矿物超细颗粒的形成机制、结构特征及其环境行为和效应

矿物超细颗粒在自然环境中普遍存在,具有独特的环境行为和效应,对元素地球化学循环、污染物迁移转化和生态环境演变等有重要影响.矿物超细颗粒的环境行为和效应与其形成过程和结构特征密切相关.综述了物理、化学和生物过程驱动的矿物超细颗粒的形成机制,介绍了用于表征矿物超细颗粒结构特征的显微镜、光谱、质谱和同步辐射技术,分析了矿物超细颗粒在环境中的迁移转化及其与污染物的吸附、氧化还原和催化转化作用,总结了矿物超细颗粒的食物链积累、生物和生态毒性等环境效应,并对颗粒结晶路径、风险管控和微纳界面调控等重要研究方向进行了展望.超细颗粒是连接微观物质与宏观矿物晶体之间的桥梁,全面认识复杂基质中矿物颗粒的环境属性及其与污染物的微观作用机制,有助于指导矿物超细颗粒在环境污染修复中的应用,从而优化功能材料的设计,促进绿色低碳纳米技术的发展.     

A novel biosorbent: characterization of the spent mushroom compost and its application for removal of heavy metals

The spent mushroom compost of Lentinus edodes was used as a biosorbent for adsorbing cadmium, lead and chromium from solutions under batch conditions for the first time. Titration of the biomass revealed that it contained at least three types of functional groups. The Fourier transform infrared spectrometry showed that the carboxyl, phosphoryl, phenolic groups were the main groups. The simulated values of pK, and molar quantity were 5.00 and 0.44 mmol/g, 7.32 and 1.38 mmol/g, 10.45 and 1.44 mmol/g, respectively. The biosorption ability increased with pH in acid condition. When 10 mg/L biomass dosage was added in, there was no significant increment of metal uptake. The maximum uptake estimated with the Langmiur isotherm model were 833.33 mg/g for Cd（ Ⅱ ）, 1000.00 mg/g for Pb（ Ⅱ ） and 44.44 mg/g for Cr（ Ⅲ ）, respectively. All the results showed that vast potential sorption capacity was existed in the biomass for adsorbing these three kinds of metals studied.     

镁铁复合絮凝剂的表征及应用研究

以FeSO4、MgO和H2SO4为原料,制备了新型镁铁复合絮凝剂(PFMS),考察了PFMS的结构和Fe(Ⅲ)分布形态,为了考察自制PFMS、自制聚合硫酸铁(PFS)与工业PFS产品的絮凝性能差别,选择高岭土模拟浊度废水、直接耐晒黑G模拟染料废水和焦化废水生化出水,分别进行了去除浊度、色度和COD的絮凝实验.结果表明,Mg2+未参与聚合过程,但引入Mg2+提高了PFMS的稳定性.PFMS对浊度去除效果略高于自制PFS和工业PFS,余浊<5NTU;在碱性条件下,PFMS的脱色率、COD去除率高于自制PFS和工业PFS.     

Assessment and management of urbanization-induced ecological risks

The urban ecological risk incurred during the processes of urbanization has been constantly accumulating, creating a severe challenge for China to achieve sustainable urban development. At present, research on systematic evaluation of urban ecological risks is still inadequate, especially at an urban ecosystem level. In this special issue, we use Xiamen City as an example to identify the sources and receptors of urban ecological risks, to develop a methodology system of urban ecological risk assessment, and to propose a method for the management of urban ecological risks. This special issue contains 11 research articles resulting from a comprehensive research project funded by China’s National Natural Science Foundation. The innovations reported in this special issue include a framework of urban ecological risk assessment and a standardized procedure for carrying out urban ecological risk assessment using multiple stressors and endpoints.     

机械化学法修复柴油污染土壤的效率、产物及影响

针对常规污染土壤修复处理方法存在有毒降解产物、容易产生二次污染等问题,本研究采用行星球磨仪研究了机械化学法（MC）对柴油污染土壤的修复效能,利用GC/MS对柴油烃组分的降解产物进行分析,并采用SEM、XRD、BET、FTIR和TGA等方法对不同处理条件下的土壤样品进行表征.结果表明,MC处理在0.5~4.0 h内对土壤中总石油烃（TPH）的去除率可达95%以上.随着初始TPH浓度和球土质量比的升高,TPH去除率随之提高.采用MC处理后柴油组分降解难度顺序如下：烷烃<烯烃<环烷烃<芳香族化合物.在球磨处理4 h后,未检出有毒有害残留物质.球磨后土壤粒径变小,表面变粗糙,粘土矿物中的硅氧四面体暴露在土壤表面,矿物结构的结晶度逐渐降低,晶体结构逐渐破裂或变形,可在土壤表面形成富电子区域或促使土壤具有更高的反应活性,这是机械化学法高效降解柴油的主要机制.其次,土壤有机质的主要官能团受到破坏,纳米级孔隙容量降低,从而降低了土壤组分的吸附能力,增加了柴油的有效性,也有助于柴油的解吸和机械化学降解.此外,随着球磨时间的增加,土壤有机碳（SOC）含量先增加后下降,但均高于处理前.可见,MC处理可以快速彻底降解土壤中的柴油,且有利于增加土壤有机碳含量,对于石油烃污染土壤修复具有较好的应用潜力.     

