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內容簡介

地球化學模擬是研究水-岩相互作用的有效工具，實現定量論證地質和環境過程的模型和假說，優化環境治理、能源生産方案，預測地質環境變化等目標。本書由國際上該領域主要學科帶頭人所著，深入淺齣地介紹瞭熱力學、反應動力學和地球化學建模的理論知識，由簡到繁地闡釋瞭化學形態-溶解度、錶麵絡閤、反應路徑，逆嚮質量守恒、耦閤反應溶質遷移等模型的原理，演示瞭PHREEQC、The Geochemist’s Workbench TM、TOUGHREACT等流行的模擬軟件的應用。本書通過豐富的案例（二氧化碳地質封存、成岩作用、酸性礦山廢水、核廢料處理、尾礦和采礦廢物處置、深井灌注、垃圾填埋場滲濾液汙染），全方位展示瞭地球化學模擬的實用性。

目錄

目錄
第1章 緒論 1
1.1 環境問題與地球化學模擬的必要性 1
1.2 環境監管框架 8
1.3 地球化學模擬的作用 10
1.4 當前地球化學模擬在環境問題方麵應用的情況介紹 12
1.5 地球化學模擬在CO2的地質封存中的應用 13
1.6 地球化學模擬在石油地質中的應用 15
1.7 本章小結 20
第2章 模型概念 21
2.1 模型定義 21
2.2 地球化學模型的整體認識 22
2.3 地球化學模型的分類 24
2.4 模型驗證及確認 29
2.5 模型實用性和局限性 30
第3章 熱力學背景 32
3.1 係統與平衡 32
3.2 化學反應 34
3.3 吉布斯自由能 34
3.4 活度、逸度和化學勢 36
3.5 平衡常數 41
3.6 組分與物種 44
3.7 相律 49
3.8 氧化還原反應 52
3.9 堿度 55
3.10 酸度 60
3.11 局部平衡假設 63
3.12 本章小結 67
第4章 地球化學模擬軟件 68
4.1 計算機程序、數據庫和模型 68
4.2 常用模擬軟件簡介 69
4.3 數據庫 71
4.4 化學濃度單位 75
4.5 輸入/輸齣示例 75
第5章 建立地球化學模型 84
5.1 引言 84
5.2 確定目標 84
5.3 認識地下水流係統 84
5.4 野外和實驗室數據采集 84
5.5 確定建立何種模型 89
5.6 化學特徵數據收集 91
5.7 選擇計算機程序 91
5.8 模型建立 92
5.9 模擬結果闡釋 93
5.10 模擬結果的報告和展示 94
第6章 化學形態和溶解度模擬 95
6.1 引言 95
6.2 Bear Creek鈾礦尾礦庫區的模擬計算結果 95
6.3 在生物可利用性和風險評估研究中的應用 112
6.4 反應柱實驗的解釋 114
第7章 錶麵吸附模擬 118
7.1 引言 118
7.2 離子交換 119
7.3 錶麵絡閤 122
7.4 吸附反應的計算機程序 125
7.5 Oak Ridge放射性核素的阻滯實驗 130
7.6 鈾礦尾礦庫區放射性核素的遷移性 132
7.7 砷在冶煉廠煙道灰中的吸附作用 136
第8章 反應路徑模擬 137
8.1 引言 137
8.2 堿度滴定 139
8.3 酸性礦山廢水的酸度 140
8.4 pH緩衝 143
8.5 有害廢棄物的深井灌注 145
8.6 礦坑湖化學特徵 150
8.7 人工迴灌 153
8.8 自然背景值研究的應用 153
8.9 古海水主要化學成分的計算 154
第9章 逆嚮質量守恒模擬 159
9.1 引言 159
9.2 模型假設 159
9.3 亞利桑那州Black Mesa地下水成因 161
9.4 亞利桑那州Pinal Creek盆地的酸性礦山廢水 166
9.5 亞利桑那州Black Mesa地區14C定年 168
9.6 評估深層含水層微生物代謝率 171
第10章 耦閤反應溶質遷移模型 175
10.1 前言 175
10.2 多組分反應溶質遷移模型 175
10.3 基於等溫式的反應遷移模型 176
10.4 簡單示例 180
10.5 反應遷移中的緩衝作用 184
10.6 鈾礦尾礦酸性汙染羽的遷移 189
10.7 鈾礦尾礦儲存庫的修復設計 196
10.8 總結與評述 199
第11章 化學反應動力學模擬 201
11.1 引言 201
11.2 基本理論 201
11.3 沉澱-溶解反應的動力學過程 206
11.4 醋酸鹽分解動力學 210
11.5 溶液物種形態和生物過程 215
11.6 垃圾填埋場滲濾液進入含水層過程中的應用 217
11.7 總結 219
第12章 地球化學模擬在CO2地質封存中的應用 220
12.1 背景 220
12.2 CO2的封存機製 220
12.3 地球化學模擬的應用 221
12.4 礦物反應動力力學對CO2遷移轉化的作用 226
12.5 本章小結 248
第13章 地球化學模擬共沉澱 250
13.1 引言 250
13.2 鐵納米顆粒對Pb2+的吸附和Pb與Fe的共沉澱實驗的模擬 250
13.3 鐳和重晶石的共沉澱 262
13.4 本章小結 264
第14章 地球化學模擬在碎屑岩成岩作用方麵的應用實例 265
14.1 引言 265
14.2 德國北部Rotliegendes油氣聚集帶的伊利石化 267
14.3 鉀長石溶解的動力學反應路徑模擬 269
14.4 本章小結 295
第15章 地球化學模擬在碳酸鹽岩成岩作用中的應用 296
15.1 引言 296
15.2 沙特加瓦爾油田白雲石化的反應溶質運移模擬 297
15.3 哈薩剋斯坦Tengiz油田熱對流引起的成岩作用及其對儲層質量的影響 312
15.4 本章小結 314
參考文獻 316
附錄 數據庫的修改 339
中英文對照 345
索引 349
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