地球化学模拟理论及其应用 朱晨,G.M. 安德森,吕鹏 科学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

朱晨，G.M. 安德森，吕鹏 著

图书标签:

• 地球化学
• 模拟
• 理论
• 地球动力学
• 数值模拟
• 地球系统
• 化学动力学
• 环境地球化学
• 岩石学
• 地质学
• 科学出版社

店铺： 南源图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030530486

商品编码：26688596148

包装：平装-胶订

出版时间：2017-09-01

图书基本信息
图书名称	地球化学模拟理论及其应用	作者	朱晨,G.M. 安德森,吕鹏
定价	138.00元	出版社	科学出版社
ISBN	9787030530486	出版日期	2017-09-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装-胶订
开本	128开	商品重量	0.4Kg

内容简介

地球化学模拟是研究水-岩相互作用的有效工具，实现定量论证地质和环境过程的模型和假说，优化环境治理、能源生产方案，预测地质环境变化等目标。《地球化学模拟理论及其应用》由国际上该领域主要学科带头人所著，深入浅出地介绍了热力学、反应动力学和地球化学建模的理论知识，由简到繁地阐释了化学形态-溶解度、表面络合、反应路径，逆向质量守恒、耦合反应溶质迁移等模型的原理，演示了PHREEQC、The Geochemist’s Workbench TM、TOUGHREACT等流行的模拟软件的应用。《地球化学模拟理论及其应用》通过丰富的案例（二氧化碳地质封存、成岩作用、酸性矿山废水、核废料处理、尾矿和采矿废物处置、深井灌注、垃圾填埋场渗滤液污染），全方位展示了地球化学模拟的实用性。

