志存高远 励精图治开拓进取 务实创新
科研进展
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陈利顶研究组揭示全球梯田分布格局及其综合生态效益中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室陈利顶研究组在全球梯田分布格局及其综合生态效益集成评价方面取得重要进展，该项成果近期在线发表于国际地学领域的顶级刊物Earth-ScienceReviews(2016,159:388-403)。 数千年以来，为了消减洪涝、防控侵蚀、保持水土和获取粮食，人类在不同的坡地条件下创造了类型多样的梯田景观。梯田已经成为古老农耕文明和人类智慧的重要象征与载体，在全球许多国家和地区均有大量分布，形成了壮丽独特、多姿多彩的农业文化景观，许多古老梯田还成为知名旅游胜地乃至被列入地区和全球非物质文化遗产。尽管历史悠久，人类对于全球范围内的梯田种类划分、历史沿革、时空分布、综合生态效益及其演变机理仍知之甚少。与此同时，受全球气候变化、城市化和新技术革命影响，人类农业生产耕作方式和生活观念发生重大改变，因大面积弃耕而造成的梯田荒废、退化乃至坍塌、损毁时有发生，梯田景观及其文化传承面临着被边缘化的不利局面，并有走向消亡的危险。 鉴于梯田对生态服务和人类福祉的重要影响和研究价值，本研究基于全球案例搜集、文献综合集成、梯田指数构建和定量耦合分析等方法，取得以下重要进展：（1）明确诠释了全球梯田的历史沿革、分类标准、利用方式和时空格局。研究发现，梯田与农业文明几乎同步产生，最早记载的梯田出现于5000多年前的巴勒斯坦、也门、以及中国的长江流域，随后分别向地中海干旱区和东南亚地区传播，目前已广布于热带亚热带山地、温带荒漠、干旱半干旱丘陵区乃至高寒脆弱山地，遍及亚、欧、美、非等各大洲的重要生态类型区。（2）定量揭示了全球梯田对多种生态服务效益的重要贡献。基于全球公开发表的文献数据，构建了梯田和自然坡面效益比指数，研究发现全球梯田在侵蚀防控方面效益最为显著(11.46±2.34)，其次是消减洪峰径流(2.60±1.79)、生物量积累和生物多样性保护(1.94±0.59)、提高土壤水分蓄积量(1.20±0.23)、提升土壤养分和土地生产力(1.20±0.48)；同时诠释了其在景观美学和休闲娱乐方面的重要价值。（3）基于全球60例梯田负效应报告，系统论证了全球梯田面临的挑战、突出问题及其驱动因子。发现弃耕是造成梯田衰败损毁的最重要因素，占所有案例的49%；其次是不合理的管理方式（20%），低质量的梯田设计（18%），梯田建设与维护者的知识与技能不足（10%），其他不确定因素（如土地利用和附加田间措施，约占3%）。而造成梯田弃耕的原因又呈现多样化和复杂化，如全球城市化和新技术革命造成的人口迁移、观念更新和由此导致的青壮劳动力短缺，农产品价格长期低迷，投入产出比不理想，以及因道路状况不佳和距离成本高而造成的偏远地区梯田废弃等。（4）文章最后探讨了可能的解决途径和方案。提出了建立人地和谐的梯田生态系统亟需解决的若干问题，包括科学合理的梯田顶层设计、相关法律制度的保障、坡改梯工程的环境立法、水利和田间管理的改良措施、对梯田建设者和利益相关者的知识培训、技术传播与生态资金补偿。以期为加强全球梯田和文化景观保护、促进自然和人类福祉可持续发展提供科学依据。 本研究得到国家自然科学重大项目、面上项目和国家重点实验室方向性项目资助。该文第一作者为卫伟副研究员，通讯作者为陈利顶研究员。 全文链接：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012825216301313 城市与区域生态国家重点实验室 2016年7月2日2016-07-02
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傅伯杰研究组揭示黄土高原草本年轮材料的气候学价值中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室傅伯杰研究组在黄土高原草本年轮研究方面取得重要进展，揭示了该地区多年生草本年轮材料的气候学价值。这一研究成果近期在线发表在国际著名刊物ScientificReports。 草本年轮结构是指在某些多年生草本物种的根部次生解剖结构会像木本植物一样在生长季早期形成较大的导管组织，而在生长季节晚期形成较小的导管组织，从而形成可以识别的逐年年轮组织结构。草根年轮材料的研究价值正在逐渐受到人们的关注，并被逐渐应用于气候学和生态学研究当中。本研究采用了草本年轮气候学的研究方法，在黄土高原南北样带上沿200毫米降雨梯度（宜君：630毫米至神木：430毫米）获取了多个样点的典型多年生草本物种紫花苜蓿（人工物种）和委陵菜（自然物种）的草根年轮材料，并发现这两种草本物种均具有可以识别的年轮结构。研究发现1）两个草本物种的年轮生长均对干旱胁迫有较为敏感的响应，这意味着水分条件是决定黄土高原草本植物生长的先决条件；2）气候变暖导致的干旱胁迫加剧对黄土高原草本植物生长具有明显的负面影响；3）黄土高原人工草本物种对水分胁迫的敏感程度要高于自然物种，表现出人工物种在未来气候变化适应方面上的脆弱性。本研究揭示了草本年轮材料可以用于揭示草本植被生长动态及其与气候变化关系研究，并对黄土高原可持续生态恢复建设具有重要科学价值。 文章第一作者为博士研究生石松林，通讯作者为李宗善副研究员。 该研究得到了国家自然科学基金重大项目资助。 论文链接：http://www.nature.com/articles/srep28435 黄土高原紫花苜蓿（人工）和委陵菜（自然）的草根年轮组织结构图 城市与区域生态国家重点实验室 2016年6月22日2016-06-22
