性的化学 氮(N)和磷(P)是限制陆地和水域生态系统生产力的关键营养元素。然而,将它们从惰性形态转化为生物可利用形态(如硝酸盐、铵盐、磷酸盐)的过程,往往需要巨大的能量输入或特定的微生物活动。本章将详细解析大气氮的固定过程(固氮酶的化学机制),以及人类活动(化肥工业、化石燃料燃烧)如何通过“汉-柏过程”和含氮氧化物的排放,过度富集这些营养盐。对于水体而言,我们将探讨富营养化的化学驱动力,以及厌氧条件下氮的反硝化作用在生态系统健康维护中的作用。 第三章:硫与磷的沉积地质学 硫元素的循环涉及火山活动、海洋蒸发、微生物的氧化还原反应。本章将重点关注酸雨的化学成因——二氧化硫(SO2)在大气中的氧化路径,以及其对土壤、水体和建筑物的腐蚀效应。同时,我们将讨论硫在沉积物中的埋藏与释放,这对于理解古代海洋环境的氧化还原状态至关重要。我们将探讨含磷矿物的溶解与沉淀,解释其在水体沉积物中“长期储存库”的形成过程,以及底泥释放对上覆水体生态系统的潜在威胁。 --- 第二部分:人造污染物的化学足迹 当自然循环的速率被人类活动超越时,物质便以“污染物”的形式出现,对生态系统健康构成威胁。本部分聚焦于特定人为污染物的化学行为和环境归宿。 第四章:重金属的生物地球化学行为 铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等重金属因其持久性、生物累积性和毒性而备受关注。本章分析这些元素在不同pH值和氧化还原电位下的溶解度、吸附作用(在土壤和沉积物中的固定)以及络合反应。我们将详细探讨汞在环境中的甲基化过程——一个由微生物介导的剧毒转化,解释其如何通过食物链逐级放大(生物放大作用)。章节内容将涉及矿业开采、燃煤发电厂和工业废水排放如何成为重金属进入环境的主要途径。 第五章:持久性有机污染物(POPs)的持久战 DDT、多氯联苯(PCBs)等有机污染物因其高脂溶性、低水溶性和对紫外线辐射的抵抗力而被称为“持久性有机污染物”。本章研究这些物质在环境介质中的分配系数(Kow),解释其如何优先富集在生物脂肪组织中,并跨越大陆进行长距离大气传输。我们将分析其光解和生物降解的化学障碍,并结合蒙特利尔议定书和斯德哥尔摩公约,评估全球治理化学污染物的历史经验与挑战。 第六章:新兴的化学挑战——内分泌干扰物与微塑料 现代化学工业带来了新型的、难以被传统监测方法捕捉的污染物。本章聚焦于内分泌干扰物(如双酚A、邻苯二甲酸酯),探讨它们如何以极低的浓度干扰生物体的激素系统。此外,我们还将探讨塑料污染的化学维度——微塑料的来源、在水体中的分散机制、其作为载体吸附其他污染物的潜力,以及聚合物本身在环境中的降解(或难以降解)特性。 --- 第三部分:环境界面的化学反应与过程控制 环境化学的复杂性在于物质在不同相态(气相、液相、固相)交界面上发生的复杂反应。本部分探讨这些关键界面的化学控制力。 第七章:大气化学与气溶胶的形成 大气并非一个均匀的混合物,而是充满着反应活性物种的复杂化学反应器。本章深入探讨臭氧(O3)的生成与破坏循环(光化学烟雾)、羟基自由基(•OH)作为大气“清道夫”的作用。重点分析气溶胶(细小颗粒物)的形成机制,包括成核过程和表面吸附过程,以及它们对太阳辐射和云形成的直接与间接气候效应。 第八章:水环境中的氧化还原与酸碱平衡 水体的化学性质决定了其中溶解物质的可利用性与毒性。本章详细阐述水相中的酸碱平衡(缓冲体系),以及氧化还原电位(Eh)如何控制溶解态金属的形态变化(如Fe(II)到Fe(III)的转化)。我们将运用Nernst方程的原理,解释在深层地下水或缺氧沉积物中,关键元素(如锰、硫)的化学形态如何驱动微生物代谢,从而影响水质。 第九章:土壤与沉积物作为化学反应器 土壤是地球上最活跃的化学反应界面之一。本章侧重于土壤胶体(粘土矿物、有机质)的表面化学性质——电荷、点荷和表面官能团。我们将详细分析阳离子交换能力(CEC)和阴离子吸附的作用,解释污染物在土壤中的滞留和淋失风险。沉积物作为历史记录和营养物质的暂存库,其界面上的微生物介导的化学反应是控制水体健康的最终屏障。 --- 结论:走向可持续的化学未来 本书的最终目标是提供一种视角,即环境问题本质上是化学平衡被打破的体现。理解这些循环的化学机制,是开发有效环境修复技术(如生物修复、化学沉淀)和制定负责任资源管理策略的前提。我们呼吁读者,不仅要关注环境问题的表象,更要深入探究驱动这些现象背后的基本化学原理,从而在应对气候变化、水资源短缺和污染控制的宏大叙事中,做出基于科学的、审慎的决策。 本书特色: 案例驱动: 结合了著名的环境事件(如切尔诺贝利事故的同位素示踪、五大湖的富营养化历史)来阐释理论。 定量分析: 强调热力学和动力学在预测环境过程中的应用,而非仅停留在定性描述。 跨学科深度: 均衡地融合了化学反应工程、微生物生态学和地质年代学的视角。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的结构设计堪称教科书级别的典范,但其内容远超一般教科书的范畴。我注意到,作者在每一个章节末尾都设置了深入的思考题和推荐阅读列表,这些拓展材料极大地丰富了学习体验。这些延伸阅读往往指向那些更具争议性或更前沿的研究方向,激发了读者独立探索的欲望。此外,书中对于历史上的科学争论和理论演变过程的梳理也非常精彩,它没有将科学知识描绘成一成不变的真理,而是展示了它是如何一步步被建立、修正和完善的。这种对科学过程的诚实呈现,增强了读者的批判性思维能力。这本书成功地搭建了一座通往地球科学核心知识的桥梁,它要求读者投入时间与精力,但最终给予读者的,是对我们赖以生存的这个蓝色星球运行机制的深刻洞察。它是一部需要被反复研读的经典著作。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验是一种沉浸式的学习过程。我发现自己完全被卷入了作者构建的地球故事中。它的语言风格非常引人入胜,尤其是在描述那些发生在地质时间尺度上的剧烈变化时,那种史诗感油然而生。作者似乎有一种魔力,能将冰冷的数据转化为活生生的历史记录。比如,在讨论海洋酸化对古代生物礁形成的影响时,那种对时间跨度的驾驭能力,让人感觉仿佛能亲眼目睹数百万年前的海洋生态变迁。虽然涉及大量的化学方程式和复杂的生物学机制,但作者总能及时提供背景解释,确保读者不会迷失在专业术语的迷宫里。更值得称赞的是,它不仅回顾了经典理论,还融入了许多关于现代环境问题的讨论,使得这本书的讨论具有极强的现实意义和紧迫感。读完感觉自己的知识库被一次彻底的“软件升级”,对地球系统的理解提升到了一个新的维度。

