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Sustainable Practices in Geoenvironmental Engineering, Second Edition
发布日期:2015-12-08  浏览

Sustainable Practices in Geoenvironmental Engineering, Second Edition

[Book Description]

In the seven years since the publication of the first edition of Sustainable Practices in Geoenvironmental Engineering, the combination of population growth and increased exploitation of renewable and non-renewable natural resources has added increased stresses on the quality and health of the geoenvironment. This is especially true when viewed in the context of the growing demand for food and shelter, energy and mineral resources, and their resultant effects on the natural capital of the geoenvironment. Completely revised and updated, this second edition of a bestseller introduces and discusses the concept of "stressors" and their impacts on the geoenvironment.See What's New in the Second Edition: * Clear definition of the geoenvironment * New tools and remediation technologies, new management methods for geohazards, and enhanced coverage of social and economic sustainability * Innovative approaches and techniques for reaching geoenvironmental sustainability * More detail on treatment technologies, both in situ and ex situ * Discussion on the mitigation of geodisasters * Additional sections to discuss sustainability assessment protocols * Updated information on models for prediction of contaminant behavior The authors explore the technologies that take into account targets, exposure routes (if applicable), future land use, acceptable risks, legislation, and resultant emissions/discharges in establishing the criteria and tools for evaluating technologies and protocols for environmental management of the impacted land.They then discuss how to choose the correct ones to use in different situations to protect the quality and health of natural resource and capital of the geoenvironment and ensure that these geoenvironmental natural resources and capital remain available for future generations and to develop innovative and sustainable techniques to make land more stable and safer.

[Table of Contents]
 
Preface to the First Edition                       xvii
Preface to the Second Edition                      xxi
Authors                                            xxiii
1 Geoenvironment Management and Sustainability     1    (30)
  1.1 Introduction                                 1    (3)
    1.1.1 Impacts on the Geoenvironment            2    (1)
    1.1.2 Geoenvironment Impacts from Natural      3    (1)
    Events and Disasters
    1.1.3 Anthropogenic Forces and Impacts on      3    (1)
    Geoenvironment
  1.2 Geoenvironment, Ecosystems, and Resources    4    (2)
    1.2.1 Ecozones and Ecosystems                  5    (1)
    1.2.2 Natural Resources and Biodiversity in    6    (1)
    the Geoenvironment
  1.3 Geoenvironment Sustainability                6    (12)
    1.3.1 Geoenvironment as a Natural Resource     7    (2)
    Base
    1.3.2 Impacts on the Geoenvironment            9    (4)
      1.3.2.1 Impacts due to Population Growth     9    (2)
      1.3.2.2 Impacts from Natural Resource        11   (2)
      Exploitation
    1.3.3 Stressors and Sources                    13   (5)
      1.3.3.1 Natural Stressor Sources and         15   (1)
      Stressors
      1.3.3.2 Anthropogenic Stressor Sources       15   (3)
      and Stressors
  1.4 Geoenvironment Impacts on Soil and Water     18   (6)
  Resources
    1.4.1 Impacts on Land Mass and Soil            19   (1)
      1.4.1.1 Soil Functionality and Indicators    19   (1)
    1.4.2 Impacts on Water and Water Resources     20   (4)
  1.5 Sustainability                               24   (3)
    1.5.1 Renewable and Nonrenewable               25   (1)
    Geoenvironment Natural Resources
    1.5.2 4Rs and Beyond                           26   (1)
  1.6 Concluding Remarks                           27   (2)
  References                                       29   (2)
2 Stressors and Soil Contamination                 31   (42)
  2.1 Introduction                                 31   (1)
  2.2 Stressors and Impacts                        31   (6)
    2.2.1 Stressor Impacts on Soils                32   (3)