作者简介

目录

目录 第1章 绪论 1 1.1 环境问题与地球化学模拟的必要性 1 1.2 环境监管框架 8 1.3 地球化学模拟的作用 10 1.4 当前地球化学模拟在环境问题方面应用的情况介绍 12 1.5 地球化学模拟在CO2的地质封存中的应用 13 1.6 地球化学模拟在石油地质中的应用 15 1.7 本章小结 20 第2章 模型概念 21 2.1 模型定义 21 2.2 地球化学模型的整体认识 22 2.3 地球化学模型的分类 24 2.4 模型验证及确认 29 2.5 模型实用性和局限性 30 第3章 热力学背景 32 3.1 系统与平衡 32 3.2 化学反应 34 3.3 吉布斯自由能 34 3.4 活度、逸度和化学势 36 3.5 平衡常数 41 3.6 组分与物种 44 3.7 相律 49 3.8 氧化还原反应 52 3.9 碱度 55 3.10 酸度 60 3.11 局部平衡假设 63 3.12 本章小结 67 第4章 地球化学模拟软件 68 4.1 计算机程序、数据库和模型 68 4.2 常用模拟软件简介 69 4.3 数据库 71 4.4 化学浓度单位 75 4.5 输入/输出示例 75 第5章 建立地球化学模型 84 5.1 引言 84 5.2 确定目标 84 5.3 认识地下水流系统 84 5.4 野外和实验室数据采集 84 5.5 确定建立何种模型 89 5.6 化学特征数据收集 91 5.7 选择计算机程序 91 5.8 模型建立 92 5.9 模拟结果阐释 93 5.10 模拟结果的报告和展示 94 第6章 化学形态和溶解度模拟 95 6.1 引言 95 6.2 Bear Creek铀矿尾矿库区的模拟计算结果 95 6.3 在生物可利用性和风险评估研究中的应用 112 6.4 反应柱实验的解释 114 第7章 表面吸附模拟 118 7.1 引言 118 7.2 离子交换 119 7.3 表面络合 122 7.4 吸附反应的计算机程序 125 7.5 Oak Ridge放射性核素的阻滞实验 130 7.6 铀矿尾矿库区放射性核素的迁移性 132 7.7 砷在冶炼厂烟道灰中的吸附作用 136 第8章 反应路径模拟 137 8.1 引言 137 8.2 碱度滴定 139 8.3 酸性矿山废水的酸度 140 8.4 pH缓冲 143 8.5 有害废弃物的深井灌注 145 8.6 矿坑湖化学特征 150 8.7 人工回灌 153 8.8 自然背景值研究的应用 153 8.9 古海水主要化学成分的计算 154 第9章 逆向质量守恒模拟 159 9.1 引言 159 9.2 模型假设 159 9.3 亚利桑那州Black Mesa地下水成因 161 9.4 亚利桑那州Pinal Creek盆地的酸性矿山废水 166 9.5 亚利桑那州Black Mesa地区14C定年 168 9.6 评估深层含水层微生物代谢率 171 第10章 耦合反应溶质迁移模型 175 10.1 前言 175 10.2 多组分反应溶质迁移模型 175 10.3 基于等温式的反应迁移模型 176 10.4 简单示例 180 10.5 反应迁移中的缓冲作用 184 10.6 铀矿尾矿酸性污染羽的迁移 189 10.7 铀矿尾矿储存库的修复设计 196 10.8 总结与评述 199 第11章 化学反应动力学模拟 201 11.1 引言 201 11.2 基本理论 201 11.3 沉淀-溶解反应的动力学过程 206 11.4 醋酸盐分解动力学 210 11.5 溶液物种形态和生物过程 215 11.6 垃圾填埋场渗滤液进入含水层过程中的应用 217 11.7 总结 219 第12章 地球化学模拟在CO2地质封存中的应用 220 12.1 背景 220 12.2 CO2的封存机制 220 12.3 地球化学模拟的应用 221 12.4 矿物反应动力力学对CO2迁移转化的作用 226 12.5 本章小结 248 第13章 地球化学模拟共沉淀 250 13.1 引言 250 13.2 铁纳米颗粒对Pb2 的吸附和Pb与Fe的共沉淀实验的模拟 250 13.3 镭和重晶石的共沉淀 262 13.4 本章小结 264 第14章 地球化学模拟在碎屑岩成岩作用方面的应用实例 265 14.1 引言 265 14.2 德国北部Rotliegendes油气聚集带的伊利石化 267 14.3 钾长石溶解的动力学反应路径模拟 269 14.4 本章小结 295 第15章 地球化学模拟在碳酸盐岩成岩作用中的应用 296 15.1 引言 296 15.2 沙特加瓦尔油田白云石化的反应溶质运移模拟 297 15.3 哈萨克斯坦Tengiz油田热对流引起的成岩作用及其对储层质量的影响 312 15.4 本章小结 314 参考文献 316 附录 数据库的修改 339 中英文对照 345 索引 349 彩图

