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邓晔研究团队在微生物共现与代谢互补网络分析方面取得进展
在自然生境中微生物物种间如何相互作用以适应环境的极端压力？随着环境组学技术的进步，我们才有工具来探索这些微小生物之间的复杂关系。传统上，微生物共现网络被用来推测物种间的互作，但这种网络往往不能揭示微生物之间更深层的相互依存机理。近日，中国科学院环境生物技术重点实验室的邓晔团队开发完成了一种新的工作流程，该流程结合了微生物宏基因组数据的共现网络分析与微生物代谢互补潜力的预测，为探索微生物互作的潜在底层机制提供了新的视角。团队开发了一个在线分析平台（https://inap.denglab.org.cn），允许研究人员上传环境宏基因组序列，进行代谢模型预测、构建共现网络/代谢互补网络、网络参数与模块化分析，以及互补代谢物的分析与可视化等。这一工具极大地简化了微生物互作研究的复杂性，为全球科研人员提供了一个强大的分析工具。利用这一工作流程，邓晔团队对中国云南腾冲的热泉微生物群落进行了深入分析。研究发现，共现网络和代谢互补网络识别的互作关系在自然界中是稀少的。辅酶A、氨基酸与糖类化合物及其衍生物是这些互作关系中最常见的潜在可交换物质。此外，研究还发现微生物间的协同关系主要表现为偏利共生（commensalism），而非互利共生（mutualism）。这一发现对于理解微生物如何在极端环境中生存和繁衍具有重要意义。为了验证这些发现的普适性，该团队还对基于堆肥实验的温度梯度样品进行了分析。结果表明，这一工作流程在分析的可重复性与结论的一致性上是可靠的，进一步证实了其在不同环境条件下的适用性。相关成果分别发表在Nature Communications和iMeta上。课题组直博生彭玺为论文第一作者，邓晔研究员为通讯作者（课题组助理研究员冯凯为iMeta论文共通讯作者）。研究得到国家重点研发计划国际合作项目以及国家自然科学基金联合项目的支持。图 本研究的分析流程示意图论文链接：1. https://www.nature.com/articles/s41467-024-52532-x2. https://doi.org/10.1002/imt2.235中国科学院环境生物技术重点实验室2024年9月19日<!--!doctype-->
2024-09-19
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中心发布中国环境标志30年发展绩效评估成果
9月10日，中国科学院生态环境研究中心召开《中国环境标志30年发展绩效评估》成果发布会。中心党委副书记、纪委书记占剑、生态环境部环境发展中心副主任张耀东出席发布会并致辞。来自财政部国库司、生态环境部科技与财务司、中国环境标志认证机构、获证企业和相关协会代表，以及经济日报、人民日报、中国环境报等新闻媒体出席发布会。会议由科技开发处处长张洪主持。发布成果提出，中国环境标志发展30年来，持续致力于推动形成绿色低碳的生产方式与生活方式，促进实现污染防治目标，引导产业绿色转型发展，是推动我国消费领域节能减排目标实现的有效措施，是践行绿色发展理念、推进可持续消费工作的重要抓手。同时，中国环境标志是全球环境标志网络组织与国际绿色采购组织中的重要成员，与德国、北欧、日本、韩国、澳大利亚等国家和地区的环境标签组织签署了合作协议，实现了环境标志的国际互认，在推进国际可持续消费与可持续生产进程中发挥了积极作用。该项成果发布由我中心城市与区域生态国家重点实验室城市代谢与产业生态研究组完成。基于在经济社会绿色低碳转型、产业生态学、产品生命周期评价与碳足迹核算领域的长期研究和深厚积累，该研究组通过开展深入的调查研究和系统的报告编写，对中国环境标志发展30年的系统绩效进行了全面回顾、科学评估和系统总结，顺利完成了该项成果的研究与发布。该项成果的发布有助于中心继续深化与主管部委、相关协会与工业企业的合作，进一步开展可持续产品导向的环境政策与产业生态学理论方法研究，扩大生态环境中心在绿色低碳产品发展领域的影响力。城市与区域生态国家重点实验室2024年9月13日