      2.2.1.1 Hydraulic                            32   (1)
      2.2.1.2 Mechanical                           33   (1)
      2.2.1.3 Thermal                              33   (1)
      2.2.1.4 Chemical                             34   (1)
      2.2.1.5 Geochemical                          34   (1)
      2.2.1.6 Biologically Mediated                34   (1)
    2.2.2 Soil Contamination from Chemical         35   (2)
    Stressors
  2.3 Contamination and Geoenvironmental Impacts   37   (8)
    2.3.1 Reference Frame                          38   (1)
    2.3.2 Characterization of Geoenvironmental     39   (2)
    Impacts
    2.3.3 Identifying and Assessing for Impact     41   (2)
    on the Geoenvironment
      2.3.3.1 Stressor Sources                     41   (1)
      2.3.3.2 Nature of Impacts                    41   (2)
    2.3.4 Man-Made and Natural Combinations        43   (2)
  2.4 Wastes, Contaminants, and Threats            45   (7)
    2.4.1 Inorganic Contaminants                   46   (4)
      2.4.1.1 Arsenic (As)                         46   (1)
      2.4.1.2 Cadmium (Cd)                         47   (1)
      2.4.1.3 Chromium (Cr)                        47   (1)
      2.4.1.4 Copper (Cu)                          48   (1)
      2.4.1.5 Lead (Pb)                            48   (1)
      2.4.1.6 Nickel (Ni)                          49   (1)
      2.4.1.7 Zinc (Zn)                            49   (1)
    2.4.2 Organic Chemical Contaminants            50   (2)
      2.4.2.1 Persistent Organic Chemical          52   (1)
      Pollutants
  2.5 Surface and Subsurface Soils                 52   (9)
    2.5.1 Soil as a Resource Material              52   (1)
    2.5.2 Nature of Soils                          53   (3)
    2.5.3 Soil Composition                         56   (1)
      2.5.3.1 Primary Minerals                     56   (1)
      2.5.3.2 Secondary Minerals                   56   (1)
      2.5.3.3 Soil Organic Matter                  56   (1)
      2.5.3.4 Oxides and Hydrous Oxides            56   (1)
      2.5.3.5 Carbonates and Sulfates              57   (1)
    2.5.4 Soil Properties Pertinent to             57   (3)
    Contaminant Transport and Fate
      2.5.4.1 Specific Surface Area and Cation     58   (2)
      Exchange Capacity
    2.5.5 Surface Properties                       60   (1)
  2.6 Contaminant Transport and Land               61   (6)
  Contamination
    2.6.1 Mechanisms of Interaction of Heavy       61   (2)
    Metal Contaminants in Soil
    2.6.2 Chemically Reactive Groups of Organic    63   (2)
    Chemical Contaminants
    2.6.3 Partitioning of Contaminants and         65   (2)
    Partition Coefficients
    2.6.4 Predicting Contaminant Transport         67   (1)
  2.7 Geoenvironmental Land Management             67   (2)
  2.8 Concluding Remarks                           69   (1)
  References                                       70   (3)
3 Sustainable Water Management                     73   (36)
  3.1 Introduction                                 73   (1)
    3.1.1 Geoenvironment Sustainable Water         73   (1)
    Management
      3.1.1.1 Water Availability and Quality       74   (1)
  3.2 Uses of Water and Its Importance             74   (5)
    3.2.1 Hydrological Cycle                       75   (2)
      3.2.1.1 Human Interference on                76   (1)
      Infiltration and Runoff
    3.2.2 Harvesting of Groundwater                77   (2)
      3.2.2.1 Excessive Groundwater Abstraction    78   (1)
      and Land Subsidence
      3.2.2.2 Uses of Water                        78   (1)
  3.3 Water Quality Characterization and           79   (10)
  Management
    3.3.1 Classes of Contaminants                  79   (4)
    Characterizing Chemical Stressors
    3.3.2 Monitoring of Water Quality              83   (6)
      3.3.2.1 Remote Sensing                       86   (2)
      3.3.2.2 Biomonitoring                        88   (1)
  3.4 Sustainable Water Treatment and Management   89   (15)
    3.4.1 Techniques for Soil and Groundwater      90   (11)
    Treatment
      3.4.1.1 Isolation and Containment            90   (1)
      3.4.1.2 Extraction Treatment Techniques      91   (2)