编辑推荐

地质、水文环境科学、水土资源管理的技术和决策人员

文摘

序言

现代地球科学前沿：区域水文地球化学过程与模型研究 作者： 王建国, 李明, 张伟 出版社： 科学出版社 --- 内容简介 本书深入探讨了区域尺度上水文地球化学过程的复杂性及其在地质环境中的模拟方法。聚焦于地表水与地下水系统相互作用下，关键元素（如碳、氮、硫、磷以及微量金属元素）的迁移、转化与分配规律，旨在构建更精确、更具预测能力的区域水文地球化学模型。 本书首先系统梳理了区域水文地球化学研究的理论基础，包括水岩相互作用动力学、溶质输运机制以及生物地球化学循环在不同地质背景下的耦合作用。重点分析了气候变化、人类活动（如土地利用变化和污染排放）对区域水化学成分的长期影响，并探讨了如何量化这些外部强迫因子对水体质量的贡献。 在方法论部分，本书详述了当前区域水文地球化学模拟的前沿技术。这包括基于反应-输运方程（Reactive Transport Equations）的数值模拟方法，特别关注如何将多相流、多孔介质中的化学反应速率常数、以及复杂的微生物代谢路径有效地嵌入到三维空间模型中。书中详细介绍了同位素地球化学示踪技术在识别水文路径和物质来源方面的应用，并结合机器学习和数据驱动方法来校正和优化传统模型参数，以提高其在复杂地质构造区域的适用性。 核心章节聚焦以下几个方面： 1. 流域尺度碳酸盐风化与碳循环调控： 阐述了大气CO2通过降水、土壤CO2与岩石（硅酸盐、碳酸盐）反应，继而影响地表水和地下水pH值及碱度的全过程。详细分析了不同岩性区（如喀斯特地貌、沉积盆地）的碳酸盐饱和指数变化规律及其对水体CO2平衡的反馈机制。 2. 氮磷营养物在农-林交错带的迁移转化： 针对人类活动影响显著的区域，本书剖析了农业面源污染输入后，氮（硝酸盐、氨氮）和磷（活性磷、结合态磷）在土壤-地下水系统中的吸附、解吸、反硝化、氨化等关键生物地球化学过程。构建了耦合土壤有机质演替与营养物迁移的动态模型。 3. 微量金属元素（重金属与稀土元素）的赋存形态与毒性评估： 研究了岩石、土壤中痕量金属元素在氧化还原梯度、pH值变化下的溶解度和络合作用。特别关注了地下水砷、铬在还原性环境中的迁移风险，并引入了矿物表面络合理论来精确描述金属离子在粘土和铁锰氧化物表面的吸附行为。 4. 区域热液系统与矿物成因的地球化学约束： 对于含矿化水的区域，本书利用热力学模型预测了特定温度和压力条件下，流体与围岩的平衡体系，为深部流体循环和矿物沉积提供了地球化学判据。 本书特色与受众： 本书理论深度与工程应用并重，不仅涵盖了水文地球化学的基础理论和经典模型，更侧重于复杂地质背景下的实际问题求解。内容详实，图表丰富，数据分析严谨。 本书适合高等院校环境科学、地球化学、水文地质学、资源环境及相关工程领域的本科生、研究生及科研人员作为专业参考书使用，也可供从事水资源管理、环境修复、矿产勘探及环境影响评价的工程技术人员参考。通过阅读本书，读者将能够掌握区域水文地球化学系统的分析框架和先进的模拟工具，为解决当前复杂的水环境与地质资源挑战提供坚实的理论和技术支撑。 --- 章节结构预览 (示例) 第一章：区域水文地球化学研究的理论框架与尺度效应 1.1 水-岩相互作用的基本热力学与动力学 1.2 溶质在多孔介质中的输运机制：对流、弥散与扩散 1.3 生物地球化学过程的耦合与速率控制 第二章：区域水文地球化学过程的要素分析 2.1 碳酸盐体系与水体CO2平衡 2.2 氧化还原敏感元素（Fe, Mn, S）的转化机制 2.3 区域水系中营养元素（N, P）的生物地球化学循环路径 第三章：区域水文地球化学模拟的数值方法 3.1 反应-输运模型的建立与求解技术 3.2 多相流与多组分反应的耦合模拟 3.3 模型参数的反演与不确定性分析 第四章：区域气候变化与人类活动对水化学的影响评估 4.1 土地利用变化对土壤水地球化学的影响 4.2 矿区和工业排放对区域地下水质量的长期风险 第五章：同位素地球化学在水文地球化学中的应用 5.1 稳定同位素（δ18O, δ2H）示踪水体来源与蒸发过程 5.2 放射性同位素（如氡、铀系）在地质年代与水流路径示踪中的应用 第六章：特定地质环境下的地球化学模拟实例 6.1 喀斯特地区的溶解平衡与水化学演化 6.2 沉积盆地中的流体-矿物相互作用与成矿流体研究 6.3 人工湿地系统中污染物削减的地球化学过程模拟