2024-09-13
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环境化学与生态毒理学国家重点实验室刘思金团队在NC发文揭示大气细颗粒体内转运新机制
环境化学与生态毒理学国家重点实验室刘思金研究员研究组在大气细颗粒物诱发肺内免疫应答及肺外组织分布方面取得新进展，相关成果以“Lung megakaryocytes engulf inhaled airborne particles to promote intrapulmonary inflammation and extrapulmonary distribution”为题，在线发表于Nature Communications（DOI:10.1038/s41467-024-51686-y）。大气细颗粒物能否以及如何进入血液循环并扩散至肺外远端器官，是认识细颗粒诱发多组织器官损伤风险中的关键科学问题。环境流行病学和毒理学证据显示，吸入大气细颗粒改变肺内免疫细胞的类群及应答状态，引起肺部及周身炎症，目前细颗粒突破肺屏障实现在肺外器官中再分布的载体和途径尚不清楚。研究团队利用小动物呼吸暴露实验仓，模拟人体呼吸暴露大气细颗粒的剂量，设置不同时长的实验小鼠暴露组。利用多种体内高分辨成像技术，在暴露小鼠肺部识别并鉴定了一种新的肺内原位免疫亚群细胞——肺泡巨核细胞。进一步构建荧光报告基因小鼠，以及对细胞及荧光标记颗粒的体内双示踪模型，发现该细胞能快速捕获并定植颗粒在肺泡内壁，持续刺激肺泡，诱发免疫损伤，在细颗粒暴露诱发的肺损伤中起到关键作用。机制研究表明，肺泡巨核细胞沿肺泡内部爬行“巡逻”，持续捕获入肺的细颗粒，导致细颗粒在细胞膜界面富集，诱发巨核细胞表达多种炎性因子，参与诱发肺内的炎性风暴。更为重要的，巨核细胞是典型的造血细胞，肺泡巨核细胞在吞噬颗粒物后被高度活化并迁移至肺泡毛细血管处，将伪足伸入血管中，在血流剪切力作用下以胞质分裂的方式释放新生血小板进入外周血。新生血小板不仅继承了母源巨核细胞胞内的颗粒，还获得了带有巨核细胞免疫活化分子的细胞膜，一方面使得外周血中具有高粘附与凝血能力的血小板数量增多，增加了肺部及外周器官产生血栓的风险，另一方面血小板作为细颗粒的载体，携载细颗粒随血液循环到达多个肺外器官。这一研究工作不仅发现了新的、特异性指示细颗粒暴露的新免疫细胞——肺泡巨核细胞，还发现了区别于传统认知中细颗粒直接突破气血屏障的方式，即由细胞携载细颗粒由肺内向肺外传递的细颗粒体内转运新途径。该文的通讯作者为马娟副研究员，第一作者为2023届博士生丘嘉煌。该研究工作得到国家自然科学基金原始创新项目、国家重点研发计划、中科院青年创新促进会等项目的支持。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-51686-y?utm_source=rct_congratemailt&utm_medium=email&utm_campaign=oa_20240827&utm_content=10.1038/s41467-024-51686-y<!--!doctype-->
2024-09-03
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贺泓院士团队发现大气活性溴（Br2）生成新机制
大气活性溴是引发臭氧空洞和汞沉降的关键物种，对大气氧化性也有重要贡献。传统理论认为，海盐气溶胶中Br-的氧化需要强氧化剂（如OH自由基、O3等）的参与才能发生，但这些已知机制不能解释在日间观测到的Br2浓度峰值。近期，贺泓院士团队与北京理工大学张秀辉教授团队、宾夕法尼亚大学Joseph S. Francisco教授团队和Blas Cabrera物理化学研究所Alfonso Saiz-Lopez教授团队合作研究发现，H3O+可以促使O2和Br-在气液界面上自发结合形成[Br--O2-H3O+]复合体，并通过质子电子转移过程自发生成Br自由基和HO2自由基，进而生成分子溴（Br2）和OH自由基。