      3.4.1.3 Electrokinetic Applications          93   (1)
      3.4.1.4 Natural Attenuation                  93   (2)
      3.4.1.5 Biostimulation                       95   (1)
      3.4.1.6 Bioaugmentation                      95   (1)
      3.4.1.7 Enhanced Natural Attenuation         96   (1)
      3.4.1.8 In Situ Reactive                     96   (1)
      Regions裕reatment Zones
      3.4.1.9 Permeable Reactive Barriers          97   (2)
      3.4.1.10 Ex Situ Processes                   99   (2)
    3.4.2 Groundwater and Water Management         101  (9)
      3.4.2.1 Evaluation of the Sustainability     102  (2)
      of Remediation Alternatives
  3.5 Concluding Remarks                           104  (1)
  References                                       105  (4)
4 Industrial Ecology and the Geoenvironment        109  (30)
  4.1 Introduction                                 109  (1)
  4.2 Concept of Industrial Ecology                110  (3)
    4.2.1 Geoenvironmental Life Cycle Assessment   110  (2)
    4.2.2 Geoenvironment Impacts and               112  (1)
    Sustainability
  4.3 Upstream, Midstream, and Downstream          113  (2)
  Industries
  4.4 Mineral Mining and Processing Downstream     115  (7)
  Industries
    4.4.1 Metallurgical Industries                 115  (3)
      4.4.1.1 Metal Fabrication and Processing     116  (2)
    4.4.2 Nonmetal Mineral Resources Processing    118  (2)
    4.4.3 Land Environment Impacts and             120  (2)
    Sustainability Indicators
  4.5 Agroprocessing Industries                    122  (5)
    4.5.1 Leather Tanning Industry                 124  (1)
    4.5.2 Pulp and Paper Industry                  125  (1)
    4.5.3 Palm Oil Industries                      126  (1)
    4.5.4 Land Environment Impact and              127  (1)
    Sustainability Indicators
  4.6 Petrochemical and Chemical Industries        127  (2)
    4.6.1 Petrochemical Industries                 127  (1)
    4.6.2 Chemical Industries                      128  (1)
      4.6.2.1 Stressors and Impacts on             129  (1)
      Geoenvironment
    4.6.3 Land Environment Impacts and             129  (1)
    Sustainability Indicators
  4.7 Service Industries                           129  (1)
    4.7.1 Hospital Wastes and the Geoenvironment   130  (1)
  4.8 Energy Production and the Geoenvironment     130  (3)
    4.8.1 Fossil Fuel Energy Production            130  (1)
      4.8.1.1 Geoenvironment Stressors             131  (1)
    4.8.2 Nuclear Energy                           131  (2)
    4.8.3 Alternative Energy Sources and the       133  (1)
    Geoenvironment
  4.9 Contaminating Discharges and Wastes          133  (3)
    4.9.1 Physicochemical Properties and           135  (5)
    Processes
      4.9.1.1 Solubility                           135  (1)
      4.9.1.2 Partition Coefficients               135  (1)
      4.9.1.3 Vapor Pressure                       136  (1)
  4.10 Concluding Remarks                          136  (2)
  References                                       138  (1)
5 Natural Resources Extraction: Stressors and      139  (38)
Impact Management
  5.1 Introduction                                 139  (1)
  5.2 Stressors and Impacts                        140  (9)
    5.2.1 Mining-Related Activities                140  (1)
    5.2.2 Biohydrometallurgical Processes          141  (3)
    5.2.3 Underground In Situ Hydrocarbon          144  (1)
    Extraction
    5.2.4 Sulfide Minerals and Acidic Leachates    145  (3)
      5.2.4.1 Acid Mine Drainage                   145  (2)
      5.2.4.2 Arsenic Release                      147  (1)
    5.2.5 Sustainability and Resource              148  (1)
    Exploitation
  5.3 Resource Extraction and Stressor Impacts     149  (7)
    5.3.1 Mining-Related Industries                150  (5)
      5.3.1.1 Pit Mining                           150  (1)
      5.3.1.2 Discharges from Beneficiation and    150  (2)
      Processing: Stressor Sources
      5.3.1.3 Solid Waste Materials and            152  (2)
      Stressors
      5.3.1.4 Liquid Waste Streams, Discharge,     154  (1)
      and Stressors
    5.3.2 Underground In Situ Hydrocarbon          155  (1)
    Extraction
