Density functional theory (DFT) studies of vanadium-titanium based selective catalytic reduction (SCR) catalysts

Based on density functional theory (DFT) and basic structure models, the chemical reactions on the surface of vanadium-titanium based selective catalytic reduction (SCR) denitrification catalysts were summarized. Reasonable structural models (non-periodic and periodic structural models) are the basis of density functional calculations. A periodic structure model was more appropriate to represent the catalyst surface, and its theoretical calculation results were more comparable with the experimental results than a non-periodic model. It is generally believed that the SCR mechanism where NH₃ and NO react to produce N₂ and H₂O follows an Eley-Rideal type mechanism. NH₂NO was found to be an important intermediate in the SCR reaction, with multiple production routes. Simultaneously, the effects of H₂O, SO₂ and metal on SCR catalysts were also summarized.     

Effect of substituents in hydroxyl radical-mediated degradation of azo pyridone dyes: Theoretical approaches on the reaction mechanism

Understanding the degradation behavior of azo dyes in photocatalytic wastewater treatment is of fundamental and practical importance for their application in textile-processing and other coloration industries. In this study, quantum chemistry, as density functional theory, was used to elucidate different degradation pathways of azo pyridone dyes in a hydroxyl radical (HO^?)-initiated photocatalytic system. A series of substituted azo pyridone dyes were synthesized by changing the substituent group in the para position of the benzene moiety, ranging from strong electron-donating to strong electron-withdrawing groups. The effect of dye molecular structure on the photocatalytic degradation reaction mechanism was analyzed and quantification of substituent effects on the thermodynamic and kinetics parameters was performed. Potential energy surface analysis revealed the most susceptible reaction site for the HO^? attack. The calculated reaction barriers are found to be strongly affected by the nature of substituent group with a good correlation using Hammett σ_p constants and experimentally determined reaction rates. The stability of pre-reaction complexes and transition state complexes were analyzed applying the distortion-interaction model. The increased stability of the transition state complexes with the distancing from the substituent group has been established.     

生态调控后贵州花溪水库浮游植物群落结构的变化特征及影响因素

为了解生态调控后花溪水库浮游植物功能群变化特征与环境因子的关系,基于浮游植物功能群、NMDS（非度量多维尺度分析）、RDA（冗余分析）、Pearson相关性分析方法,于2017年3月-2018年3月逐月对浮游植物群落结构与水环境指标进行采样分析.结果表明:①生态调控前,花溪水库共鉴定浮游植物4门18种,共归类出10个功能群,且功能群H1占绝对优势,其代表藻种为水华束丝藻（Aphanizomenon flosaquae）;生态调控后,共鉴定浮游植物6门66种,共归类出20个功能群,主要优势功能群为B/Lo,其代表藻种为小环藻（Cyclotella sp.）和多甲藻（Peridinium sp.）.②生态调控后,花溪水库优势功能群结构发生了变化,其变化特征为B/Lo（春季）→D/B/Lo/X2/N/P（夏季）→D/B/Lo/N（秋季）→D/MP/B/Lo/W1/W2（冬季）.功能群B的生物量在春季达到峰值（3 056.3 μg/L）,与其对低营养环境有良好的耐受性有关;功能群Lo的生物量在秋季达到峰值（2 900.9 μg/L）,与组成功能群Lo的甲藻特性有关.③RDA结果表明,生态调控前影响浮游植物生长的环境因子为SD（透明度）、ρ（DIN）（DIN为无机氮）;生态调控后影响浮游植物生长的环境因子为WT（水温）、ρ（DO）、ρ（DIN）.研究显示,生态调控后花溪水库功能群结构发生了明显变化,影响功能群变化的主要环境因子为WT和ρ（DO）.      

基于能值理论的农田—畜禽生产系统可持续动态

为了解我国东南丘陵山区农业生产动态及其可持续性,以福建典型山区德化县为例,构建废弃物能值比例、环境污染能值负产出等指标,运用能值理论定量分析德化县2007—2016年农田—畜禽生产系统投入产出、环境负荷及可持续性的变化。结果表明：德化县农田—畜禽生产系统能值投入以购买能值为主,占能值总投入的68%~79%,水资源能值约占21%~31%;畜禽子系统能值产出占72%以上;能值密度在2.68×10¹²~3.33×10¹² sej·m^-2之间波动上升,净能值产出率下降40%,环境负荷明显加重,2015年以来有所减轻;可持续发展指数在2007—2010年短暂上升后快速下降,由1.14降至0.42。从构建的指标来看,系统废弃物能值比例有所下降,环境污染能值产出减少约22%,综合经济效益和废弃物利用情况,近年来可持续发展状况逐渐好转。德化县目前正处于农田—畜禽系统产出结构调整期,应增加系统内部反馈能值用量,控制化肥、饲料投入,提高废弃物利用率,以实现可持续发展。     

