Efficient adsorption of Mn(Ⅱ) by layered double hydroxides intercalated with diethylenetriaminepentaacetic acid and the mechanistic study

In this study, greatly enhanced Mn(II) adsorption was achieved by as-synthesized diethylenetriaminepentaacetate acid intercalated Mg/Al layered double hydroxides(LDHsDTPA). The adsorption capacity of LDHs-DTPA was 83.5 mg/g, which is much higher than that of LDHs-EDTA(44.4 mg/g), LDHs-Oxalate(21.6 mg/g) and LDHs(28.8 mg/g). The adsorption data of aqueous Mn(II) using LDHs-DTPA could be well described by the pseudosecond order kinetics and Langmuir isotherm model. Thermodynamics study results also showed that the adsorption process of Mn(II) by LDHs-DTPA was exothermic as indicated by the negative ΔH value. Furthermore, based on the structural, morphological and thermostable features, as well as FT-IR and XPS characterizations of LDHs-DTPA and the pristine LDHs, the adsorption mechanism of Mn(II) was proposed. The carboxyl groups of DTPA were proposed to be the main binding sites for Mn(II), and the hydroxyl groups of LDHs also played a minor role in the adsorption process. Among the three common regeneration reagents, 0.1 mol/L Na_2CO_3 was the best for reusing LDHs-DTPA in Mn(II)adsorption. Besides, the Mn(II) adsorption performance could be hindered in the presence of typical inorganic ions, especially cations. Further specific modifications of LDHs-DTPA are suggested to get more selective adsorption of Mn(II) in practical applications.     

The thermal transformation mechanism of chlorinated paraffins: An experimental and density functional theory study

The increasing production and usage of chlorinated paraffins(CPs) correspondently increase the amount of CPs that experience thermal processes. Our previous study revealed that a significant amount of medium-chain chlorinated paraffins(MCCPs), short-chain chlorinated paraffins(SCCPs) as well as aromatic and chlorinated polycyclic aromatic hydrocarbons(Cl-PAHs) were formed synergistically during the thermal decomposition of CP-52(a class of CP products).However, the transformation mechanisms of CP-52 to these compounds are still not very clear.This article presents a mechanistic analysis on the decomposition of CP-52 experimentally and theoretically. It was found that CP-52 initially undergoes dehydrochlorination and carbon chain cleavage and it transformed into chlorinated and unsaturated hydrocarbons. Cyclization and aromatization were the most accessible pathways at low temperatures(200–400°C), both of which produce mostly aromatic hydrocarbons. As the temperature exceeds 400°C, the hydrocarbons could decompose into small molecules, and the subsequent radical-induced reactions become the predominant pathways, leading to the formation of Cl-PAHs. The decomposition of CP-52 was investigated by using density functional theory and calculations demonstrating the feasibility and rationality of PCB and PCN formation from chlorobenzene. The results improve the understanding of the transformation processes from CP-52 to SCCPs and Cl-PAHs as well as provide data for reducing their emissions during thermal-related processes.     

闽江下游不同碳组分及其通量特征

河流连接着地表主要碳库,在全球碳循环中发挥着重要作用.河流水体中不同碳组分的水平输送、水-气界面通量及其比例对认识河流在区域碳循环的作用具有重要意义.2013年11月-2014年10月在闽江下游竹岐水文站连续进行采样,分析水样中c（DIC）（dissolved inorganic carbon,溶解性无机碳）、c（DOC）（dissolved organic carbon,溶解性有机碳）和c（POC）（particulate organic carbon,颗粒性有机碳）,并结合相关参数估算闽江不同碳组分的水平及垂直通量.结果表明:① c（DIC）、c（DOC）、c（POC）分别为230~892、112~209、14~183 μmol/L.②调查期间闽江总碳水平通量达46×1010 g/a,其中,DIC水平通量为29×1010 g/a,占总碳水平通量的63%;POC水平通量为6×1010 g/a,相当于DOC水平通量（11×1010 g/a）的55%.③不同组分的季节变化特征不同,c（DIC）在丰水期较低、枯水期升高,表明DIC输出受流域生态系统的供应限制;各月c（DOC）变化不大,表明流域DOC输出潜力较大;c（POC）在丰水期明显升高,枯水季较低;溶解态碳是河水碳组分的主要部分;年内各月DIC水平通量分配较均匀,有机碳水平通量集中在丰水期.④闽江竹岐水体pCO₂（二氧化碳分压）为1 500~6 400 μatm（1 atm=101 325 Pa）,是大气CO₂的"源",闽江下游水-气界面CO₂垂直通量约为DIC水平通量的2%,闽江下游河流DIC输出以水平输出为主.建议今后进一步开展闽江中典型流域和水域的碳组分调查,加强闽江碳组分输出的控制机制研究.      