      5.3.2.1 Fluid Usage and Stressors            155  (1)
  5.4 Tailings Discharges                          156  (6)
    5.4.1 Containment of Tailings                  156  (4)
    5.4.2 Nature of Contained Slurry Tailings      160  (2)
  5.5 Geoenvironment Impacts and Management        162  (10)
    5.5.1 Geoenvironmental Inventory and Land      162  (2)
    Use
    5.5.2 Acid Mine Drainage Impact Mitigation     164  (4)
      5.5.2.1 Acid Mine Drainage Management        165  (1)
      5.5.2.2 Wetlands                             166  (1)
      5.5.2.3 Biosorption                          167  (1)
    5.5.3 Slurry Tailings Ponds Impact             168  (4)
    Management
  5.6 Concluding Remarks                           172  (1)
    5.6.1 Mining Activities                        172  (1)
    5.6.2 Contaminated Water Management            172  (1)
    5.6.3 Tailings Discharge and Mine Closure      173  (1)
  References                                       173  (4)
6 Agricultural-Based Food Production               177  (42)
Geoenvironment Stressors
  6.1 Introduction                                 177  (2)
    6.1.1 Food Production                          177  (1)
    6.1.2 Geoenvironment Engineering:              178  (1)
    Sustainable Issues
  6.2 Land Use for Food Production                 179  (2)
  6.3 Stressor Impacts on Water and Soil           181  (7)
    6.3.1 Water Utilization                        181  (1)
    6.3.2 Soil and Water Quality Stressors         182  (6)
      6.3.2.1 Chemical Soil Nutrients              182  (3)
      6.3.2.2 Pesticides                           185  (3)
  6.4 Food Production Stressor Impacts             188  (3)
    6.4.1 Impact on Health                         189  (1)
    6.4.2 Impact on Biodiversity                   189  (2)
  6.5 Managing Geoenvironment Stressor Impacts     191  (11)
    6.5.1 Examples of Practices to Reduce          191  (4)
    Stressor Impacts
      6.5.1.1 Soil Degradation                     191  (1)
      6.5.1.2 Soil Erosion                         192  (1)
      6.5.1.3 Integrated Crop Management           192  (1)
      6.5.1.4 Water Quality                        193  (1)
      6.5.1.5 Source Control                       194  (1)
    6.5.2 Impact of Soil Additives                 195  (2)
    6.5.3 Mitigating Manure Treatment              197  (5)
    Stressors' Impacts
      6.5.3.1 Aerobic Composting                   197  (1)
      6.5.3.2 Anaerobic Digestion                  198  (1)
      6.5.3.3 Wetlands                             199  (1)
      6.5.3.4 Integrated Manure Treatment          199  (3)
  6.6 Tools for Evaluation of Geoenviroment        202  (8)
  Impacts from Farming Stressor Sources
    6.6.1 Agricultural Sustainability              202  (2)
    6.6.2 Development of Analytical Tools          204  (3)
    6.6.3 Indicators of Agroecosystem              207  (3)
    Sustainability
  6.7 Concluding Remarks                           210  (1)
  References                                       211  (8)
7 Urbanization and the Geoenvironment              219  (46)
  7.1 Introduction                                 219  (1)
  7.2 Land Uses by Urbanization                    220  (1)
  7.3 Impact of Urbanization on WEHAB              221  (12)
    7.3.1 Impact on Water                          221  (2)
    7.3.2 Effect of Traffic and Energy Use         223  (2)
    7.3.3 Implications on Health                   225  (1)
    7.3.4 Impact of Land Use                       225  (1)
    7.3.5 Impact of Urban Waste Disposal           226  (6)
    7.3.6 Greenhouse Gases                         232  (1)
    7.3.7 Impact on Ecosystem Biodiversity         232  (1)
  7.4 Impact Avoidance and Risk Minimization       233  (13)
    7.4.1 Waste Management                         233  (7)
      7.4.1.1 Contamination Management and         233  (2)
      Prevention
      7.4.1.2 Waste Reduction                      235  (2)
      7.4.1.3 Recycling                            237  (3)
    7.4.2 Water Resources Management               240  (1)
    7.4.3 Reduction in Energy Usage, Ozone         241  (1)
    Depletion, and Greenhouse Gases
    7.4.4 Minimizing Impact on Biodiversity        242  (1)
