生物地球化学循环 高等教育出版社 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

本书不仅对地球系统的各个组分(固体地球、大气、海洋及生物圈)进行了介绍，还从化学基本原理出发，介绍了主要化学元素(碳、氮、磷、硫和氧)在这些组分间的全球生物地球化学循环，并利用模型对其进行厂数值模拟。本书的第1章、第2章和第3章依次给出生物地球化学循坏的介绍和基本原理的回顾(即基本的化学概念、地球系统的相关特点以及系统的关键物理、生物和化学过程)。第4章介绍了代表生物地球化学循环的数学形式，由一系列微分方程和解方程技巧表示。第5章、第6章、第7章和第8章分别讨论并模拟了全球磷、碳、硫和氮的循坏。第9章综合了磷、碳、硫和氮的循环，并讨论了大气中氧气的稳定性。总的来说，这是一本较综合全面的生物地球化学循环参考书，其中的模型程序使学生可以与教师进行交互式工作，也可使个人和小组课题在教室外进行。

  第1章生物地球化学循环及其在地球系统中的作用

  1.1引言

  1.2开放循环与封闭循环

  1.3我们为什么关心生物地球化学循环?

  1.4我们应该研究哪些元素?

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第2章化学热力学原理

  2.1引言

  2.2基本要点

  2.3酸—碱平衡

  2.4相变

  2.5平衡在co2-h2o-ca系统中的应用

    2.5.1纯碳酸系统

    2.5.2碳酸钙系统

  2.6氧化还原性质

    2.6.1价态

    2.6.2氧化还原半反应

    2.6.3氧化还原平衡

  2.7pe-ph稳定性图

  2.7，l水的pe-ph稳定性图

    2.7.2简单硫系统的pe-ph稳定性图

    2.7.3pe-ph稳定性图中的亚稳态边界

  2.8结论

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  习题

第3章地球系统

  3.1引言

  3.2水圈

    3.2.1海洋底部

    3.2.2海洋的物理性质

    3.2.3海洋化学

    3.2.4海洋年龄——一个悖论?

