現(xiàn)代生物地球化學(xué)

前言

風(fēng)險評價技術(shù)可以應(yīng)用到許多專業(yè)領(lǐng)域和學(xué)術(shù)課題中。工程師對橋梁進行“風(fēng)險評價”是為了判定材料失效的可能性和影響；而社會福利職員進行“風(fēng)險評價”主要是為了判定反社會行為（如犯罪等）再次發(fā)生的可能性。風(fēng)險評價已經(jīng)成為識別環(huán)境問題時普遍使用的方法，它可以用來識別各種不同性質(zhì)的風(fēng)險，例如，對由于基因修復(fù)器官（GMOs）、化學(xué)品、離子輻射和特定工廠等所引起的環(huán)境風(fēng)險進行評價。由于方法適用的范圍廣，且不同領(lǐng)域的專家和參與者對術(shù)語的解釋也有所不同，因此，風(fēng)險評價的定義就顯得至關(guān)重要。 環(huán)境風(fēng)險評價（Environmental Risk Assessment,ERA）的概念是以自然和人工生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性的生物地球化學(xué)原則為基礎(chǔ)的，并應(yīng)用了生物地球化學(xué)、地質(zhì)生態(tài)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、社會學(xué)、毒理學(xué)、環(huán)境化學(xué)和其他規(guī)律。生態(tài)風(fēng)險的定量評價與整個社會的生態(tài)安全因素息息相關(guān)。根據(jù)人為事故、災(zāi)難和環(huán)境污染在區(qū)域和全球范圍內(nèi)的最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，在很多發(fā)達國家和發(fā)展中國家，ERA評價已經(jīng)非常重要，并被政府和私人機構(gòu)所關(guān)注。 現(xiàn)今，定量的生態(tài)風(fēng)險評價已經(jīng)廣泛應(yīng)用于不同的環(huán)境中，然而，人們對于引起環(huán)境和人類風(fēng)險的自然機理通常并不了解，因此，評價會因風(fēng)險值的高度不確定性而變得更加復(fù)雜。另一方面，人工生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性，是以其自然的生物地球化學(xué)循環(huán)為基礎(chǔ)，可以經(jīng)人為活動而轉(zhuǎn)化為不同的擴展形式。因此，對于驅(qū)動生物地球化學(xué)食物網(wǎng)主要機理的理解，可以使我們對定量生態(tài)風(fēng)險評價進行描述，并為不同內(nèi)容的ERA管理提出技術(shù)上的解決方案。這對于生態(tài)風(fēng)險的保護措施同樣適用，因為這是對于責任權(quán)利的一種保護和對于自然和人為事故以及災(zāi)難造成的生態(tài)損害的強有力的管理機制。 本書目的在于對近些年有關(guān)生物地球化學(xué)：環(huán)境風(fēng)險評價方面的現(xiàn)代觀點進行歸納。在這個交叉學(xué)科上只有很少一部分著作供讀者使用，而且大部分著作都是以ERA描述和計算的各種技術(shù)為主要內(nèi)容，意在通過對導(dǎo)致人類和生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境風(fēng)險的現(xiàn)代機理的分析，為現(xiàn)有的著作提供支持。 本書在一定程度上是對不同專家的科學(xué)結(jié)論以及生物地球化學(xué)和ERA課程的一個總結(jié)，而這些課程是過去幾年中作者在不同的大學(xué)里所教授的。因此我要感謝康奈爾、莫斯科、Pushchino、首爾和Bangkok大學(xué)的學(xué)生們，是他們在沒有課本的情況下開拓了這個學(xué)科，在這些課程上嚴肅的討論和批評為我提供了出版這本書的可能。