    7.4.5 Altering Transportation                  242  (1)
    7.4.6 Brownfield Redevelopment                 242  (2)
    7.4.7 Sustainability Indicators for            244  (2)
    Urbanization
  7.5 Mitigation and Remediation of Impacts        246  (14)
    7.5.1 Mitigation of Impact of Wastes           246  (8)
      7.5.1.1 Fresh Kills Urban Dump, New York     247  (1)
      City, New York, USA
      7.5.1.2 Vertical Barriers and Containment    248  (1)
      7.5.1.3 Excavation                           249  (1)
      7.5.1.4 Landfill Bioreactor                  249  (2)
      7.5.1.5 Natural Attenuation                  251  (3)
    7.5.2 Remediation of Urban Sites               254  (11)
      7.5.2.1Case Study of a Sustainable Urban    259  (1)
      Area
  7.6 Concluding Remarks                           260  (1)
  References                                       260  (5)
8 Coastal Marine Environment Sustainability        265  (42)
  8.1 Introduction                                 265  (1)
  8.2 Coastal Marine Environment and Impacts       265  (6)
    8.2.1 Geosphere and Hydrosphere Coastal        265  (1)
    Marine Environment
    8.2.2 Sedimentation                            266  (1)
    8.2.3 Eutrophication                           266  (1)
    8.2.4 Food Chain and Biological                267  (1)
    Concentration
    8.2.5 Contamination of Sediments               268  (4)
      8.2.5.1 Some Case Studies of Sediment        269  (1)
      Contamination
      8.2.5.2 Sediment Quality Criteria            270  (1)
  8.3 London Convention and Protocol               271  (1)
  8.4 Quality of Marine Sediments                  272  (15)
    8.4.1 Standards and Guidelines                 273  (1)
      8.4.1.1 Guidelines                           273  (1)
      8.4.1.2 Chemicals                            273  (1)
    8.4.2 Background and Bioconcentration          273  (3)
      8.4.2.1 Background Concentration             273  (3)
    8.4.3 Sulfide and Its Effects on Marine Life   276  (2)
      8.4.3.1 Toxic Sulfide                        276  (2)
      8.4.3.2 Guidelines for Sulfide for           278  (1)
      Surface Water and Sediments
    8.4.4 Connecting Problems of Geoenvironment    278  (3)
    and Bioenvironment
    8.4.5 Heavy Metals                             281  (5)
      8.4.5.1 Profile of Heavy Metal               282  (3)
      Concentration
      8.4.5.2 Minamata Disease                     285  (1)
    8.4.6 Organic Chemical Contaminants            286  (1)
      8.4.6.1 Organotins                           286  (1)
      8.4.6.2 Chlorinated Organic                  286  (1)
      Microcontaminants
  8.5 Rehabilitation of Coastal Marine             287  (10)
  Environment
    8.5.1 Removal of Contaminated Suspended        291  (2)
    Solids
      8.5.1.1 Confined Sea Areas                   291  (1)
      8.5.1.2 Large Bodies of Water                292  (1)
      8.5.1.3 Continuous Removal of Suspended      292  (1)
      Solids
    8.5.2 Sand Capping                             293  (2)
    8.5.3 Removal of Contaminated Sediments by     295  (1)
    Dredging
      8.5.3.1 Dredging                             295  (1)
      8.5.3.2 Treatment of Dredged Sediments       295  (1)
    8.5.4 Removal of Contaminated Sediments by     296  (1)
    Resuspension
  8.6 Creation of a Natural Purification System    297  (2)
    8.6.1 Creation of Sand Beaches and Tidal       297  (1)
    Flats
    8.6.2 Creation of Seaweed Swards               297  (2)
  8.7 Sea Disposal of Waste                        299  (1)
  8.8 Coastal Erosion                              300  (2)
  8.9 Concluding Remarks                           302  (1)
  References                                       303  (4)
9 Contaminants and Land Environment                307  (46)
Sustainability Indicators
  9.1 Introduction                                 307  (1)
  9.2 Indicators                                   308  (6)
    9.2.1 Nature of Indicators                     308  (3)
    9.2.2 Contaminants and Geoenvironment          311  (1)
    Indicators
    9.2.3 Prescribing Indicators                   311  (3)
