水底边界层：迁移过程与生物地球化学

　　本书是关于海洋，湖泊和河流水底边界层的生物，化学，地质和物理学微观研究的专著，由近20多位该领域著名专家学者撰写而成。该书是专业人员研究沉积物界面、海洋和湖泊等污染机制的最重要参考文献之一。全书共分15章，主要从沉积物-水界面上覆水物理性质、水流特征和悬浮颗粒搬运；水底边界层上的溶质运移；沉积物表面的微结构及其间隙水运动性质；沉积物早期成岩和生物引灌作用及与水体物质交换效应；界面的有机质循环；底部动植物藻类等生命体行为及影响等。此外还特别介绍了研究底部边界层的微传感器分析、高精度采样和模拟等技术手段等。是一部既有精深的理论，又有实用性技术的一本受众面较大的科技书籍。

　　伯纳德·P.布德罗，博士，达尔豪西大学海洋学院教授，加拿大地球物理学家。1995年获得德国洪堡奖学金（Alexander von Humboldt Fellowship），2009年获得Killam Professor of Oceanography ，2011年获选为加拿大皇家学会会员。布·巴克尔·约尔根森：德国海洋生物学家，担任马克斯·普朗克海洋微生物学研究所负责人。

译者的话
第1章　引言
参考文献
第2章　沉积物?水界面上部流体物理学
2.1　水底边界层的组成要素
2.1.1　结构
2.1.2　能级和关联运动
2.2　历史回顾
2.3　水底边界层的水动力学
2.3.1　控制方程
2.3.2　对数层和科里奥利偏转
2.3.3　恒应力层结构
2.4　水动力模型的层次
2.4.1　局部闭合
2.4.2　涡黏性公式
2.4.3　非局部闭合体系
2.4.4　近底层离散型湍流模型
2.5　边界条件
2.5.1　布林克曼层和无滑移条件
2.5.2　粗糙度
2.5.3　水底边界层的发展，粗糙度均化和水的分流
2.5.4　粗糙度的局部效应和底床移动
2.6　生物影响
2.7　水底边界层的分层
2.8　地形影响
2.9　波生湍流边界层
2.10　底部剪切力估算
2.10.1　二次阻力定律
2.10.2　半对数速度梯度
2.10.3　底层雷诺应力和湍流动能
2.10.4　惯性子区域湍流动能耗散率
2.11　展望
参考文献
第3章　水底边界层微尺度的流速测量
3.1　热式测速技术
3.1.1　传感器设计
3.1.2　热传导相关性
3.1.3　测速计电路
3.1.4　热膜探针校准
3.1.5　与水体热膜测量相关问题
3.1.6　边界层中热膜测量
3.1.7　水底边界层热式测速研究实例
3.2　激光测速
3.2.1　激光多普勒测速
3.2.2　激光多普勒应用
3.2.3　粒子成像测速
3.2.4　粒子成像测速应用
3.3　断层扫描及沉积物中流体
3.3.1　断层扫描安装和基本原理
3.3.2　断层扫描技术实例和局限性
3.4　大尺度声学测量装置
3.5　水底边界层的实验槽研究
3.5.1　明渠水流特性
3.5.2　水槽实验的实际考虑
3.5.3　槽中水流的产生
3.5.4　特殊目的的水槽设计
3.5.5　水底边界层研究的水槽试验
参考文献
第4章　水底边界层悬浮颗粒迁移
4.1　沉降速率
4.2　涡流黏度和扩散率
4.3　边界条件
4.3.1　底部浓度边界条件
4.3.2　底部通量边界条件
4.3.3　底部边界条件：非零Es(0+,t)
4.3.4　来自底床非局部注入模型
4.3.5　非局部注入对γ0估算影响
4.3.6　底部边界条件小结
4.4　结论
附录　本章符号说明
参考文献
第5章　沉积物?水界面溶质迁移
5.1　平整固相近表面的溶质迁移
5.1.1　经典的涡流扩散理论
5.1.2　周期性边界层模型
5.1.3　高阶闭合模型
5.2　多孔界面的质量迁移
5.2.1　多孔性和渗透性影响
5.2.2　表面粗糙度影响
5.2.3　沉积物表面的不稳定性和反应性
5.3　反应中的水底边界层质量迁移
5.3.1　反应时间尺度影响
5.3.2　湍流和非线性反应
5.4　结论与展望
参考文献
第6章　沉积物表面的微结构和性质
6.1　综合研究
6.2　沉积物?水界面的可视化
6.3　寻求一个相关途径
6.4　沉积物表面的微尺度性质
6.5　沉积物性质的时间变化
6.6　光学性质
6.7　结论
参考文献
第7章　渗透性沉积物中的孔隙流
7.1　对流迁移简介
7.1.1　分子扩散与对流迁移
7.1.2　孔隙水迁移的物理过程和达西定律
7.1.3　海洋环境中的对流迁移
7.2　对流迁移机制