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的阅读难度是偏高的，它对读者的基础知识储备有相当高的要求。如果你是完全的初学者，可能会觉得某些章节如同天书一般，充满了复杂的微分方程和热力学公式。不过，正因为它的门槛高，才保证了其内容的深度和广度。对我而言，它更像是一本“参考工具书”和“进阶手册”的结合体。我发现自己经常需要查阅一些基础的地球物理学或高级分析化学的知识点来更好地理解其中的复杂系统。但这正是我所需要的——一本能推动我走出舒适区，迫使我进行跨学科学习的驱动力。它不是那种让你轻松愉悦地读完后就束之高阁的书，而是那种需要你反复翻阅、在旁边写满批注、甚至可能伴随你职业生涯多年的“案头挚宝”。

评分☆☆☆☆☆

初翻开内页，我立刻被那种教科书式的严谨逻辑所震撼，它不像有些科普读物那样过度简化，而是用一种非常细腻和精确的语言去阐述那些原本抽象的化学反应和物理过程。比如，它在讨论同位素分馏机制时，那种推导过程的详尽程度，简直是教科书级别的典范。我过去在阅读其他资料时总是在某个关键的数学推导上卡壳，但在这本书里，作者似乎预判到了读者的疑惑点，总能提前给出清晰的铺垫和解释。阅读体验是那种既需要集中十二分精神，又沉浸其中的感觉，仿佛置身于一个高水平的学术研讨会现场，身边围绕着一众顶尖专家，他们正用最清晰的逻辑为你剖析世界的奥秘。这种阅读的“密度”是非常高的，每读一页都需要花时间去消化和吸收，但回报是巨大的知识增量，让人对接下来的章节充满好奇。

评分☆☆☆☆☆

作为一个长期在野外工作的地质人员，我更看重的是理论的实用性与可操作性。这本书在这方面确实给了我一个惊喜。它不仅仅停留在理论模型的构建，还花了大篇幅去讨论这些模型在实际勘探和环境评估中的具体应用案例。我注意到其中关于流体包裹体和矿物中微量元素的分析方法介绍得非常详尽，那些参数的选取标准和误差分析，都非常贴近我们一线工作的实际需求。这让这本书的价值一下子从纯理论拔高到了工程应用层面，我甚至已经开始计划将书中的某些模拟框架应用到我手头正在处理的特定矿床形成机理研究中去。这种理论与实践的完美结合，正是我们这些“泥腿子”学者最渴望看到的，它提供了从“看到现象”到“解释现象”再到“预测未来”的完整工具箱。

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者团队的背景构成非常有趣，似乎集合了理论建模的顶尖高手和实际观测的资深专家。这种多维度的视角使得全书的论述充满了辩证性。我尤其欣赏书中对于“模型局限性”的坦诚讨论，很多著作会极力美化自己的模型，但这本书却毫不避讳地指出了在特定条件下，哪些参数可能导致预测偏差，或者哪些简化假设可能会引入误差。这种科学的谦逊和对未知领域的尊重，恰恰是衡量一部优秀学术著作的重要标准。它教育我们，模拟的意义不在于提供一个绝对正确的答案，而在于提供一个理解复杂系统演化路径的可靠框架，并清晰地界定这个框架的适用范围。这种对科学精神的精准传达，比书中的任何一个公式都来得更有价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简直是一场视觉盛宴，那种深邃的蓝色调，配上星辰点点和地球的抽象纹理，一下子就抓住了我的眼球。拿到手里的时候，厚重感和纸张的质感都透露出一种严谨和专业的味道，这让我对内容的期待值飙升。我本来是想找一本能帮我理解复杂地球系统过程的入门读物，结果这本似乎直指核心，那种扑面而来的学术气息让人既敬畏又兴奋。光是目录的排布，就感觉作者们对这个领域的知识脉络梳理得极其清晰，从基础的元素地球化学循环到复杂的动力学模型，一步步引导读者深入。我特别喜欢那种精心挑选的插图和图表，它们不是那种干巴巴的示意图，而是真正能帮助我们构建三维空间概念的视觉辅助，能感受到作者在排版和制图上花费的心思，这绝对不是一本敷衍了事的教材，更像是一件经过精心打磨的学术艺术品。