  9.3 Assessment of Interaction Impacts            314  (5)
    9.3.1 Sustainability Concerns                  314  (1)
    9.3.2 Surface Discharge: Hydrological          315  (2)
    Drainage, Spills, and Dumping
    9.3.3 Subsurface Discharges                    317  (2)
  9.4 Contaminant Transport and Fate               319  (9)
    9.4.1 Analytical and Predictive Tools          319  (3)
    9.4.2 Basic Elements of Interactions           322  (1)
    between Dissolved Solutes and Soil Fractions
    9.4.3 Elements of Abiotic Reactions between    323  (2)
    Organic Chemicals and Soil Fractions
    9.4.4 Reactions in Porewater                   325  (3)
  9.5 Surface Complexation and Partitioning        328  (7)
    9.5.1 Partitioning of Inorganic Contaminants   328  (3)
    9.5.2 Organic Chemical Contaminants            331  (4)
  9.6 Persistence and Fate                         335  (4)
    9.6.1 Biotransformation and Degradation of     336  (3)
    Organic Chemicals and Heavy Metals
      9.6.1.1 Alkanes, Alkenes, and Cycloalkanes   338  (1)
      9.6.1.2 Polycyclic, Polynuclear Aromatic     338  (1)
      Hydrocarbons
      9.6.1.3 Benzene, Toluene, Ethylbenzene,      338  (1)
      and Xylene
      9.6.1.4 Methyl Tert-Butyl Ether              338  (1)
      9.6.1.5 Halogenated Aliphatic and            339  (1)
      Aromatic Compounds
      9.6.1.6 Heavy Metals                         339  (1)
  9.7 Prediction of Transport and Fate of          339  (9)
  Contaminants
    9.7.1 Mass Transport                           340  (4)
    9.7.2 Transport Prediction                     344  (2)
      9.7.2.1 Chemical Reactions and Transport     345  (1)
      Predictions
    9.7.3 Geochemical Speciation and Transport     346  (2)
    Predictions
  9.8 Concluding Remarks                           348  (1)
  References                                       349  (4)
10 Geoenvironment Impact Mitigation and            353  (50)
Management
  10.1 Introduction                                353  (1)
    10.1.1 Geoenvironmental Impacts                353  (1)
      10.1.1.1 Types of Stressors                  353  (1)
      10.1.1.2 Impact Mitigation and Management    353  (1)
  10.2 Site Functionality and Restoration          354  (3)
    10.2.1 Site Functionality                      355  (1)
      10.2.1.1 Choice and Use of Attributes        355  (1)
    10.2.2 Site Restoration                        356  (1)
  10.3 Stressor Impacts and Mitigation             357  (3)
    10.3.1 Geo-Disaster Mitigation and             357  (4)
    Protection
      10.3.1.1 Naturally Occurring Events          358  (1)
      10.3.1.2 Anthropogenic Actions               359  (1)
  10.4 Chemical Stressors: Contaminants            360  (1)
  10.5 Soils for Contaminant Impact Mitigation     361  (11)
  and Management
    10.5.1 Physical and Mechanical Properties      362  (6)
      10.5.1.1 Soil Microstructure Controls on     363  (4)
      Hydraulic Transmission
      10.5.1.2 Microstructure, Wetted Surfaces,    367  (1)
      and Transport Properties
    10.5.2 Chemical Properties                     368  (3)
      10.5.2.1 Sorption                            368  (1)
      10.5.2.2 Cation Exchange                     368  (1)
      10.5.2.3 Solubility and Precipitation        369  (2)
      10.5.2.4 Speciation and Complexation         371  (1)
    10.5.3 Biological Properties                   371  (1)
      10.5.3.1 Protozoa                            371  (1)
      10.5.3.2 Fungi                               371  (1)
      10.5.3.3 Algae                               372  (1)
      10.5.3.4 Viruses                             372  (1)
      10.5.3.5 Bacteria                            372  (1)
  10.6 Natural Attenuation Capability of Soils     372  (9)
    10.6.1 Natural Attenuation by Dilution and     374  (2)
    Retention
      10.6.1.1 Dilution and Retention              374  (2)
    10.6.2 Biodegradation and Biotransformation    376  (5)
      10.6.2.1 Petroleum Hydrocarbons: Alkanes,    377  (1)
      Alkenes, and Cycloalkanes
      10.6.2.2 Gasoline Components BTEX and MTBE   378  (1)
      10.6.2.3 Polycyclic Aromatic Hydrocarbons    378  (1)
      10.6.2.4 Halogenated Aliphatic and           378  (1)