7.2.1　水流引起的对流迁移
7.2.2　波浪引起的沉积物中对流
7.2.3　密度驱动的对流迁移
7.3　对流迁移影响
7.3.1　对流产生的时空上分布带
7.3.2　对流对沉积物地球化学影响
7.3.3　对流对自然环境影响
7.4　总结及未来研究建议
参考文献
第8章　边界层研究中的生物地球化学微电极
8.1　电化学微电极
8.1.1　参比电极
8.1.2　Ag/Ag+半电池微电极
8.1.3　离子交换微电极
8.1.4　连续极化或非极化微电极
8.1.5　离子防渗膜气体微电极
8.1.6　电化学微电极的仪器设备
8.2　光学微电极
8.2.1　场辐射微探针
8.2.2　辐射和标量辐射微探针
8.2.3　荧光和表面测定微探针
8.2.4　光纤微电极： 光学微电极
8.2.5　光纤微电极的仪器设备
8.3　生物微电极
8.3.1　甲烷生物微电极
8.3.2　硝酸盐生物微电极
8.4　扩散率和水流速微电极
8.4.1　扩散率微电极
8.4.2　流量微电极
8.5　电极插入造成的物理扰动
8.6　总结和展望
参考文献
第9章　成岩过程和沉积物?水物质交换
9.1　生物地球化学过程和水底边界层作用
9.1.1　水底边界层的直接作用过程：氧气吸收
9.1.2　水底边界层的间接作用过程：反硝化
9.1.3　水底边界层的反应过程：铁锰循环
9.1.4　不依赖水底边界层的过程
9.2　溶质分布特征和通量的定量模拟
9.2.1　成岩作用模型概述
9.2.2　固体的溶解和沉淀
9.2.3　沉积物中的氧吸收
9.2.4　沉积物和扩散边界层中的反应性迁移
9.3　固体物质交换模拟
9.4　本章思考
参考文献第10章　水底边界层的原位采样技术
10.1　方法
10.1.1　颗粒物迁移的测定
10.1.2　溶质通量的测定
10.1.3　平台和运载器的布设
10.2　限制因素
10.2.1　空间尺度和时间变化问题
10.2.2　仪器影响
10.3　新出现实验对策
10.3.1　有关尚未解决的浅水区问题
10.3.2　BIOPROBE的深海应用
10.4　结论
参考文献
第11章　生物引灌区内物质迁移与反应
11.1　生物引灌区内一般性迁移特性
11.2　掘穴、生物引灌与沉积物流体化
11.3　生物湍流扩散模拟
11.4　生物产生的对流
11.5　表观源?汇或非局部交换模型
11.6　生物引灌区内成岩作用分布
11.7　模拟平均微环境的迁移模型
11.8　溶质迁移与反应动力学的相互作用
11.9　生物成因的沉积物构造以及微尺度迁移
11.10　生物扰动区结构以及生物地球化学
11.11　结论
参考文献
第12章　水底通量对有机质循环的驱动
12.1　海底溶质交换速率和机制
12.2　大陆架上的生物地球化学循环
12.3　大陆坡上的生物地球化学循环
12.4　深海底部生物地球化学循环
参考文献
第13章　底部水流中的大型动物和植物
13.1　传感场的水流修正作用
13.1.1　化学传感
13.1.2　其他传感信息
13.2　水流对质量和动量传递的影响
13.2.1　与大型植物有关的质量和动量传递
13.2.2　其他水底环境的质量和动量传递
13.3　底栖种群与幼体动力学
13.3.1　产卵与受精
13.3.2　生物分散
13.3.3　着生与生息
13.3.4　着生概率
13.4　结论
参考文献
第14章　扩散边界层中的生物体
14.1　生命体黏性世界
14.1.1　生物在低雷诺数流体中的迁移
14.2　扩散迁移
14.2.1　溶质向运动颗粒物的迁移
14.2.2　颗粒物周围的扩散区
14.3　水底扩散边界层
14.3.1　水底边界层的微电极测量
14.3.2　水底边界层的动力学研究
14.3.3　表面粗糙度
14.3.4　水底边界层对微电极的干扰
14.3.5　扩散边界层厚度
14.4　扩散限制因素的克服
14.4.1　硫细菌梯度
参考文献
第15章　界面生物膜和微生物垫
15.1　生物膜和微生物垫的结构和组成
15.1.1　结构分析方法
15.1.2　结构组分染色
15.1.3　模型生物膜实例研究
15.2　生物膜和微生物垫功能
15.2.1　边界层作用
15.2.2　传质阻力的衰减
15.2.3　生物膜模型测定
15.2.4　生物膜和微生物垫中传质迁移
15.3　生物膜和微生物垫传质研究新方法
参考文献
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