钝顶螺旋藻突变株FBL的生理特性

利用倍频Ｎｄ：ＹＡＧ激光（λ＝５３２ｎｍ，ｐ＝５００ｍＷ，Ｓ＝１６０ｍＷ／ｃｍ＾２）对钝顶螺旋藻进行诱变处理，辐照１０ｍｉｎ，经分离获得藻丝开矿变成直形的钝顶螺旋突变株ＦＢＬ。对该变株ＦＢＬ的生长特性、藻多糖、氨基酸、β－胡萝卜素、叶绿素ａ等生化组成的研究。结果表明：与出发株相比，突变株ＦＢＬ生长速度加快；β－胡萝卜素含量提高２２．３％；藻多糖提高４２．０％；氨基酸增幅５．２％，氨基酸的组成比例发     

碱熔融法合成NaA和NaX型粉煤灰沸石的品质表征

以粉煤灰为原料采用碱熔融法合成了2种单一沸石矿物种的NaA和NaX型沸石,并对产物的结构、性能和应用指标进行了详细表征.经x射线衍射和IR光谱分析,表明合成产物是无杂晶生成的NaA和NaX型沸石相;在扫描电镜观察下,产物分别具有NaA和NaX型沸石的立方体和八面体晶体骨架结构.DTA分析表明了合成产物中沸石水的存在,且产物热稳定性较好.通过对比,粉煤灰合成的NaA和NaX型沸石的比表面积达到了相应商品沸石的66.9%和83.6%;孔容为41.1%和70.2%;阳离子交换容量(CEC,cation exchange capacity)为82.93%和84.31%.通过比较化学组成表明,大规模应用合成产物不会对环境造成危害.     

微波催化燃烧气态甲苯特性及床层温度分布

采用浸渍法制备Cu-Mn-Ce/堇青石蜂窝催化剂,于微波催化燃烧装置中考察其对甲苯废气的催化活性与稳定性,并对固定床温度进行了测试分析.研究表明,微波加热下床层温度分布均匀,甲苯的最佳反应温度在230~270℃之间.当停留时间大于9.7s且床层温度高于270℃时,甲苯的降解率大于90%.铜锰铈单金属氧化物及其复合氧化物尖晶石是主要的活性组分,甲苯在其表面上进行准一级反应而被催化氧化.高温对催化剂结构有影响,但重复性试验证实了催化剂的高活性和良好的稳定性.本文为微波催化燃烧技术治理VOCs废气的中试研究及下一步的实际应用提供了理论支持.     

现实工况下挖掘机尾气排放特征分析

为量化挖掘机在实际施工作业中尾气排放特征,研究选取成都市不同建设工地在用的8台挖掘机,利用便携式尾气测量系统对其进行现实工况下的尾气排放测量,测试按挖掘机的不同作业特点分怠速、行走和作业进行.测量的尾气排放污染物包括CO、HC、NO和PM_2.5.结果表明,挖掘机的尾气排放随工况的不同而不同,怠速时NO排放平稳,行走和作业时排放速率波动较大.满足不同尾气排放标准的挖掘机,其尾气排放也有所不同,例如,国Ⅱ阶段的挖掘机与国Ⅰ阶段的挖掘机相比,其在怠速、行走、作业工况下尾气排放的NO分别减小8%、35%和5%,PM_2.5分别降低88%、87%和80%.另外,本研究中挖掘机尾气排放的实测结果与我国非道路机械尾气排放因子技术指南中推荐的用于排放清单估算的排放因子相比,也均有显著不同.这说明,开展非道路机械尾气排放现实工况下的测量,对于提高尾气排放清单精准度具有重要作用.     

饮用水消毒副产物:化学特征与毒性

饮用水消毒过程中消毒剂与天然有机物(NOMs)反应生成消毒副产物(DBPs).本文针对氯、氯胺、二氧化氯、臭氧4种主要消毒方式产生的消毒副产物,综述了10类DBPs的化学特性、毒性和分析方法.具体包括:三卤甲烷(THMs)、卤乙酸(HAAs)、溴酸盐(BrO3-)、亚氯酸盐(CIO2-)、卤乙腈(HANs)、致诱变化合...