Societal implications of sustainable energy action plans: from energy modelling to stakeholder learning

This article investigates the potential impact of sustainable energy action plans (SEAPs) on local development through a two-step methodology involving participatory planning and quantitative analysis. The first phase relies on a participatory system mapping (PSM) approach and generates a causal structure at the basis of the urban model. In the second phase, we transform the qualitative map into a system dynamic model which evaluates the effect of the SEAP on social, economic and environmental indicators. This methodology was applied to the case of Cascina Municipality (Italy). Through scenario analysis, we show that some indirect feedback can harm the achievement of the 20% emission reduction target. This process allows the local authority and stakeholders to evaluate the impact of emission reduction policies on CO₂ emissions and local development, thereby generating collective learning on the systemic implications of the plan. We show that this method can enhance the ambition of emission mitigation efforts by small towns.     

基于地面监测数据的2013~2015年长三角地区PM2.5时空特征

近年来,长三角地区灰霾天气持续增多,空气细颗粒物污染问题日益突出。基于2013年1月至2015年5月长三角地区及周边缓冲区内共214个空气质量监测站点PM_2.5逐时监测数据,运用普通克里金插值方法,从年、季、月尺度上分析了PM_2.5的空间分布格局和时间动态变化。结果表明:(1)2 a来,长三角地区PM_2.5浓度空间分布明显呈现整体北部高南部低,局部地区略有突出的分布特征;长三角地区PM_2.5浓度年均值为57.08μg/m³;其中,江苏省PM_2.5的年均值为三省市最高,为65.84μg/m³;其次为上海市,年均值为53.87μg/m³;浙江省PM_2.5的年均值较小,为51.53μg/m³。(2)从季节尺度分析,长三角地区PM_2.5浓度变化表现出冬春季高,夏秋季低的变化趋势;这与区域内冬季风向来源、降水稀少、气象扩散条件差有着密切的关系; (3)长三角地区月浓度变化大致呈U形分布; 12月份PM_2.5浓度最高; 3月份以后, PM_2.5浓度开始呈逐步下降趋势;在5~9月份,区域PM_2.5处于"U"字的谷底,其中6月份夏收时期秸秆焚烧、气象等因素导致PM_2.5浓度有略微升高;进入10月份后迅速攀升,且11、12月份呈现持续升高态势。     

磷酸微波活化多孔生物质炭对亚甲基蓝的吸附特性

以甘蔗渣为原料，采用微波辅助H3PO4活化法制备富含含氧酸官能团的中孔生物质炭。通过扫描电子显微镜SEM、傅立叶变换红外光谱FT-IR等技术对生物质炭物理化学性质进行表征，并通过静态实验法，探讨炭样对亚甲基蓝的吸附行为及热力学性质。结果表明，H3PO4活化制备蔗渣生物质炭的适宜条件为浸渍比1：1，烘干时间10h，活化功率900W，活化时间22min，在此条件下制得的生物质炭得率为39．2％，碘值为817mg／g，亚甲基蓝值为229mg／g，为国家一级品标准的1．7倍。红外光谱分析表明，炭样表面以羟基、羰基、羧基等酸性官能团为主。静态吸附实验表明，Freundlich方程与Redlich—Peterson方程能较好地描述等温吸附行为，表现为优惠吸附。热力学研究表明，吸附吉布斯自由能（△G0）〈0，说明吸附反应是自发过程，而吸附标准焓变（△H0）〉70KJ／mol，表明亚甲基蓝在制备炭样上的吸附是吸热反应，升温有利于吸附，且化学反应在吸附过程中发挥了重要作用。     

人工湿地基质对NH4＋-N吸附性能

为研究建筑废物红砖和工业废物煤渣用作人工湿地脱氮基质的可行性，分别通过静态吸附实验和动态NHf—N去除效果实验进行考察。结果表明，红砖和煤渣对NH4＋-N最大静态吸附量分别为0．2533mg／g和0．0533mg／g，其吸附等温曲线均符合Freundlich型吸附方程，吸附常数分别为0．0419和0．0091；红砖煤渣组合对污水中NH4＋-N平均动态脱除率达到41．18％，高于红砖的37．63％和煤渣的30．92％。     

新型硅镁胶(MgO·2SiO_2)对模拟放射性废水中Co~(2+)的吸附性能

以泡花碱和氯化镁为原料合成出了一种新型硅镁胶(MgO·2SiO2)吸附材料,用傅里叶红外光谱仪对其进行了表征,并对模拟放射性废水中的Co2+进行吸附实验。结果表明,控制合成pH在10.50~11.00,可以得到目标硅镁胶(MgO·2SiO2),在460 cm-1处出现了较强的吸收峰,这是由Mg—O伸缩振动和Si—Mg—O弯曲振动引起。在500℃焙烧4h后,可以得到吸附性能良好的硅镁胶,随着溶液pH的升高,去除率增大,在pH为4~8时达到最大。25℃时,最大吸附量可达135.5 mg/g,吸附过程符合Langmuir等温吸附方程和准二级动力学方程。重复使用4次,对Co2+的吸附量仍然达到130 mg/g,说明硅镁胶是一种可重复利用的吸附剂。     