评分☆☆☆☆☆

初读此书,我最大的感受是其内容的深度和广度令人咋舌。它似乎囊括了所有与地球化学过程相关的重要文献和前沿研究成果,但叙述方式却异常流畅自然,仿佛在进行一场精心编排的学术漫谈。书中的数据和图表分析详实可靠,每一个论点都有坚实的科学依据支撑。我花了大量时间去研读关于同位素地球化学那一章,作者对稳定同位素在示踪物质来源和历史过程中的应用讲解得极为透彻,这种细节的处理,对于希望深入研究生态系统历史的读者来说,简直是无价之宝。阅读过程中,我多次停下来,对照着自己脑海中已有的知识结构进行比对和重构。它挑战了我原有的认知边界,迫使我以更全面的视角去看待地表环境的动态变化。这本书的逻辑脉络极其清晰,从微观的分子反应到宏观的全球气候反馈机制,层层递进,毫无拖沓,展现出作者深厚的学术功底和卓越的组织能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得非常引人注目,深邃的蓝色调让人联想到浩瀚的海洋和广袤的大地,中央的图形似乎在诉说着物质循环的复杂性。我最初是被它精美的装帧吸引的,但翻开内页后,我发现内容远超我的预期。作者在开篇就构建了一个宏大的叙事框架,将地球视为一个巨大的、相互连接的系统。书中对各种元素——比如碳、氮、磷——在不同圈层(大气、水圈、岩石圈、生物圈)中的迁移和转化进行了深入的剖析。我特别欣赏作者在阐述复杂概念时所采用的类比和图示,这使得即便是初次接触这个领域的读者也能快速抓住核心思想。例如,关于微生物在物质循环中扮演的关键角色的描述,通过生动的案例展示了生物如何驱动地球化学过程。这本书不仅仅是枯燥的理论堆砌,它更像是一部带领读者探索地球生命支持系统的百科全书,每一个章节都充满了对自然界精妙平衡的敬畏之情。它成功地将地球科学、化学和生物学的知识点熔于一炉,形成了一套连贯而有力的知识体系。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说,这本书的阅读难度不低,它绝对不是那种可以轻松翻阅的休闲读物。它要求读者具备一定的基础科学背景,否则在初期可能会感到吃力。但如果能坚持下去,回报是巨大的。我尤其喜欢它对“反馈回路”的分析,书中用多个独立的案例来阐述正反馈和负反馈在稳定或破坏地球系统中的作用。这种系统思维的训练,对于任何从事环境科学或相关领域研究的人来说,都是至关重要的。作者对于不同尺度下过程交互作用的把握令人叹服,从土壤微生物的呼吸作用到全球碳汇的效率变化,都被巧妙地串联起来。这本书的价值在于它提供了一个坚实的理论框架,让你在面对任何新的环境数据时,都能迅速定位其在整个地球系统中的位置和意义。它更像是一本工具书,而不是一本教科书,因为它教会你如何思考,而非仅仅是记住结论。

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