環(huán)境科學(xué)

大氣亞硝酸的大氣化學(xué)過(guò)程與來(lái)源研究

中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所陳進(jìn)生研究員、安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所秦敏研究員等人合作，揭示了沿海城市大氣環(huán)境中亞硝酸氣體（HONO）的化學(xué)特征、分布及來(lái)源。相關(guān)成果發(fā)表于《大氣化學(xué)與物理》（

Atmospheric Chemistry and Physics

）。大氣HONO的光解是羥基自由基（OH自由基）的重要來(lái)源，識(shí)別大氣HONO來(lái)源對(duì)于理解大氣化學(xué)過(guò)程及模型準(zhǔn)確模擬有重要意義。硝酸鹽光解很可能是春季和夏季主要來(lái)源，而NO在BC表面光催化可能是秋季和冬季HONO主要來(lái)源?；贖ONO/NO比值可以較好地?cái)M合夜間HONO的濃度變化，而晝間需要結(jié)合硝酸鹽光解才能改善擬合結(jié)果。與臭氧光解相比，除了夏季午后，HONO光解在整個(gè)晝間都是OH自由基的重要來(lái)源。

HONO在不同季節(jié)的源（大于0）和匯（小于0）的平均日變化（圖片來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所網(wǎng)站）

不同季節(jié)顆粒硝酸鹽光解與Runknown的關(guān)系（BC著色）紅線和虛線分別代表對(duì)數(shù)擬合曲線和轉(zhuǎn)折點(diǎn)（圖片來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所網(wǎng)站）

電催化二氧化碳甲烷化研究新進(jìn)展

華東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院清潔能源材料與器件團(tuán)隊(duì)劉鵬飛等人提出調(diào)節(jié)催化劑表面水覆蓋度提升深度還原產(chǎn)物的研究方法。相關(guān)成果發(fā)表于《能源與環(huán)境科學(xué)》（

Energy & Environmental Science

）?？稍偕茉措娏︱?qū)動(dòng)的電化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)可將二氧化碳還原為具有高附加值的燃料和化學(xué)品。然而，目前大部分電催化劑材料對(duì)深度還原產(chǎn)物（如8電子轉(zhuǎn)移的甲烷、12電子轉(zhuǎn)移的乙烯和乙醇等）的選擇性和反應(yīng)速率較低，嚴(yán)重限制了這一技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。密度泛函理論計(jì)算證明，在局部水濃度較低的銅表面上利于促進(jìn)甲烷生成；進(jìn)而可控制備出具有疏水性的碳包覆銅核殼結(jié)構(gòu)，降低了催化劑表面的水覆蓋度。

光伏產(chǎn)品貿(mào)易自由化對(duì)全球碳減排具有重要意義

北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院毛顯強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)與合作者認(rèn)為，破除光伏貿(mào)易壁壘將促進(jìn)全球碳減排。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（

Nature Communications

）。國(guó)際貿(mào)易在降低全球光伏產(chǎn)品價(jià)格及應(yīng)用成本方面作用顯著。然而伴隨全球光伏市場(chǎng)擴(kuò)張，貿(mào)易保護(hù)主義持續(xù)抬頭，關(guān)稅和非關(guān)稅貿(mào)易壁壘在光伏產(chǎn)品貿(mào)易中屢見不鮮。研究指出，光伏產(chǎn)品貿(mào)易對(duì)提高全球太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝機(jī)容量、光伏發(fā)電量及促進(jìn)全球溫室氣體減排具有重要貢獻(xiàn)。應(yīng)通過(guò)構(gòu)建協(xié)調(diào)的貿(mào)易政策體系，推動(dòng)貿(mào)易機(jī)制改革，加強(qiáng)區(qū)域及全球貿(mào)易合作，將光伏產(chǎn)品納入環(huán)境產(chǎn)品清單，能更好實(shí)現(xiàn)全球光伏產(chǎn)品貿(mào)易自由化、便利化，進(jìn)而釋放其環(huán)境效益。

自然啟迪的二氧化碳水熱還原長(zhǎng)鏈烷烴

上海交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院金放鳴教授研究團(tuán)隊(duì)與合作者通過(guò)模擬地殼高溫高壓水熱環(huán)境，利用鐵鈷金屬將碳酸氫鈉還原為長(zhǎng)鏈烷烴。相關(guān)成果發(fā)表于《美國(guó)科學(xué)院院報(bào)》（

PNAS

）。石油的成油機(jī)理有生物成油和非生物成油兩種學(xué)說(shuō)。研究發(fā)現(xiàn)，碳酸氫根不僅充當(dāng)碳源，還促進(jìn)鈷氧化物的還原，原位生成高活性的鈷納米片催化中心，突破了化工領(lǐng)域鈷遇水即失活這一長(zhǎng)期難解決的瓶頸問題。利用新開發(fā)的高溫高壓水熱原位紅外觀察表明，零價(jià)鈷的存在促進(jìn)鐵表面羥基物種的生成，二者的協(xié)同作用增強(qiáng)反應(yīng)中間體一氧化碳的吸附，有利于其進(jìn)一步氫化偶聯(lián)，生成長(zhǎng)鏈烷烴。該研究為石油的非生物成因?qū)W說(shuō)提供了關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)證據(jù)和機(jī)理闡釋。

