01 / 導讀
導讀
引用
Schwarzenbach, R. P., Gschwend, P. M., & Imboden, D. M. (2016). Environmental Organic Chemistry (3rd ed.). Wiley.
章節概要
第三版有一個導論章，其後27章分為六個部分，另有一個附錄，全書約1,000頁。作者給自己設定了一個有意寬泛的目標：整合從分子相互作用到整個環境系統動力學的整個領域，既作為環境科學與工程、地球科學、化學和物理專業學生的教科書，也作為從業人員的參考書。文字風格略帶口語化，每章末尾附有思考題、習題和參考文獻，閱讀的方向是逐步建立對有機化學品暴露的定量評估能力。
第1章：主題與概覽
介紹環境中有機化學品的評估，並對全書六個部分做導覽。
第一部分，第2–6章：背景知識
五章內容各異，提供後文所需的化學、物理和數學知識。第2章「有機化學品的背景知識」回顧有機化合物的構成和分子間力。第3章「人為有機化學品的奇妙世界」概述永續性有機污染物、石油烴、溶劑、阻燃劑、多氟化學品、藥物和農藥等類別的化學品，並引入全書用作模型化學品的「伴隨化合物」。第4章「背景熱力學、平衡分配與酸度常數」講熱力學函式以及有機酸和有機鹼。第5章「地球系統與環境介質」描述大氣、地表水與沉積物、土壤與地下水以及生物體。第6章「環境系統：物理過程與數學建模」引入箱模型以及時空中的輸運。
第二部分，第7–11章：明確體系中的平衡分配
第7章討論體相之間的分配以及線性自由能關係。第8章講蒸氣壓；第9章講水溶解度、活度係數和空氣–水分配常數；第10章講有機液體–空氣與有機液體–水之間的分配，包括辛醇–水體系；第11章講非離子化合物在明確表面與空氣或水之間的分配。
第三部分，第12–16章：環境體系中的平衡分配
第12章介紹吸附等溫線和固–水分配係數。第13章講對天然有機質的吸附，第14章講離子型化合物在帶電錶面上的吸附，第15章講氣溶膠–空氣分配以及乾溼沉降，第16章講向生物體的分配，包括生物累積、生物放大和基線毒性（麻醉）。
第四部分，第17–20章：環境體系中的傳質過程
第17章講隨機運動以及分子擴散和湍流擴散；第18章講邊界處的輸運；第19章講空氣–水交換；第20章講涉及固體的介面，即沉積物–水介面和非飽和土壤中的輸運。
第五部分，第21–27章：轉化過程
第21章介紹反應位點、轉化的熱力學和動力學背景。隨後各章講水解及與其他親核試劑的反應（22）、氧化還原反應（23）、水體系中的直接光解（24）、天然水和大氣中與光氧化劑的間接光解（25）、生物轉化（26），以及用化合物特異性同位素分析評估轉化（27）。
第六部分，第28章：用簡單建模方法評估有機污染物的暴露
最後一章把各部分內容整合起來，涉及單箱模型、簡單多介質體系中的平衡分配、簡單動態體系和平流驅動的體系。之後是一個附錄。
核心概念
第一、二部分
- 分配常數：描述化合物如何在空氣、水、有機液體和表面之間分布的比值。
- 線性自由能關係：用於從分子結構估算分配常數的關聯式。
- 箱模型：環境體系中最簡單的定量模型。
第三、四部分
- 吸附與分配係數：與天然有機質、礦物表面和氣溶膠的結合。
- 生物累積與生物放大：向生物體以及沿食物鏈的分配。
- 空氣–水交換與邊界輸運：傳質的動力學限制。
第五、六部分
- 轉化途徑：水解、氧化還原反應、光解和生物轉化。
- 化合物特異性同位素分析：評估實驗室和野外轉化的工具。
- 暴露評估：在模型中結合分配、輸運和反應。
評析
優點
- 從結構到環境歸趨的一條邏輯主線。 全書從分子相互作用和平衡分配，到動力學與轉化，再到建模，作者說明第二部分所得的性質如何用於後面各部分對吸附和傳質的討論。
- 教學設施。 每章末尾有指向本章最重要方面的思考題和習題；出版社說明有配套網站，提供全部習題的解答和大量物理常數與化合物性質彙編。
- 明確的切入點。 作者建議，第一部分可以在課程之前閱讀，或分節按需查閱，後面各部分中的章節往往可以獨立閱讀。
- 對分配與轉化的易教處理。 出版社稱本版對相分配和轉化過程的處理更為整體、也更便於教學。
侷限
- 廣度重於深度。 作者說明，本書介紹並整合所有相關主題中最重要的方面，不是對其中任何一個的窮盡性論述，專業讀者需要轉向書中提供的文獻引用。
- 篇幅與要求。 全書約1,000頁，始終需要運用熱力學、動力學和數學建模，作者建議有機化學基礎薄弱的讀者先參閱一本入門的有機化學教材。
- 綜合依賴前面的全部內容。 作者指出，解決第28章的案例通常需要回頭查閱許多前面章節的資訊，因此該章不能單獨使用。
在課程中的定位
在環境與綠色化學課程中，這是一部研究生水平的著作，講有機化學品在水、土壤、空氣和生物體中的行為。《Chemistry in Context》透過環境與社會議題引入化學；Raff與Hites的《Elements of Environmental Chemistry》是估算濃度和通量的簡短定量入門；Manahan的《Environmental Chemistry》把化學原理應用於大氣、水、土壤和生命系統。其中任何一本都是合適的準備。Lancaster的《Green Chemistry》關注更安全的化學品和工藝的設計，與評估現有化學品的歸趨互為補充。
Seinfeld與Pandis的《Atmospheric Chemistry and Physics》是自然的配套讀物：它集中於大氣及其中的氣體和顆粒物，而Schwarzenbach、Gschwend和Imboden則讓有機化學品穿行於所有環境介質。他們關於氣溶膠–空氣分配、空氣–水交換和大氣光氧化的章節與那本書有重疊。
如何使用本書
本書適合環境科學、工程和化學方向的研究生和高年級本科生，也適合需要估算有機污染物行為的從業人員。有機化學和物理化學是實際需要的先修基礎；第一部分提供後面各部分用到的化學、物理、數學和環境背景。
一個實用的方案：
- 基礎： 第一部分，精讀第4章和第6章，把第2、3、5章當作複習或參考。
- 環境歸趨課程的合理核心： 第二部分，然後是第三部分的第12、13、16章，再讀第19、21、22、23章。
- 按興趣選讀： 離子型化合物和氣溶膠讀第14、15章，光化學讀第24、25章，生物轉化讀第26章，同位素分析讀第27章。
- 綜合： 基礎模組就位之後讀第28章。
先回答章末思考題，再用習題和配套網站核對計算。