光照和溶液酸度对产生Br2均有显著促进作用，结合动力学测量结果，预估该机制对热带海洋环境Br2的贡献最大可达50%；同时，该过程产生的高活性氧化剂可以将SO2氧化为硫酸盐，而SO2氧化反应产生的H+又可以反过来促进Br-的活化，说明Br-离子活化和SO2氧化具有协同促进作用，呈现正反馈效应。研究以“Spontaneous molecular bromine production in sea salt aerosols”为题目发表在期刊Angewandte Chemie International Edition上（Angew. Chem. Int. Ed., 2024, e202409779）。图1. 大气Br-和O2协同活化并自发产生分子溴的机制图颗粒物界面过程对大气氧化性的增强和二次颗粒物形成的促进作用及其正反馈机制，是“大气霾化学”污染区别于以往典型污染事件的重要特征，也是“大气霾化学”研究的核心内容。传统大气化学理论中，通常以气相氧化剂，特别是自由基的浓度作为衡量大气氧化性的标准。但气相氧化机制无法准确描述我国复合污染条件下二次污染的形成。而大气中高浓度的颗粒物为大气污染的转化提供了反应界面，可以极大降低反应能垒。然而，当前认识的大气界面过程只是冰山一角，很大程度上限制了研究者对大气复合污染形成理论的认识和采取针对性治理的措施。因此，基于“大气霾化学”的概念和理论框架，贺泓院士团队总结了国内外大气界面过程的最新研究进展，提出需要深入揭示界面过程对霾化学污染中大气氧化性的增强作用，才能实现对大气复合污染条件下二次污染形成过程的准确刻画，为PM2.5和O3的协同控制提供理论支撑。研究结果以“Revealing the contribution of interfacial processes to atmospheric oxidizing capacity in haze chemistry” 为题目在期刊Environmental Science & Technology上发表了展望（perspective)文章(Environ. Sci. Technol. 2024, 58, 6071−6076）。图2. 大气界面过程对大气氧化性的促进作用相关研究得到了国家自然科学基金基础科学中心项目（22188102）、科技部重点研发计划项目（2022YFC3701004）和中国科学院青年创新促进会优秀会员项目的资助。论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202409779https://doi.org/10.1021/acs.est.3c08698大气环境与污染控制实验室2024年9月2日
2024-09-02
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葛源研究组揭示人类活动影响的土壤磷循环微生物全球分布格局
中国科学院生态环境研究中心葛源研究组在人类活动影响下的全球磷循环微生物分布模式研究方面取得重要进展，相关成果近期发表于Global Change Biology。磷对所有生命体都至关重要，但在土壤中磷的养分限制普遍存在。大量的磷肥投入可以提高土壤磷含量，但往往造成磷利用率低下、环境污染等一系列负面效应。微生物在土壤磷循环过程中发挥重要作用，其丰度往往决定土壤磷的形态并影响地上植物的磷利用效率。然而，在全球范围内人类活动如何影响土壤磷循环微生物的分布格局？是否存在与人类活动密切相关的磷循环过程指示物种？目前尚不明确。该研究通过系统分析全球土壤宏基因组样品，探究有机磷酸酯水解、无机磷溶解、双组分系统、磷酸转移酶系统、磷转运系统等磷循环过程在全球不同生态系统中的分布（图1），对磷循环微生物的分布“热区”进行可视化分析。进一步通过拟合磷循环微生物丰度与人类活动强度的关系，发现强度较低的人类活动有利于土壤磷循环微生物丰度的增加，而更高强度的人类活动不会进一步增加其丰度。同时也发现Pseudomonas等微生物受人类活动影响较大，可以指示人类活动对土壤磷循环微生物的影响（图2）。王继琛助理研究员为论文第一作者，葛源研究员为通讯作者，朱永官院士对研究工作进行了全程指导。上述研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、第二次青藏高原综合科学考察研究项目的资助。论文链接：http://dx.doi.org/10.1111/gcb.17477图1：磷循环过程相关微生物在全球生态系统中的分布图2：磷循环基因总丰度（左）及代表性物种（右）对人类活动强度响应趋势土壤环境科学与技术实验室2024年8月21日<!--!doctype-->