磷酸活化-微波热解改性污泥对镉的吸附性能

以城市污水处理厂剩余污泥为原料,利用磷酸活化-微波热解制取改性污泥。以此污泥作为吸附剂,对含Cd2+废水进行了吸附实验研究。考察了溶液反应时间、Cd2+浓度、pH值和吸附剂用量对镉吸附去除效果的影响;利用等温吸附实验作出吸附等温线,并考察了改性污泥吸附剂吸附Cd2+的动力学方程。实验结果表明,改性污泥对Cd2+有良好的吸附性能,吸附最佳pH值为6.0,吸附较好地符合一级动力学吸附模型和Langmuir-Freundlich等温吸附方程,吸附为物理吸附,吸附反应发生12 h后达到吸附平衡。     

煅烧的水滑石同时去除水体中砷和氟

为探讨水滑石类材料对水体中氟、砷离子的同时去除效果,采用共沉淀法合成(Mg∶Al=2∶1)纳米类水滑石(LDHs),用傅立叶转换红外光谱、电子扫描透射电镜、X射线晶体衍射等手段对合成的材料进行了表征,并研究纳米材料在不同初始浓度、pH、吸附时间、阴离子干扰条件下其同时除砷氟性能。结果表明,煅烧后的水滑石(LDOs)对砷最大吸附量为51.02 mg/g,对氟最大吸附量为36.63 mg/g。吸附动力学实验表明,煅烧水滑石对砷的吸附在前6 h内基本完成,对氟的吸附在前10 h内基本完成。砷氟共存溶液保持pH=4~10及pH=6~8时,水滑石分别对砷、氟保持良好的吸附效率。对比不同阴离子对水滑石共除砷氟效率的影响,水滑石除砷速率受到阴离子影响力大小为:HPO2-4CO2-3NO-3Cl-SO2-4;水滑石除氟速率受到阴离子影响力大小为:CO2-3HPO2-4SO2-4Cl-NO-3。材料再生循环利用4次后,对砷和氟的吸附效率均能达到90%以上。实验结果表明,所合成的水滑石是一种优秀的能共除砷氟的吸附剂。     

As（V）在金红石TiO2颗粒表面吸附特性及机理

通过静态动力学和热力学吸附实验，研究了温度、共存离子以及溶质的初始浓度对As（V）在金红石TiO2颗粒表面吸附的影响，探讨了As（V）在金红石TiO2颗粒表面吸附特性及机理。结果表明，在As（V）初始浓度为10mg／L，pH为7的条件下，25℃时的吸附量0．41mg／g高于30℃时的吸附量0．31mg／g，As（V）在金红石TiO，上的吸附为放热过程。CaCl2和MgCl2的添加对As（V）在金红石TiO2表面吸附起到明显的促进作用。T=25℃，Ca2＋或Mg2＋浓度为10mmol／L时，As（V）吸附量分别为0．64和0．56mg／g，Ca2＋比Mg2＋对As（V）吸附促进作用强。As（V）在金红石TiO2的吸附等温线符合Frendlich方程，Lagergren二级动力学方程能较好地描述As（V）在金红石TiO2颗粒表面吸附的动力学过程。     

粉末活性炭对三烯丙基异氰脲酸酯的吸附性能简

用静态吸附法考察粉末活性炭对水中三烯丙基异氰脲酸酯（CAIC）的吸附行为，采用单因素分析法对活性炭吸附化工废水中TAIC的工艺条件进行研究。实验结果表明，在TAIC模拟废水中，其TAIC初始浓度为800 mg/L，pH为7，在温度为298 K、转速为150 r/min的条件下，当活性炭的投加量达到4.4 g/L，吸附反应时间为50 min时，TAIC的去除效率最高为96.17%；对于实际废水，其TAIC初始浓度为1 500 mg/L，溶液pH为3，在温度为298 K、转速为150 r/min的条件下，当活性炭投加量达到10 g/L，吸附反应时间为2 h时，TAIC的去除效率最高为46.8%。这也是由于实际废水组分复杂，其他有机物存在一定的吸附竞争机制。     

MCM-41介孔分子筛的合成及其对铜离子的吸附性能简

以微硅粉为硅源，CTAB和PEG-6000为模板剂，合成MCM-41介孔分子筛。采用XRD、N₂吸附-脱附曲线、FTIR以及TEM表征了其结构、比表面积、孔径分布及晶体形貌，并且以该样品为吸附剂，对含Cu²⁺的溶液进行了静态吸附实验。结果表明，以微硅粉为硅源成功合成了具有典型六方排列孔道结构的MCM-41，其比表面积为869.5 m²/g，孔容为0.97 cm³/g，平均孔径为3.3 nm；溶液pH为5~6时，MCM-41对Cu²⁺的去除效果最好；MCM-41对Cu²⁺的最大吸附吸附容量36.3 mg/g；MCM-41对Cu²⁺的吸附性能符合Langmuir吸附方程的特征。动力学研究表明，该过程符合准二级动力学模型。