內(nèi)容概要

　　本書由俄羅斯著名生物地球化學(xué)家Vladimir N?Bashkin教授編著，書中系統(tǒng)介紹了生物地球化學(xué)循環(huán)的一般特征，并對導(dǎo)致人類和生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境風(fēng)險的有關(guān)機理進行了分析。本書選擇美國加利福尼亞州、歐亞大陸、里海的研究案例，對石油/天然氣、金屬礦以及城市和農(nóng)業(yè)的人工生物地球化學(xué)亞區(qū)的暴露評價進行了探討，對氮、硫、重金屬、POPs等的全球越境遷移進行了分析，研究了驅(qū)動生物地球化學(xué)食物網(wǎng)的主要機理，探討了暴露途徑的定量分析及其在環(huán)境風(fēng)險評價中的應(yīng)用?！　”緯黔h(huán)境風(fēng)險評價及相關(guān)領(lǐng)域科研人員、技術(shù)人員的重要工具書，也可作高等院校環(huán)境等專業(yè)師生的教材。

作者簡介

作者：(俄國) 弗拉基米爾·巴什金 (Vladimir N.Bashkin)  譯者：鞠美庭 張磊 方景清

書籍目錄

第1部分生物地球化學(xué)循環(huán)與污染暴露1第1章 生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險評價21.1 環(huán)境影響評價、風(fēng)險評價的概念以及二者的結(jié)合使用方法21.2 環(huán)境風(fēng)險評價的生物地球化學(xué)方法41.3 風(fēng)險評價與環(huán)境影響評價相結(jié)合以更好地處理生態(tài)相關(guān)問題41.4 EIA中生態(tài)系統(tǒng)影響評價：方法的機遇與挑戰(zhàn)51.5 用于生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險評價的臨界負荷與分級（CLL）方法81.6 IER和REA計算的不確定性121.7 在EIA中應(yīng)用CLL的益處13第2章 生態(tài)系統(tǒng)的生物地球化學(xué)結(jié)構(gòu)142.1 陸地生態(tài)系統(tǒng)的土壤生物地球化學(xué)特征142.2 生物圈內(nèi)有機體的生物地球化學(xué)分類與模擬172.2.1 生物圈的生物地球化學(xué)分類172.2.2 生物地球化學(xué)循環(huán)模擬方法進行生物圈繪圖182.3 大陸、區(qū)域與地方范圍內(nèi)環(huán)境風(fēng)險評價的生物地球化學(xué)繪圖222.3.1 生物地球化學(xué)繪圖方法222.3.2 亞歐大陸北部區(qū)域的生物地球化學(xué)繪圖23第3章 生物地球化學(xué)標準273.1 作為成酸化學(xué)物質(zhì)的生物地球化學(xué)標準的臨界負荷273.1.1 計算臨界負荷的一般方法273.1.2 應(yīng)用生物地球化學(xué)模型PROFILE計算臨界酸度負荷293.1.3 臨界酸度負荷的生物地球化學(xué)參數(shù)起源303.2 作為重金屬生物地球化學(xué)標準的臨界負荷333.2.1 重金屬臨界負荷計算的一般方法333.2.2 與重金屬臨界負荷受體選擇有關(guān)的生物地球化學(xué)參數(shù)343.2.3 重金屬臨界負荷的計算方法39第4章 探究生態(tài)系統(tǒng)臨界點的生物地球化學(xué)方法434.1 依據(jù)臨界負荷計算的環(huán)境風(fēng)險評價434.1.1 ERA框架及導(dǎo)致酸化的項目開發(fā)的臨界點434.1.2 應(yīng)用CL和ERA計算生態(tài)系統(tǒng)酸度負荷的比較分析454.2 重金屬臨界負荷計算的生物地球化學(xué)臨界點464.2.1 德國重金屬臨界負荷的計算和繪圖464.2.2 俄羅斯的歐洲部分中Cd和Pb的臨界負荷的計算與繪圖47第5章 人類暴露評價的生物地球化學(xué)方法545.1 人類健康的生物地球化學(xué)和生理學(xué)特性545.1.1 生態(tài)系統(tǒng)的生物地球化學(xué)結(jié)構(gòu)和癌癥臨界點555.1.2 不同生物地球化學(xué)亞區(qū)內(nèi)癌癥風(fēng)險的臨界點565.2 