乡村振兴视域下农村土地利用利益相关者分析

乡村振兴的实施使得农村土地利用与管理面临更多的挑战。应用利益相关者分析、博弈均衡分析和实证案例分析,探讨乡村振兴视域下土地利用各利益相关者的关系演变。研究结果显示：（1）1949年至今,农村地区土地利用利益相关者主体数量增加,博弈关系呈现复杂化、多样化和多向化;（2）乡村振兴时期主要有六种博弈关系,并探讨了案例村实施下山脱贫、发展乡村旅游、新型经营主体进驻、城市居民促进农村发展四种博弈决策过程;（3）乡村振兴视域下,农村地区发展应关注基础设施配套、土地利用效率与生态环境协调、农户生计可持续性等问题。乡村振兴中应注重实现土地利用各利益相关者的最优均衡,降低各方风险,保护生态环境并寻求多方利益平衡。     

云南喀斯特山区国土空间优化分区与管控

国土空间的协调发展是区域可持续发展的前提,如何优化国土空间结构并构建合理的管控模式成为亟需解决的重要问题之一。以云南喀斯特典型山区文山市为例,探讨基于“双评价”的国土空间优化方法及冲突区的修正规则,对喀斯特山区国土空间进行优化分区,并提出国土空间分区及石漠化分区的管控模式。研究发现：（1）云南喀斯特山区国土空间优化后可划分为城镇开发边界区、城镇预留区、永久基本农田区、一般农业区、生态保护红线区和一般生态区六种类型,其中,生态保护红线区面积最大,城镇开发边界区面积最小;（2）城镇开发边界区和城镇预留区主要分布于东部和东南部,永久基本农田区和一般农业区主要分布于北部和南部,一般生态区主要分布于西北部和西南部,生态保护红线区主要分布于西部、南部、东部和东北部,其中东部和东北部主要为石漠化区;（3）从各国土空间类型的发展潜力和趋势对国土空间分区提出了管控措施和模式;从轻度石漠化区、中度石漠化区以及重度石漠化区角度对城镇、农业和生态三类空间,提出了石漠化区开发和保护的路径和方法。研究结果可为云南喀斯特山区国土空间的合理发展和石漠化的治理提供决策支持,研究方法和思路为国土空间优化和管控提供参考。     

旅游发展背景下乡村适应性演化理论框架与实证

乡村转型及适应演化路径是乡村可持续发展领域重要研究内容,对实施乡村振兴战略及其多元目标的实现具有重要理论和现实意义。通过国家制度（战略）变迁关键时间节点,梳理典型案例乡村发展阶段,明确案例乡村转型适应的体制演化特征。在乡村适应性演化理论分析框架构建基础上,以体制转换明显的乡村为实证案例,结合农户调查与深度访谈数据,评估乡村适应演化下系统适应能力（结果）及农户生计响应效果,并基于归纳法和灰色关联分析,揭示乡村体制转换与微观农户生计关联的适应演化路径及机制。研究结果表明:（1）传统农业体制乡村向旅游体制转换后出现乡村经济发展和环境破坏、社会矛盾风险并存局面,农户生计适应选择对乡村转型响应呈现多样化。（2）不同适应路径农户生计恢复力存在显著差异,升级型、扩张型生计恢复力相对较高,维持型和更替型较低。（3）乡村体制转换（R₁到R_n）与农户生计适应（P₁到P₅）呈现协同且分化的演化路径,基础设施、政策扶持以及生态环境因子是乡村转型与农户生计关联适应演化的关键影响变量。     

铁基质强化新型功能性化粪池高效处理黑水的试验

以铁基质生物载体为核心,将物理、生物和化学方法结合,对化粪池进行功能强化,实现黑水的原位深度处理.探究了溶解氧（DO）和碳氮比（C/N）等因素对黑水中污染物降解的影响,并在最佳运行参数下考察了氮素在系统中的转化机制.结果表明,当C/N为7.3~8.4时,好氧生物铁基质载体池DO为2.3~2.7mg/L时,系统氨氮（NH₄⁺-N）、总氮（TN） 、COD和总磷（TP）的平均去除率分别可达90.74%、85.81%、92.65%和95.78%;当进水C/N降至3.3~4.2时,系统NH₄⁺-N、TN、COD和TP的平均去除率仍可维持在81.16%、76.62%、93.87%和94.75%.铁基质生物载体内电解作用显著强化了化粪池内TN的脱除、COD的氧化和TP的固定.氮素转化机制分析表明,内电解与反硝化菌的耦合强化了反硝化作用,降低了反硝化过程对有机碳源的需求,强化了低C/N条件下TN、TP的脱除.     

西安市文教区表层土壤中PAHs来源及风险分析

文教区土壤环境质量直接影响学生以及职工的身体健康。本研究应用高效液相色谱仪对采集的西安市文教区表层土壤样品中的16种优控多环芳烃(PAHs)进行含量检测,分析其组分特征、来源及健康风险。结果表明,西安市文教区表层土壤中∑PAHs含量为0.290~4.147μg/g,平均值为1.515μg/g,7种致癌多环芳烃的含量为0.079~2.093μg/g,均值为0.593μg/g,土壤PAHs污染较为严重。其中4环的高环PAHs为土壤PAHs污染的主要物质,平均占∑PAHs含量的40.72%。源解析结果表明西安市文教区表层土壤中PAHs主要来源于石油燃烧、煤及生物质等的不完全燃烧。终生癌症风险评价表明西安市文教区表层土壤中PAHs污染对其生活在周围的人群产生的终生致癌风险性较小,但71.4%的样点达到严重污染水平,产生的间接影响应引起足够重视。