1995-2015年江苏省土地利用功能转型特征及其协调性分析

土地利用功能转型可实现土地利用功能协调,是实施区域可持续发展的重要路径。从功能协调角度构建土地利用功能转型分析框架,利用江苏省1995年、2000年、2005年、2010年和2015年5期遥感影像及相关资源利用和社会经济数据,构建三级土地利用功能评价体系,以县域为评价单元,通过三角模型和空间相关分析等方法,定量解析江苏省土地利用功能时空演变特征及其与土地可持续利用目标的协调状况。研究结果显示：（1）研究期内,江苏省土地利用功能总水平提升减慢,其中生产、生活功能不同程度提升,生态功能明显下降。（2）生产、生活功能空间集聚不突出,生态功能的热点、冷点区域呈“Y”型集聚分布。（3）不同功能区功能协调性态势不一,重点开发区和限制开发区可持续发展态势总体良好,优化开发区可持续发展程度较弱并持续恶化。建议江苏省在落实发展蓝图和空间规划的过程中,应优先推进苏南现代化示范区建设,重点实施重点开发区生活功能转型、Ⅰ类限制开发区生产功能转型策略,并严格落实禁止开发区的生态保护责任等差别化管理策略。     

闽三角城市群自然资本损失评估

在快速城镇化进程中,城市群发展在促进区域经济竞争与合作的同时,也在一定程度上造成人地关系矛盾的加剧,生态系统服务水平下降。为了量化城镇化对自然资本产生的变动,揭示人类资源消耗过程对区域生态系统服务的影响机制,以快速城镇化的典型区域——闽三角城市群为例,运用能值分析方法与GIS技术,分析了2000-2015年闽三角城市群可更新资源时空演变特征,城镇化进程中生态环境价值演变规律以及土地转化过程中的自然资本损失。研究结果表明：（1）闽三角城市群可更新资源在时间上呈波动减小趋势,空间上自沿海区域向内陆区域逐渐升高;（2）高环境质量等级中城镇用地面积占比呈显著增加趋势,由0增加到10.63%,人类活动导致区域生态环境价值的损失逐渐上升;（3）城镇化过程中由于城市空间扩张,使部分自然用地与农业用地转化为城镇用地,转化过程造成的自然资本损失总量为1.27×10²² seJ,货币价值超过6.30×10⁹元。研究有助于完善城镇化影响下的生态环境效应研究,为城市群或区域生态环境管理与修复提供决策参考。     

重点煤电基地大气污染物扩散对京津冀的影响

基于排放源清单,采用空气质量模式CAMx模拟现状情景下,鄂尔多斯、宁东与锡林格勒排放污染物扩散对京津冀地区的影响.结合3地区已批复环境影响报告、规划环评与战略环评等污染物排放数据,估算未来情景下3地区能源基地污染物排放对京津冀的影响.结果表明：现状情景下,3地区排放的PM_2.5、SO₂与NO_x对京津冀的贡献浓度范围分别为0.079~1.134,0.012~0.633,0.008~0.852μg/m³,冬季对京津冀地区的影响要高于夏季,对京津冀地区冬季的平均贡献浓度值为0.710,0.339与0.413μg/m³,影响较大的京津冀城市为衡水市、石家庄市、邢台市、邯郸市与保定市;未来情景下3地区能源基地排放的PM_2.5、SO₂与NO_x对京津冀城市浓度贡献范围分别为0.049~0.773,0.003~0.176,0.008~0.731μg/m³,冬季平均贡献浓度值为0.475,0.096与0.357μg/m³.     