人為生物地球化學(xué)亞區(qū)和農(nóng)業(yè)生物地球化學(xué)亞區(qū)中人類健康的臨界點665.2.1 人類生物地球化學(xué)研究的生理臨界點665.2.2 人類健康臨界點與克里米亞(半島)干草原地區(qū)污染之間相互關(guān)系的案例研究68第2部分自然界生物地球化學(xué)特征的暴露評價75第6章 北極苔原帶766.1 生物地球化學(xué)循環(huán)和污染物暴露的地理特征766.1.1 景觀和植被的影響766.1.2 植物的污染物暴露和化學(xué)成分776.1.3 土壤對污染物暴露的影響786.2 極地地區(qū)的生物地球化學(xué)循環(huán)和暴露評價796.2.1 生物地球化學(xué)循環(huán)796.2.2 空氣和地面污染物暴露806.3 苔原帶生物地球化學(xué)循環(huán)和暴露評價806.3.1 植物對污染物的吸收806.3.2 苔原土壤和污染物暴露806.3.3 污染物暴露與苔原生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力80第7章 寒帶和亞寒帶827.1 森林生態(tài)系統(tǒng)中元素的生物地球化學(xué)循環(huán)與污染物暴露827.1.1 氮循環(huán)和暴露途徑837.1.2 硫循環(huán)與暴露途徑847.1.3 磷循環(huán)與暴露途徑847.1.4 碳循環(huán)與暴露途徑857.2 生物地球化學(xué)循環(huán)和污染物暴露的地理特征877.2.1 北美森林生態(tài)系統(tǒng)877.2.2 西北歐亞大陸的云杉森林生態(tài)系統(tǒng)887.2.3 北歐亞大陸的沼澤生態(tài)系統(tǒng)917.2.4 中歐落葉闊葉林生態(tài)系統(tǒng)927.3 寒帶和亞寒帶的土壤水系統(tǒng)中生物地球化學(xué)通量及暴露途徑937.3.1 土壤介質(zhì)特征937.3.2 土壤水系統(tǒng)中的生物地球化學(xué)暴露過程95第8章 干旱和半干旱氣候帶998.1 干旱半干旱氣候帶中元素的生物地球化學(xué)循環(huán)和污染物暴露998.1.1 干旱生態(tài)系統(tǒng)中的生物地球化學(xué)循環(huán)和暴露途徑998.1.2 水和空氣遷移在污染物暴露中的作用1008.1.3 土壤的生物地球化學(xué)循環(huán)在干旱生態(tài)系統(tǒng)暴露途徑中的作用1028.1.4 濕度在草原和沙漠生態(tài)系統(tǒng)的土壤暴露途徑形成中的作用1038.2 生物地球化學(xué)循環(huán)和污染物暴露的地理特征1038.2.1 歐亞大陸南烏拉爾地區(qū)干旱草原生態(tài)系統(tǒng)1038.2.2 東歐平原的草甸草原生態(tài)系統(tǒng)1048.2.3 中歐亞地區(qū)的干旱沙漠生態(tài)系統(tǒng)105第9章 亞熱帶和熱帶氣候帶1079.1 亞熱帶和熱帶氣候帶中元素的生物地球化學(xué)循環(huán)和污染物暴露1079.1.1 熱帶生態(tài)系統(tǒng)中的生物地球化學(xué)循環(huán)與化學(xué)物質(zhì)的暴露途徑1079.1.2 熱帶土壤的生物地球化學(xué)循環(huán)與暴露特征1079.1.3 土壤水系統(tǒng)的生物地球化學(xué)暴露途徑1099.2 生物地球化學(xué)循環(huán)和污染物暴露的地理特征1109.2.1 熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)中的生物地球化學(xué)循環(huán)與污染物暴露1109.2.2 季節(jié)性落葉熱帶林和多樹熱帶草原生態(tài)系統(tǒng)中的生物地球化學(xué)循環(huán)與污染物暴露1129.2.3 干旱熱帶沙漠生態(tài)系統(tǒng)中的生物地球化學(xué)循環(huán)與污染物暴露1139.2.4 紅樹林生態(tài)系統(tǒng)中的生物地球化學(xué)循環(huán)與污染物暴露114第3部分人工生物地球化學(xué)亞區(qū)的暴露評價117第10章 石油與天然氣的生物地球化學(xué)亞區(qū)11810.1 油氣形成的生物地球化學(xué)進程11810.2 