  3.3岩石圈

    3.3.1地壳中的岩石和矿物质

    3.3.2板块构造学说

  3.4大气圈

    3.4.1大气的组成

    3.4.2大气的物理性质

    3.4.3大气风与湍流混合

  3.5生物圈

    3.5.1新陈代谢过程

    3.5.2生物圈的组成

    3.5.3初级生产

  3.6结论

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  习题

第4章生物地球化学循环的数学模拟

  4.1引言

  4.2线性箱式模型

  4.3简单的例子：生物地球化学大学一世界循环

    4.3.1c1，世界的人数

    4.3.2c2，大学的人数

    4.3.3k2→1，从大学到世界的转移系数

    4.3.4k1→2，从世界到大学的转移系数

  4.4运用微分方程模拟大学—世界循环

    4.4.1第一组解

    4.4.2第二组解

    4.4. 3接近一般解

    4.4.4例1：稳态解

    4.4.5例2：大学创立时期的初始状态

    4.4.6例3：扰动试验

    4.4.7小结

  4.5生物地球化学循环中的特征值和特征向量解法

    4.5.1含n个储库的一般问题

    4.5.2用向量矩阵形式设立问题

    4.5.3特征值和特征向量问题一般解的获取

    4.5.4应用初始条件获得特定解

    4.5.5特征值和特征向量方法小结

  4.6运用boxes模拟生物地球化学循环的方法

  4.7结论

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第5章全球磷循环

  5.1引言

  5.2磷的氧化还原性质

  5.3磷循环的生物地球化学反应

    5.3.1磷循环与生物圈的耦合——光合与呼吸

    5.3.2磷循环与岩石圈的耦合——沉积与风化

  5.4磷的循环

    5.4.1c1：沉积物储库

    5.4.2c2：陆地土壤储库

    5.4.3c3：陆地生物储库

    5.4.4c4：海洋生物储库

    5.4.5c5：表层海洋储库

    5.4.6c6：深层海洋储库

    5.4.7f2→1：陆地土壤储库到沉积物储库流量

    5.4.8f2→3：陆地土壤储库到陆地生物储库流量

    5.4.9f3→2：陆地生物储库到陆地土壤储库流量

    5.4.10f2→5：陆地土壤储库到表层海洋储库流量

    5.4.1lf5→4：表层海洋储库到海洋生物储库流量

    5.4.12f4→5：海洋生物储库到表层海洋储库流量

    5.4.13f4→6：海洋生物储库到深层海洋储库流量

    5.4.14f5→6：表层海洋储库到深层海洋储库流量

    5.4.15f6→5：深层海洋储库到表层海洋储库流量

    5.4.16f6→1”深层海洋储库到沉积物储库流量

    5.4.17f1→2：沉积物储库到陆地土壤储库流量

    5.4.18建立矩阵k

  5.5运用boxes研究磷循环

    5.5.1试验1：验证稳态模型

    5.5.2试验2：人为活动的影响

    5.5.3试验3：光合作用加倍

  5.6结论

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第6章全球碳循环

  6.1引言

  6.2碳的氧化还原性质

  6.3工业化前碳的全球生物地球化学循环

  6.4人为排放的影响及其“留存大气比例”

    6.4.1运用boxes模型进行简单模拟

    6.4.2boxes模型的“准非线性”模拟

  6.5人为干扰的持续性

  6.6结论

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第7章全球硫循环

  7.1引言

  7.2硫的氧化还原性质

  7.3硫循环中的重要生物地球化学反应

    7.3.1黄铁矿(fes2)的形成与风化

    7.3.2石膏(caso4?2h2o)的形成与风化

  7.4工业化前的全球硫循环

  7.5数值试验1：二叠纪时期石膏沉积物增加的模拟

  7.6数值试验2：人为干扰的影响和持续性

  7.7结论

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第8章全球氮循环

  8.1引言

  8.2氮的氧化还原性质

  8.3氮循环的关键生物地球化学反应

    8.3.1氮的固定——生物固氮与非生物固氮

    8.3.2氨的同化或光合作用

    8.3.3同化硝酸盐的还原

    8.3.4氨化或矿化

    8.3.5硝化

    8.3.6氨的挥发

    8.3.7大气化学

    8.3.8反硝化

  8.4工业革命以前的稳态氮循环

  8.5数值试验：人类扰动的影响及持续时间

  8.6结论

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第9章综合循环：大气氧的稳定度

  9.1引言

  9.2短时间尺度内的氧循环：生物圈的连接

  9.3长时间尺度上的氧循环：岩石圈的连接

  9.4构建氧循环的数学模型

    9.4.1微分方程

    9.4.2流量数学表达式的推导

    9.4.3方程求解

  9.5数值试验1：再论二叠纪时期石膏沉积的加强

    9.5.1试验设置

    9.5.2试验结果

  9.6数值试验2：世界末日情景

  9.7数值试验3：利用氧循环来寻找“失踪的碳”

    9.7.1试验设置

    9.7.2试验结果

  9.8结论，

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译后记

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书籍介绍

《生物地球化学循环:计算机交互式研究地球系统科学与全球变化》不仅对地球系统的各个组分（固体地球、大气、海洋及生物圈）进行了介绍，还从化学基本原理出发，介绍了主要化学元素（碳、氮、磷、硫和氧）在这些组分间的全球生物地球化学循环，并利用模型对其进行了数值模拟。《生物地球化学循环:计算机交互式研究地球系统科学与全球变化》的第1章、第2章和第3章依次给出生物地球化学循环的介绍和基本原理的回顾（即基本的化学概念、地球系统的相关特点以及系统的关键物理、生物和化学过程）。第4章介绍了代表生物地球化学循环的数学形式，由一系列微分方程和解方程技巧表示。第5章、第6章、第7章和第8章分别讨论并模拟了全球磷、碳、硫和氮的循环。第9章综合了磷、碳、硫和氮的循环，并讨论了大气中氧气的稳定性。