2024-08-21
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环境水质学国家重点实验室俞文正研究组NC：中国草地土壤溶解性有机质的空间特征和环境功能
中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室俞文正研究组在土壤溶解性有机质环境效应方面取得重要进展，相关成果以“Spatial patterns and environmental functions of dissolved organic matter in grassland soils of China”为题，发表于Nature Communications期刊。土壤溶解有机质（DOM）是土壤生态系统中最易变和流动性最强的有机碳组分，其与生态系统碳循环、水环境乃至饮用水密切关联。草地土壤约占中国国土面积的40%，在全国尺度草地土壤溶解有机质的地球化学特征及其潜在环境影响目前尚不清楚。本研究从中国 30 个省份采集了共 89 个旱季草地土壤样本，并对DOM的数量、分子组成及消毒副产物生成势进行了分析。研究结果发现草地土壤是巨大的DOM库，但中国南北地区草地土壤的DOM 地球化学性质存在差异（图1）。南方地区蛋白类组分 (Protein-like) 和小分子组分 (<1.2 kDa) 的比例高于北方地区；北方地区腐殖酸类组分（Humic-like）和大分子组分 （3.4-25 kDa）的比例高于南方地区；而西部地区，尤其是亚洲水塔区域（青藏高原），DOM具有较高的氯反应活性。图1. 中国草地土壤溶解性有机质的组成差异中国南北地区草地土壤DOM在当地生态系统和环境过程中扮演不同的角色（图2）。3.4-25 kDa 和腐殖类组分与土壤呼吸作用和生态系统净生产力呈负相关，在中国北方有助于抑制碳排放并保留生态系统生产力，而1.2 kDa 和蛋白质类组分在中国南方地区作用与之相反。回归分析和偏最小二乘路径模型结果表明，低分子量和蛋白类组分与当地鼻咽癌发病率和死亡率存在显著的统计相关性（P < 0.01），而高分子量和腐殖类组分与胰腺癌发病率和死亡率存在显著的统计相关性（P < 0.05）。而且，草地土壤DOM的分子组成与当地饮用水水水质存在显著相关性，因而土壤DOM可能通过饮用水与人体健康产生联系。需要指出的是，本研究仅强调土壤DOM与人体健康的潜在关系，不能由此推断其是致病因子。图2. 溶解有机质的组成与生态系统交换和人类健康之间的联系本研究构建了土壤-水源水-饮用水/人类健康间的联系，为了解土壤 DOM 对当地和下游水环境及饮用水安全的潜在影响提供了新视角。从可持续发展的角度出发，本研究呼吁应通过生态管理或工程措施最大限度地减少土壤 DOM 在更广泛的生态系统和过程中的不利影响，包括采用针对性的工艺去除相关的有害化合物以及防止有害产物（如消毒副产物）的产生。此外，DOM与癌症病例之间的联系有助于进一步识别环境中对人体健康不利的风险因子。该论文的第一作者为直博生周鹏，通讯作者为俞文正研究员、耶鲁大学Menachem Elimelech教授和厦门大学吕永龙教授。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-50745-8环境水质学国家重点实验室2024年7月30日<!--!doctype-->
2024-07-30
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经典论文解读: 一种测量土壤微生物生物量碳的提取方法