優(yōu)化的土地管理措施能極大提高全球陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力

武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院沙宗堯教授與合作者在全球陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳潛力研究方面取得新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊-地球與環(huán)境）（

Nature Communications Earth & Environment

）。為應(yīng)對(duì)全球變暖等氣候變化問題，我國(guó)提出“碳達(dá)峰”“碳中和”雙碳計(jì)劃，從國(guó)家層面實(shí)施了一系列戰(zhàn)略部署。全球陸地生態(tài)系統(tǒng)是重要的碳匯，通過(guò)綠色植物光合作用，每年可從大氣中吸收超過(guò)1000億噸的碳。這一研究基于全球近20年的植被遙感數(shù)據(jù)，結(jié)合全球氣象、土壤、地形地貌數(shù)據(jù)，采用鄰域相似性空間分析的方法，以鄰域土地管理措施為參考對(duì)象，繪制了土地管理措施優(yōu)化情景下，全球陸地生態(tài)系統(tǒng)植被固碳增加的通量地圖。

優(yōu)化土地管理措施全球陸地生態(tài)系統(tǒng)植被固碳增量通量地圖（2001-2019年）（圖片來(lái)源于武漢大學(xué)新聞網(wǎng)）

城市土壤有機(jī)碳庫(kù)空間分異規(guī)律與預(yù)測(cè)

中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所王云強(qiáng)研究員團(tuán)隊(duì)分析西安市表層土壤有機(jī)碳庫(kù)空間變異特征、分布規(guī)律和主控因子，并比較不同空間預(yù)測(cè)方法對(duì)城市土壤有機(jī)碳密度的預(yù)測(cè)效果。相關(guān)成果發(fā)表于《土鏈》（

Catena

）。西安市表層土壤有機(jī)碳庫(kù)相較于郊區(qū)具有一定富集性，距離市中心越遠(yuǎn)，表層土壤有機(jī)碳密度越小；西安市表層土壤有機(jī)碳密度呈現(xiàn)短距離斑塊狀分布特征，主要受土壤質(zhì)地、植被類型和人類活動(dòng)（功能區(qū)、物理擾動(dòng)、植被管理等）的綜合影響；合理管理，如減少清掃、修剪，經(jīng)常澆水等會(huì)增加城市表層土壤有機(jī)碳積累。文章也指出準(zhǔn)確預(yù)測(cè)仍然具有挑戰(zhàn)性，需進(jìn)一步研究城市特定因素和過(guò)程對(duì)土壤有機(jī)碳周轉(zhuǎn)的影響。

基于毒性效應(yīng)調(diào)控的大氣污染防控機(jī)制研究

復(fù)旦大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系大氣化學(xué)團(tuán)隊(duì)與清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授王書肖團(tuán)隊(duì)和香港理工大學(xué)土木與環(huán)境工程系教授李向東團(tuán)隊(duì)合作，提出基于毒性效應(yīng)調(diào)控的大氣污染防控機(jī)制。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·能源》（

Nature Energy

）。通過(guò)對(duì)固體燃料（能產(chǎn)生熱能或動(dòng)力的固態(tài)可燃物質(zhì)，如煤、薪柴、秸稈等）產(chǎn)生的氣溶膠開展研究，基于燃燒源現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、化學(xué)成分甄別、生物毒性解析和空氣質(zhì)量模擬及暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，闡明氣溶膠關(guān)鍵化學(xué)組分的源頭形成機(jī)制、人群暴露健康風(fēng)險(xiǎn)和生物毒性機(jī)制，發(fā)現(xiàn)我國(guó)民用固體燃料燃燒所產(chǎn)生的氣溶膠人群暴露風(fēng)險(xiǎn)比燃煤電廠排放的氣溶膠高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)，進(jìn)而提出面向人民生命健康為導(dǎo)向的空氣質(zhì)量管理建議。

微生物生存“饑餓游戲”的新進(jìn)展

清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院溫東輝教授與清華大學(xué)楊云鋒教授、美國(guó)俄克拉荷馬大學(xué)周集中教授合作，揭示微生物生存“饑餓游戲”的新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（

Nature Communications

）。研究發(fā)現(xiàn)，富營(yíng)養(yǎng)環(huán)境中快生長(zhǎng)菌“數(shù)強(qiáng)獨(dú)大”，慢生長(zhǎng)菌被“競(jìng)爭(zhēng)排除”；而在寡營(yíng)養(yǎng)環(huán)境中，微生物更傾向于通過(guò)“抱團(tuán)合作”來(lái)緩解資源限制、維持生命過(guò)程。由此，文章提出了以環(huán)境營(yíng)養(yǎng)供給、個(gè)體生長(zhǎng)策略、種間相互作用為核心的“饑餓游戲”假說(shuō)。為了驗(yàn)證這一假說(shuō)，研究者進(jìn)一步設(shè)置不同營(yíng)養(yǎng)供給水平的微宇宙模擬實(shí)驗(yàn)體系，確證了營(yíng)養(yǎng)供給對(duì)不同策略型微生物的選擇及其相互作用關(guān)系的影響。