京津冀一次重污染过程的成因和来源

2016年12月16~21日,京津冀地区经历了一次大范围重污染过程.本文基于空气质量监测资料及实况天气图分析了此次极端区域重污染事件的天气成因,并利用嵌套网格空气质量预报模式（NAQPMS）对京津冀主要城市PM_2.5污染来源进行定量解析.结果表明：污染前中期500hPa高空为偏西气流伴空中回暖,后期转槽前偏南气流增温增湿明显;对应地面气压逐渐降低,辐合不断增强;垂直方向上,逆温层不断抬升加厚,中低层暖平流明显,风垂直切变小;大气长时间处于极度静稳状态也是造成此次重污染过程的天气因素.污染期间,京津冀各主要城市PM_2.5污染本地贡献占40%~60%;北京市PM_2.5本地贡献为48%,其中16~17日北京市主要受沿太行山东侧的西南向输送通道（邯郸-邢台-石家庄-保定-北京）影响,其后风速减小,北京本地及周边城市贡献增大.     

改性生物质电厂灰钝化修复南方镉污染土壤及其长效性研究

选取我国南方生物质发电厂的灰渣为原料,经物理和化学改性制成重金属钝化剂,针对我国南方重金属Cd污染的土壤开展钝化修复研究.底灰中Cd等重金属含量明显低于其对应的飞灰,这是选择底灰作原料的重要原因.用其制备的BFA型钝化剂在水中对Cd的吸附量可达16mg/g以上.室内盆栽试验中,添加土壤干重1%的钝化剂,第一季稻米Cd含量降低80%以上,从超标2.8倍降至达标;第二季小麦籽粒Cd降低70%,从超标0.9倍降至达标.在我国南方Cd重度污染的农田中开展的原位修复试验表明,添加1%的钝化剂,稻米和小麦籽粒中Cd降低70%~90%,其中稻米Cd持续降低,2017年降低率相较2016年继续提升10%~20%,最终从超标20倍降至达标;Ni降低60%以上,且保留有益的Cu、Zn元素不受明显影响;此BFA型钝化剂还能促进作物生长,第一季稻米产量提高40%~60%,第二季仍有一定的增长效果.综合安全性考虑,我国南方生物质电厂的灰渣重金属含量很低,经过改性加工可制成安全高效的重金属钝化剂.可为钝化修复我国南方重金属污染农田提供一种经济有效的方法,也为现阶段难以处置的灰渣提供一个重要的利用途径.     

UV和UV/H2O2工艺对水中二嗪磷的降解

在低压汞灯（LPUV,253.7nm）光照条件下,研究了过氧化氢（H₂O₂）加入量对二嗪磷降解动力学、产物生成和降解途径的影响规律与作用机理.结果表明,二嗪磷水溶液在单独UV和UV/H₂O₂工艺中的降解反应均符合准一级反应动力学,且反应速率常数（k）随H₂O₂加入量的增加而增大,H₂O₂加入量为0,5,10mg/L时的k分别为0.0234,0.0301,0.0341min-1.在UV光照处理条件下,二嗪磷水溶液中的溶解性有机碳（DOC）随H₂O₂加入量的增加而降低,但其矿化度均相对较低（光照120min时的DOC去除率均低于20%）.此外,UV光照处理时,H₂O₂的加入对二嗪磷光氧化降解产物的种类及生成量均存在显著影响.二嗪磷水溶液单独UV光照处理60min时检出了8种中间/降解产物,但经UV/H₂O₂工艺处理60min时仅检出了6种中间/降解产物,且不同H₂O₂加入量时的光氧化降解产物生成量或浓度及随UV光照处理时间的变化幅度与趋势均存在较大程度的差别.基于二嗪磷及其降解产物的定性、（半）定量分析结果,提出了二嗪磷水溶液在单独UV和UV/H₂O₂工艺中的降解途径与机理.