“向经典看齐”是生态环境研究中心主任朱永官院士发起，由生态环境研究中心青年学术委员会委员解读经典论文的系列活动。本活动旨在鼓励青年科研人员勇于挑战高难度的科学问题，抢占科技制高点，向本领域顶尖的科学家看齐，力争取得原创性、颠覆性成果，传承经典、砥砺前行。一种测量土壤微生物生物量碳的提取方法解读人：肖可青 李心男作者：E. D. Vance, P. C. Brookes, D. S. Jenkinson文章标题：An extraction method for measuring soil microbial biomass C文献来源：Soil Biology and Biochemistry被引次数：10856次（Web of Science）；13621次（Google Scholar）研究背景土壤微生物生物量碳是衡量土壤健康和肥力的关键指标，对于理解土壤生态系统功能和过程并指导土壤管理至关重要。然而，传统氯仿（CHCl3）熏蒸-培养法因操作复杂、耗时且对土壤条件敏感，尤其在强酸性土壤中效果受限。因此，开发简便可靠的测量方法成为研究热点。熏蒸-提取法通过提取土壤有机碳来估算微生物生物量碳，具有操作简便、适用不同土壤类型的优势。本文旨在验证提取法在多种土壤类型中的适用性，特别是其在强酸性土壤中的有效性，通过与熏蒸-培养法的比较，评估其准确性和可靠性。研究思路及核心发现研究思路本文研究了CHCl3熏蒸-提取法测量土壤微生物生物量碳的有效性，通过比较十种不同pH值土壤样本在CHCl3熏蒸前后的有机碳变化，验证了该方法与传统熏蒸-培养法的一致性。研究发现，提取法测得的有机碳约占培养法测得微生物生物量碳的70%，具有较高的准确性。通过线性回归分析，得出微生物生物量碳与提取有机碳之间的强相关关系，表明该方法在不同土壤pH值下均适用。此外，三磷酸腺苷（ATP）与微生物生物量氮的测量结果也进一步证实了提取法的可靠性。核心发现熏蒸提取法的有效性：研究发现，从熏蒸和非熏蒸土壤中提取的有机碳（Ec）约为熏蒸培养法测得微生物生物量碳（Fc）的70%，说明提取法在估算土壤微生物生物量碳方面具有较高的准确性。表格 1: CO₂-C释放量和从10种土壤中提取的总碳（使用和不使用CHCl₃熏蒸法）通过线性回归分析，得出了微生物生物量碳与提取的有机碳之间的关系：Biomass C = (2.64 ± 0.060) Ec，这一回归方程解释了数据方差的99.2%。这表明在不同pH值的土壤中，该方法的适用性较广。图 1: 微生物生物量碳（Biomass C）与熏蒸提取有机碳（Ec）的关系来自ATP与微生物生物量氮数据的佐证在四种土壤中测量了ATP和微生物生物量氮的浓度，结果显示ATP与提取的有机碳（Ec）比值在不同土壤中非常相似，进一步证明了熏蒸提取法的可靠性。表格 2: 土壤7-10中的微生物生物量碳、ATP和熏蒸提取有机碳表格 3:土壤7-10中熏蒸提取的有机碳（Ec）和氮（EN）之间的关系研究领域地位文章提出的熏蒸-提取法因其在土壤微生物生物量测量中的简便性、可靠性，被后续研究广泛引用和采用，成为土壤微生物生物量测量的标准技术之一，广泛应用于科研、农业管理、环境监测等领域，对土壤健康评估和可持续管理贡献显著。该论文发表以来被广泛持续引用，至今超过一万次（Web of Science），是土壤学领域被引最高的文献之一。研究历史进展概述1976年熏蒸法的提出: Jenkinson和Powlson率先提出熏蒸-培养法，用于测量土壤微生物生物量，并探讨了其在不同土壤条件下的应用(Powlson and Jenkinson 1976)，该文被引276次（Web of Science）。1985年提取法的开发: Brookes等通过氯仿熏蒸后直接提取土壤中的有机氮，验证了提取法在氮测量中的可行性，为后来的方法开发提供了理论依据(Brookes, Landman et al. 1985)，该文被引5085次（Web of Science）。1987年熏蒸提取法的发展：Vance等研究熏蒸-培养法在强酸土壤中的局限，分析失败原因并提出改进方案。