石油組分形成(過程中)的地質(zhì)學(xué)和生物學(xué)因素12010.3 關(guān)于石油的人工生物地球化學(xué)亞區(qū)中的生態(tài)風(fēng)險評價特性12210.3.1 石油的縱向遷移12210.3.2 石油的橫向遷移12310.3.3 石油污染區(qū)域時空演化12410.3.4 環(huán)境風(fēng)險評價的生物地球化學(xué)特性126第11章 金屬礦的生物地球化學(xué)亞區(qū)12711.1 金屬毒性的環(huán)境排名12711.1.1 生物地球化學(xué)食物網(wǎng)中的重金屬遷移12711.1.2 重金屬來源及其在環(huán)境中的分布12811.2 金屬的應(yīng)用13011.2.1 汞的人為負荷13011.2.2 鉛的人為負荷13011.2.3 鎘的人為負荷13111.3 金屬暴露區(qū)域的生物地球化學(xué)技術(shù)構(gòu)成13211.3.1 鐵礦區(qū)13211.3.2 非鐵礦區(qū)13211.3.3 鈾礦13311.3.4 農(nóng)肥礦產(chǎn)134第12章 城市生物地球化學(xué)亞區(qū)13512.1 市區(qū)分級標準13512.2 城市化(進程中)的生態(tài)問題13512.3 城市生物地球化學(xué)特征13612.4 市區(qū)暴露評價的現(xiàn)代方法13612.5 亞洲城市空氣污染的實例研究13712.5.1 室外污染13712.5.2 室內(nèi)空氣質(zhì)量14012.5.3 城市空氣污染及健康影響141第13章 農(nóng)業(yè)生物地球化學(xué)亞區(qū)14413.1 農(nóng)業(yè)化學(xué)品對生物地球化學(xué)循環(huán)的影響14413.1.1 無機肥料14413.1.2 農(nóng)業(yè)景觀中氮生物地球化學(xué)循環(huán)的擾動14513.1.3 農(nóng)業(yè)景觀中磷生物地球化學(xué)循環(huán)的擾動14513.2 農(nóng)業(yè)景觀中農(nóng)藥的影響14713.2.1 亞洲國家的農(nóng)藥14713.2.2 環(huán)境暴露的主要途徑14813.2.3 DDT環(huán)境暴露途徑的實例150第4部分區(qū)域尺度上的環(huán)境風(fēng)險評價153第14章 加州案例研究15414.1 硒的影響研究15414.1.1 加州的圣華金流域15414.1.2 美國飼料作物中的硒15614.2 污染物暴露途徑15614.2.1 化學(xué)暴露15614.2.2 個人、室內(nèi)和室外顆粒物暴露的特征15714.2.3 鈹?shù)谋┞?5814.3 職業(yè)性暴露15814.3.1 對多種農(nóng)藥的職業(yè)性暴露15814.3.2 對砷的職業(yè)性暴露15814.3.3 空氣污染物15914.4 癌癥研究16014.4.1 兒童癌癥研究計劃16014.4.2 成人癌癥研究計劃16014.5 呼吸影響的研究161第15章 歐亞大陸案例研究16215.1 硒引發(fā)疾病的環(huán)境風(fēng)險評價16215.1.1 北歐亞大陸16215.1.2 中國生態(tài)系統(tǒng)中的硒16315.2 鈷鋅鎳引發(fā)疾病的環(huán)境風(fēng)險評價16515.2.1 俄羅斯南烏拉爾地區(qū)重金屬的生物地球化學(xué)循環(huán)16515.2.2 地方病的生物地球化學(xué)暴露途徑16715.3 空氣污染引發(fā)疾病的環(huán)境風(fēng)險評價16815.3.1 城市空氣污染的健康影響評估16815.3.2 人類健康風(fēng)險評估16815.3.3 流行病學(xué)案例研究169第16章 里海環(huán)境17216.1 環(huán)境現(xiàn)狀17216.1.1 地質(zhì)生態(tài)情況17216.1.2 油氣相關(guān)的污染17416.1.3 油氣運輸問題17416.1.4 農(nóng)業(yè)、工業(yè)和城市廢物的排放17616.1.5 過度捕撈和偷捕17616.1.6 海平面的波動17716.1.7 關(guān)于ERA的環(huán)境立法和環(huán)境法規(guī)17716.1.8 里海環(huán)境展望17816.2 