      Aromatic Compounds
      10.6.2.5 Metals                              379  (1)
      10.6.2.6 Oxidation由eduction Reactions       380  (1)
  10.7 Natural Attenuation and Impact Management   381  (7)
    10.7.1 Enhancement of Natural Attenuation      383  (2)
    Capability
      10.7.1.1 Soil Buffering Capacity             383  (1)
      Manipulation
      10.7.1.2 Biostimulation and                  384  (1)
      Bioaugmentation
      10.7.1.3 Biochemical and Biogeochemical      384  (1)
      Aids
    10.7.2 NA Treatment Zones for Impact           385  (3)
    Mitigation
      10.7.2.1 Permeable Reactive Barriers and     386  (2)
      NA
  10.8 Lines of Evidence                           388  (4)
    10.8.1 Organic Chemical Compounds              389  (1)
    10.8.2 Metals                                  390  (2)
  10.9 Evidence of Success                         392  (2)
  10.10 Engineered Mitigation佑ontrol Systems      394  (3)
    10.10.1 Remediation as Control柚anagement      396  (1)
  10.11 Concluding Remarks                         397  (3)
  References                                       400  (3)
11 Remediation and Management of Contaminated      403  (38)
Soil
  11.1 Introduction                                403  (1)
  11.2 Physical Remediation Technologies           404  (2)
    11.2.1 Isolation                               404  (1)
    11.2.2 Confined Disposal                       405  (1)
  11.3 Extraction Processes                        406  (5)
    11.3.1 Physical Separation                     406  (1)
    11.3.2 Soil Vapor Extraction                   406  (1)
    11.3.3 Fracturing                              407  (1)
    11.3.4 Soil Flushing                           408  (1)
    11.3.5 Soil Washing                            409  (2)
  11.4 Chemical/Thermal Remediation                411  (9)
    11.4.1 Oxidation                               411  (1)
    11.4.2 Nanoremediation                         412  (1)
    11.4.3 Electrokinetic Remediation              413  (1)
    11.4.4 Solidification/Stabilization            414  (2)
    11.4.5 Vitrification                           416  (2)
    11.4.6 Incineration                            418  (1)
    11.4.7 Thermal Extraction                      419  (1)
  11.5 Biological Remediation                      420  (8)
    11.5.1 Slurry Reactors                         420  (1)
    11.5.2 Landfarming                             421  (2)
    11.5.3 Composting                              423  (1)
    11.5.4 Bioleaching                             424  (1)
    11.5.5 Bioconversion Processes                 425  (1)
    11.5.6 Phytoremediation                        425  (1)
    11.5.7 In Situ Bioremediation                  426  (1)
    11.5.8 Bioventing                              427  (1)
  11.6 Comparison between Treatment Technologies   428  (9)
    11.6.1 Treatment Technologies Overview         428  (2)
    11.6.2 Design of a Remediation Process         430  (3)
    11.6.3 Case Study Using a Sustainability       433  (8)
    Approach
      11.6.3.1 Case Study for a                    434  (3)
      Benzene-Contaminated Site
  11.7 Concluding Remarks                          437  (1)
  References                                       437  (4)
12 Sustainable Ground Improvement Technique for    441  (22)
Geo-Disaster Mitigation
  12.1 Introduction                                441  (1)
  12.2 Soil Origin and Stability                   441  (3)
    12.2.1 Soft Soils and Stability                443  (1)
    12.2.2 Soft Soil Engineering and Ground        443  (1)
    Improvement
  12.3 Carbonate Diagenesis: Carbonate as a        444  (7)
  Cementing Agent
    12.3.1 Definition of Carbonate Diagenesis      444  (1)
    12.3.2 Origin and Fate of Carbonates           444  (2)
      12.3.2.1 Sea Bottoms and Ocean Floors        444  (1)
      12.3.2.2 Coral Reef and Shells in Coastal    445  (1)
      Areas
      12.3.2.3 Microbially Induced Carbonates      445  (1)
    12.3.3 Formation of Sedimentary Rock due to    446  (2)
    Carbonate Diagenesis
    12.3.4 Formations of Carbonate Nodules and     448  (1)
    Sandstones
    12.3.5 Calcirudite                             449  (1)