他们发现氯仿熏蒸后，硫酸钾提取的有机碳含量显著上升。基于此，他们提出了改进的熏蒸提取法，简化实验流程，提高测量效率与准确性(Vance, Brookes et al. 1987)，该文被引10856次（Web of Science）。1990年自动化测量方法: Wu等开发出一种使用市售自动碳分析仪的新方法，大大简化了有机碳测定过程，提高了测量效率和准确性。这一改进方法被广泛引用，显著提升了土壤微生物生物量碳测量的便捷性(Wu, Pommerening et al. 1990)，该文被引2337次（Web of Science）。该领域主要贡献者及其简介：David S. Jenkinson英国著名的土壤科学家，以其在土壤有机质和碳循环研究方面的开创性工作而闻名。他在Rothamsted Research工作多年，开发了熏蒸-培养法和Rothamsted碳模型，为理解土壤健康和长期农业管理提供了重要的科学基础。 David S. PowlsonRothamsted Research荣誉教授和Lawes Trust高级研究员，并在雷丁大学担任访问教授。他的研究集中在土壤有机碳和氮循环及其与气候变化的关系，曾担任Rothamsted土壤科学系主任，致力于促进可持续农业和环境保护。 Philip Charles Brookes 著名的土壤生物学家，他的研究在全球范围内产生了重要影响，特别是在土壤微生物生物量和土壤有机质研究方面。他在Rothamsted Research工作多年，开发了多种测量土壤微生物生物量的方法，为土壤健康研究提供了宝贵的工具。 E. D. Vance土壤科学和生态学研究者，在土壤微生物生物量测量领域做出了重要贡献。他与P. C. Brookes和D. S. Jenkinson合作，开发了熏蒸-提取法，用于测量土壤微生物生物量碳，这一方法显著提高了土壤微生物研究的效率和准确性。 吴金水中国著名的土壤科学家，在中国科学院亚热带农业生态研究所担任研究员。他在土壤微生物生态学和土壤生物化学方面做出了重要贡献，研究包括长期施肥对土壤健康的影响和土壤微生物生物量的测量方法，为农业可持续发展提供了科学依据。参考文献Brookes, P., et al. (1985). "Chloroform fumigation and the release of soil nitrogen: a rapid direct extraction method to measure microbial biomass nitrogen in soil." Soil Biology and Biochemistry17(6): 837-842.Powlson, D. and D. Jenkinson (1976). "The effects of biocidal treatments on metabolism in soil—II. Gamma irradiation, autoclaving, air-drying and fumigation." Soil Biology and Biochemistry8(3): 179-188.Vance, E. D., et al. (1987). "An extraction method for measuring soil microbial biomass C." Soil Biology and Biochemistry19(6): 703-707.Wu, J., et al. (1990). "Measurement of soil microbial biomass C by fumigation-extraction-an automated procedure." Soil Biology and Biochemistry22(8): 1167-1169.论文链接: https://doi.org/10.1016/0038-0717(87)90052-6
2024-07-23