生物地球化學(xué)特征17916.2.1 生物地球化學(xué)食物網(wǎng)17916.2.2 重金屬17916.2.3 有機氯污染物18216.2.4 有機氯殺蟲劑的環(huán)境風(fēng)險管理18416.3 輸入里海的污染物環(huán)境風(fēng)險評價的概念模型18416.3.1 DDT和HCH殺蟲劑18416.3.2 工業(yè)用PCBs18616.3.3 其他能夠增加POCs環(huán)境風(fēng)險的因素18716.3.4 概念模型的使用范例188第17章 氮和硫的越境空氣污染19217.1 歐洲酸沉降的環(huán)境風(fēng)險評價19217.1.1 臨界負荷和其超標量的繪圖19217.1.2 酸化19317.1.3 富營養(yǎng)化19517.2 北美地區(qū)酸沉降的環(huán)境風(fēng)險評價19717.2.1 加拿大和美國的酸雨19717.2.2 酸性物質(zhì)在美國和加拿大的排放情況19817.2.3 北美東部硫酸鹽的濕沉降19817.2.4 北美東部酸沉降的生態(tài)影響20017.2.5 運用結(jié)果導(dǎo)向型臨界負荷實現(xiàn)二氧化硫減排戰(zhàn)略20217.2.6 根據(jù)臨界負荷及其超標量來制定北美地區(qū)二氧化硫減排方案20517.3 亞洲酸沉降的環(huán)境風(fēng)險評價20617.3.1 亞洲的環(huán)境現(xiàn)狀20617.3.2 亞洲地區(qū)的酸雨監(jiān)測20617.3.3 東北亞生態(tài)系統(tǒng)中各種成酸化合物的臨界負荷值20817.3.4 中國生態(tài)系統(tǒng)中硫和酸度的臨界負荷21017.3.5 韓國(生態(tài)系統(tǒng)中)硫的臨界負荷21117.3.6 酸沉降對重金屬在食物網(wǎng)中生物地球化學(xué)遷移的影響214第18章 重金屬的越境空氣污染21618.1 歐洲的重金屬監(jiān)測21618.1.1 歐洲的重金屬排放21618.1.2 汞的二次排放21718.2 重金屬循環(huán)的建模21718.2.1 大氣遷移21818.2.2 汞轉(zhuǎn)化路徑21818.2.3 去除過程21818.2.4 模型的發(fā)展21918.3 歐洲鉛、鎘和汞的越境空氣污染21918.3.1 歐洲的污染等級21918.3.2 海域的沉降情況22218.4 北半球特別是中亞地區(qū)的重金屬污染評價22318.4.1 汞22318.4.2 鉛22418.4.3 對歐洲生態(tài)系統(tǒng)的影響22518.5 生物地球化學(xué)案例研究22618.5.1 瑞典南部，波羅的海地區(qū)22618.5.2 美國HubbardBrook實驗森林228第19章 POPs的越境遷移23119.1 POPs在歐洲國家的沉降評價23119.1.1 POPs的循環(huán)模型23119.1.2 歐洲的POPs排放23119.1.3 歐洲的POPs沉降23219.1.4 在各環(huán)境介質(zhì)中PCDD／Fs含量的空間分布圖23219.1.5 歐洲范圍內(nèi)的越境污染23419.1.6 POPs在北半球的遷移23519.2 POPs在土壤介質(zhì)中的行為模擬23719.2.1 優(yōu)先POPs及其在土壤中的允許濃度23719.2.2 POPs在土壤介質(zhì)中的遷移23819.2.3 POPs在土壤中的累積和去除評價24019.3 二英和二英異構(gòu)體多氯聯(lián)苯對于人類的暴露途徑24119.3.1 二英的基本描述24119.3.2 長程越境空氣污染的潛力24219.3.3 LRTAP衍生物對于人類的暴露途徑24419.3.4 健康風(fēng)險描述24619.3.5 與LRTAP有關(guān)的人類健康評價248第20章 天然氣和石油管線引起的越境遷移24920.1 石油和天然氣管網(wǎng)24920.1.1 俄羅斯管網(wǎng)24920.1.2 美國管網(wǎng)24920.2 天然氣主管線“亞瑪爾半島西歐”管線25020.2.1 臨界負荷方法評價環(huán)境風(fēng)險25020.2.2 污染物的臨界負荷25020.2.3 天然氣管線周圍的生態(tài)系統(tǒng)中污染物臨界負荷的超標值25320.3 暴露地區(qū)的生物地球化學(xué)水平255參考文獻256