    12.3.6 Carbonate Diagenesis Summary            450  (1)
      12.3.6.1 The Case for Using Diagenetic       450  (1)
      Process in Ground Improvement
  12.4 Artificial Diagenesis                       451  (2)
    12.4.1 Microbes                                452  (1)
    12.4.2 Ureolytic Bacteria                      452  (1)
    12.4.3 Chemical Reactions in Artificial        452  (2)
    Diagenesis
      12.4.3.1 Urease Activity                     452  (1)
      12.4.3.2 Carbonate Precipitation             453  (1)
  12.5 Definition and Measurement of Carbonate     453  (1)
  Content
  12.6 Artificial Diagenesis for Geo-Disaster      454  (5)
  Mitigation
    12.6.1 Injection of Microbes and Reactive      454  (1)
    Solution
    12.6.2 Increased Strength due to Artificial    455  (4)
    Diagenesis
      12.6.2.1 Unconfined Compressive Strength     455  (1)
      12.6.2.2 Triaxial Compressive Strength       456  (2)
      12.6.2.3 Cone Penetration Resistance         458  (1)
    12.6.3 Concepts in Design                      459  (1)
  12.7 Concluding Remarks                          459  (1)
  References                                       460  (3)
13 Sustainable Geoenvironmental Engineering        463  (44)
Practice
  13.1 Introduction                                463  (1)
    13.1.1 Undeniable Facts                        463  (1)
    13.1.2 Geotechnical to Geoenvironmental        464  (1)
    Engineering Practice
  13.2 Unsustainable Actions and Events            464  (4)
    13.2.1 Accidents and Unplanned Events          465  (1)
    13.2.2 Wastes and Discharges                   466  (2)
  13.3 Renewable Geoenvironment Natural            468  (7)
  Resources
    13.3.1 Sustainability of Renewable             469  (1)
    Nonliving Natural Resources
    13.3.2 Geoenvironmental Management of Soil     470  (5)
    and Water Resources
      13.3.2.1 Adverse Stressor Impacts            471  (1)
      13.3.2.2 Management for Sustainability       472  (2)
      Goals
      13.3.2.3 Protection of Soil and Water        474  (1)
      Resources
  13.4 Water and Soil Quality Indicators           475  (4)
    13.4.1 Quality and Index                       475  (4)
      13.4.1.1 Example of SQI Development          476  (2)
      13.4.1.2 Water Quality Index WQI             478  (1)
  13.5 Sustainability Practice Examples            479  (13)
    13.5.1 Rehabilitation of Airport Land          479  (2)
      13.5.1.1 Sustainability Indicators:          480  (1)
      Observations and Comments
    13.5.2 Sustainable Mining Land Conversion      481  (2)
      13.5.2.1 Sustainability Indicators:          483  (1)
      Observations and Comments
    13.5.3 Agriculture Sustainability Study        483  (2)
      13.5.3.1 Sustainability Indicators:          485  (1)
      Observations and Comments
    13.5.4 Petroleum Oil Well Redevelopment        485  (2)
      13.5.4.1 Sustainability Indicators:          487  (1)
      Observations and Comments
    13.5.5 Mining and Geoenvironmental             487  (3)
    Sustainability
      13.5.5.1 Sustainability Indicators:          490  (1)
      Observations and Comments
    13.5.6 Organic Urban Waste Management in       490  (2)
    Europe
    13.5.7 Sediment Reuse: Orion Project, Port     492  (1)
    of New York and New Jersey
  13.6 A Case Study Scheme for Sustainable         492  (9)
  Geoenvironment Practice: Remediation of
  Cesium-Contaminated Surface Soils
    13.6.1 Introduction and Problem Setting        492  (1)
    13.6.2 Rehabilitation Schemes                  493  (1)
    13.6.3 Segregation of Particles in Water       494  (3)
    13.6.4 Technological Images                    497  (4)
      13.6.4.1 Demonstration Pilot Tests on        497  (3)
      Contaminated Sediments and Soils
      13.6.4.2 Full-Scale Application              500  (1)
      13.6.4.3 Assessment of Sustainable           500  (1)
      Practice Success
  13.7 Concluding Remarks: Sensible Practice       501  (1)
  for a Sustainable Geoenvironment
  References                                       502  (5)
Index                                              507

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