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经典论文解读: 德国污水处理厂和河流中药物的赋存特征
“向经典看齐”是生态环境研究中心主任朱永官院士发起，由生态环境研究中心青年学术委员会委员解读经典论文的系列活动。本活动旨在鼓励青年科研人员勇于挑战高难度的科学问题，抢占科技制高点，向本领域顶尖的科学家看齐，力争取得原创性、颠覆性成果，传承经典、砥砺前行。德国污水处理厂和河流中药物的赋存特征解读人：古振澳论文背景：药物的发明对于提升人类健康水平起到了十分重要的作用，由于在人体中通常不能完全代谢，药物分子及其代谢产物会通过尿液和粪便排出。随着人口增多与社会发展，药物的使用量也越来越高，产生了不容忽视的环境污染问题，在污水、地表水、地下水甚至饮用水中均检测到了药物分子及其代谢产物。污水处理厂作为污染物降解的关键环节，明确其在药物污染去除中的作用，分析药物在水环境中的赋存规律，对于控制药物污染风险具有十分重要的意义。主要发现与结论：论文作者通过对49个德国污水处理厂和30多条河流进行采样，全面分析了32种常见药物及其代谢产物浓度分布，包括抗炎药、脂质调节剂、精神药物、抗癫痫药物、β受体阻滞剂和β2-拟交感神经药以及5种代谢物。针对药物在污水处理厂中降解规律，作者重点分析了法兰克福附近一个市政污水处理厂（服务人口31.2万人）进出水中药物浓度，发现虽然进水中水杨酸浓度最高（54 μg/L），但是污水厂对其可实现超过99%去除率。与之相比，卡马西平去除率仅为7%，导致其在出水中浓度最高（2 μg/L）。整体而言，污水厂可去除约60%的药物（图1）。图1.市政污水处理厂药物进出水负荷及去除率值得注意的是，在经历降雨天气后，药物分子降解效果显著变差，其中部分药物降解率由60%降低至5%以内，并且该削弱效果可持续数天（图2）。这可能是降雨期间污水厂工艺受到冲击，导致微生物组成及活性改变，某些难降解药物的去除被大幅削弱。图2.市政污水处理厂中药物去除率随时间及水量变化情况（第4天出现降雨，流量显著增加）针对数十个污水厂和河流的分析结果表明，药物污染在水环境中广泛分布。污水厂出水中可同时检测到多种药物，其中有污水厂检测到了80%以上的待测药物种类。河流中也普遍存在药物污染，其浓度一般为污水厂出水浓度的5%~20%。研究者进一步比较了大型和小型河流中药物污染情况，发现小型河流中污染物浓度远高于大型河流（图3），这是由于污水厂受纳水体大多为小型河流。虽然工业排放也可能会导致部分类型药物污染，但应该不是造成地表水被广泛污染的原因。图3.不同河流中污染物浓度分布情况（其中Rhine和Main为大型河流，其余为小型河流）根据以上分析，可得出结论：生活污水作为药物污染主要来源，虽然在污水厂中得到部分去除，但出水中依然存在较高浓度残留。污水厂出水进入受纳水体后，药物污染浓度得到降低，但是依然广泛存在，对于水环境安全可能带来较大威胁。意义与反响：该论文发表于1998年，对于污水厂及水环境中药物污染进行了系统性分析，揭露了药物污染在水体中的广泛分布特征。研究明确了污水处理厂在药物污染防控中的重要作用，也指出了污水处理工艺的局限，为药物污染的管理与防控提供了非常重要的启示。受当年技术限制，该研究对药物浓度的检测精度有限，但作者通过全面检测与分析，有力地证实了药物污染的严峻性，并指出可能的防控路径。论文发表后，引起了全球范围内对于水体中药物污染的关注，并得到3000余次SCI引用。论文链接：https://doi.org/10.1016/S0043-1354(98)00099-2<!--!doctype-->
2024-07-23
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邓晔研究团队在气候情境-微生物-土壤属性的预测模型方面取得进展