章節(jié)摘錄

插圖：危險通常被認為是“能造成危害的潛力”。其定義是“在特定環(huán)境中能夠?qū)е挛：Φ男再|(zhì)或情況”（Smith等，1988）。風(fēng)險是一個更加難以定義的概念。風(fēng)險一詞在日常用語中的意思是“遭受災(zāi)難的可能性”。在風(fēng)險評價中，它有許多特殊的定義，其中最廣為接受的定義為“發(fā)生特定危險的概率或頻率的集合及其后果嚴重性的等級”（Smith等，1988）。我們可以通過一個簡單的例子來區(qū)分危險和風(fēng)險。很多化學(xué)品都是有危險的。如酸一般對人體有腐蝕性和刺激性，但是只有當人體暴露于酸時，它才具有健康風(fēng)險。由暴露引起的危害等級取決于具體暴露的模式。如果一個人只是暴露在大比例稀釋后的酸中，則其遭受危害的風(fēng)險就會很小，但這種物質(zhì)本身的危險性并沒有改變。環(huán)境政策及法規(guī)已經(jīng)逐步由基于危險的方法向基于風(fēng)險的方法轉(zhuǎn)變。其中一部分原因就是由于許多環(huán)境問題的零風(fēng)險識別是難以獲得的，或者對于人類和環(huán)境保護來說是完全沒有必要的，而在考慮收益之后，在指定模式下的一定等級風(fēng)險是“可以接受的”。風(fēng)險評價是對在某個過程或情況下，對內(nèi)在危險所引起的風(fēng)險進行定性或定量評價的程序。例如在某種化學(xué)品的生命周期中，其生產(chǎn)、銷售、使用或廢棄處置過程中都可能引發(fā)風(fēng)險?；瘜W(xué)品的風(fēng)險評價包括對其生命周期各個階段的危險識別以及風(fēng)險評估。通過實際能夠引起危害的風(fēng)險可能性的量值與對人類或環(huán)境的危害強度的量值疊加來評估風(fēng)險。風(fēng)險評價在范圍和應(yīng)用上變化多樣。有的風(fēng)險評價著眼于暴露范圍內(nèi)的某一個單一風(fēng)險的影響，如世界衛(wèi)生組織國際化學(xué)品安全規(guī)劃（IPCS）的環(huán)境健康標準系列文件，而在一些特定領(lǐng)域，風(fēng)險評價則著眼于整個范圍內(nèi)的風(fēng)險。

編輯推薦

《現(xiàn)代生物地球化學(xué):環(huán)境風(fēng)險評價》是環(huán)境風(fēng)險評價及相關(guān)領(lǐng)域科研人員、技術(shù)人員的重要工具書，也可作高等院校環(huán)境等專業(yè)師生的教材。

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