土壤pH是维持地球生物生长和生存的关键因素，然而由于土壤系统的复杂性，很难预测未来气候变暖下的土壤pH变化。由于土壤的缓冲能力，土壤pH值在受到外界干扰时一般也会保持相对稳定的状态，但土壤pH值并非一成不变，如微生物参与的氨化和反硝化过程会使得pH值上升。土壤微生物群落可以对气候变暖快速响应，同时与土壤pH高度相关，是气候和土壤系统的桥梁，因此微生物可以作为土壤pH变化的生物指示物。 中国科学院环境生物技术重点实验的邓晔团队围绕着“气候情境-微生物-土壤属性“的框架，提出了核心细菌预测模型（CoBacFM），用于研究全球草地在当前和未来气候条件下的核心土壤微生物生物地理分布。该模型通过提取全球核心微生物物种和与环境变化高度相关的生态类群，大大降低了微生物群落分析的复杂度。我国的研究人员与国际同行广泛合作，联合美国、德国、加拿大、瑞典、爱沙尼亚等国家的12个研究团队，系统收集和整理了来自全球1251个草地生态系统中3703个土壤样本，利用16S rRNA基因高通量测序数据，结合土壤样点的气候信息、土壤理化指标、植被等地理信息数据，采用10×交叉验证的Cubist决策回归树方法，训练CoBacFM模型，探究了未来三种气候情境下不同时间阶段的草地核心微生物组和土壤pH的地理分布与变化趋势。 据模型结果估计，63.8%-67.0%的草地区域土壤pH值将升高，10.1%-12.4%的地区土壤pH值将降低。同时，全球约有三分之一左右的碱性或近中性草地区域，在未来其碱性程度增强，pH值将上升5.6%，尤其在东北亚、非洲和大洋洲的草地区域较为明显，同时碱化区域在所有未来情境中都会逐渐扩大。这些结果得到了中国青藏高原草地、内蒙古草地、冰岛、北美等全球14项野外草地的模拟增温样地实验的验证。 相关成果发表在Cell子刊、环境与生态Top期刊One Earth （IF=15.1）。课题组助理研究员冯凯为论文第一作者，邓晔研究员为通讯作者。研究得到了国家重点研发计划中沙合作项目、国家自然科学基金青年基金、中国博士后科学基金和云南省烟草公司文山州公司等项目的支持。图1 全球草地土壤pH值分别在未来3种气候情境下的4个时间段的变化论文链接：https://doi.org/10.1016/j.oneear.2024.06.002中国科学院环境生物技术重点实验室2024年7月8日
2024-07-08
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中心3项成果荣获2023年度国家科学技术奖
6月24日上午，2023年度国家科技奖励大会在人民大会堂隆重举行。中国科学院生态环境研究中心3项成果荣获2023年度国家科学技术奖，其中牵头完成1项，参与完成2项。中心作为第一完成单位、曲久辉院士主持的“饮用水安全保障技术体系创建与应用”获得国家科学技术进步一等奖。“饮用水安全保障技术体系创建与应用”项目发明了“加密活区”净水及调光抑藻等生态型水源水质改善技术，攻克了嗅味、毒害副产物、耐氯生物、砷、氟等系列水质净化难题，创制了标准化装配式水厂及农村供水远程运维模式，实现了全场景水质监测系列装备首台套突破和自主可控，创建了从源头到龙头、分散到集中、监测到管控、城乡全覆盖的饮用水安全保障技术体系。成果应用于1431项工程、覆盖4500个公共供水厂，直接受益人口2.58亿，服务人口7.2亿，支撑城乡居民喝上“放心水”。该项目主要完成单位为中国科学院生态环境研究中心等10家单位；主要完成人为曲久辉、杨敏等15人。中心作为第二完成单位参与朱永官院士主持的“环境中耐药基因的形成和扩散机制”和清华大学刘会娟教授主持的“无机非金属废水处理与资源回收技术及应用”分别获得国家自然科学二等奖和国家技术发明二等奖。“环境中耐药基因的形成和扩散机制”项目针对细菌耐药这一全球公共健康领域的重大挑战，聚焦动物养殖业和城市污水处理系统，在One Health的框架下系统研究了耐药基因在环境中的持久性存留、扩散及潜在风险，5篇代表论文4篇入选ESI高被引论文，为遏制耐药性的蔓延提供了科技支撑。“无机非金属废水处理与资源回收技术及应用”项目针对高含盐废水中的氮、氟等污染物，突破了共存无机物分步去除、协同调控、深度净化等关键技术，创建了无机非金属废水深度处理、资源回收和近零排放技术体系，为战略新兴产业发展和传统行业转型升级提供了重要支撑。科技开发处2024年6月24日<!--!doctype-->
2024-06-24