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中心在纳米材料转化过程稳定同位素分馏方面取得重大突破环境化学与生态毒理学国家重点实验室刘倩、江桂斌研究组近期在纳米材料转化过程同位素分馏方面取得重大突破，研究成果日前在线发表于NatureNanotechnology，doi:10.1038/nnano.2016.93;ImpactFactor35.267，中科院生态环境中心为该工作唯一完成单位。 该研究采用了天然稳定同位素来研究环境中纳米材料的过程和来源。研究人员首次发现了纳米银在自然转化过程中的稳定同位素分馏现象，通过多接收器电感耦合等离子体质谱（MC-ICP-MS）测定了纳米银在转化过程中天然银同位素组成的极细微变化。研究发现不同的环境过程能够导致不同的银同位素分馏效应，进而通过同位素变化揭示了纳米银在自然水体中的转化途径与机理。这种基于天然同位素组成的研究思路完全不同于常规的基于浓度或粒度的方法，不但可以提供反应过程中不依赖于浓度的多维信息，而且无需添加任何人为标记物或放射性标记物，因此为纳米研究提供了一种全新的研究手段。尤其是对于大时空尺度、难以人为加标的体系，该方法提供了一个可行的研究途径。该研究将稳定同位素技术拓展到一个全新的应用领域。 特别值得一提的是，研究人员发现人工纳米材料与天然纳米材料在一些环境过程中具有显著不同的同位素分馏效应。这一现象为甄别环境中纳米材料的来源提供了一种潜在的方法，从而为更准确的环境纳米毒理学研究提供了可能。 这一工作被NatureNanotechnology审稿专家高度评价为“一项开创性的里程碑式的工作—apioneeringlandmarkstudy”。NatureNanotechnology同期以“Nanoecotoxicology:Nanoparticlebehaviourdissected”为题专门配发了两页篇幅的newsandviews评论文章，对该工作的背景和科学意义进行了详细解读，认为“这一发现具有相当的重要性—theimportanceofthefindingsreportedissubstantial”，“这一开创性的工作证明了纳米材料的同位素分馏值得深入研究—thepioneeringworkofLiuandcolleagueshasdemonstratedthatthisisanissue(isotopicanalysisofnanoparticles)worthlookingat”。 该研究组在环境纳米材料方面已开展了系列研究工作，前期工作中发明了一种基于毛细管电泳-电感耦合等离子体质谱在线联用（CE-ICP-MS）的纳米材料表征新方法，可在单次检测中完成复杂环境介质及消费产品中纳米材料的种类鉴定、尺寸分布表征和相关离子检测，相关论文已以VIPpaper发表于化学类顶级期刊《德国应用化学》（AngewChemIntEdi.,2014,53,14476-14479），成为继传统电镜、光散射技术之外的一种新的纳米材料表征技术。 该研究得到了国家自然科学基金委、中科院环境健康先导专项、科技部973项目及中科院青年创新促进会的支持。 全文链接：http://dx.doi.org/10.1038/nnano.2016.93 newsandviews链接：http://dx.doi.org/10.1038/nnano.2016.119 通过银稳定同位素分馏揭示自然水体中纳米银的天然转化过程 环境化学与生态毒理学国家重点实验室 2016年6月21日2016-06-21
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吕永龙研究组在区域尺度污染物多介质生态风险评价方面取得重要进展中国科学院生态环境研究中心吕永龙研究组在区域尺度污染物多介质生态风险评价方面取得重要进展。相关研究成果在国际著名刊物EnvironmentInternational上发表（EnvironmentInternational,2016,94:283-291.史雅娟为第一作者，吕永龙为通讯作者.）。 生态风险评价是研究化学物质对有机体和生态系统负效应的有效工具，概率风险评价（probabilisticecologicalriskassessment,PERA）的发展则为特定研究区域多介质的污染物生态风险评价提供了定量表征的方法。概率风险评价方法将风险评价结果以连续分布曲线的形式表征，不但使风险管理者可以根据受影响的物种比例来确定保护水平，而且也充分考虑了环境暴露浓度和毒性值的不确定性和可变性，是一种更直观、合理和非保守的估计风险的方法。应用概率风险评价方法研究区域尺度下的污染物的多介质风险是生态风险评价研究的重要前沿方向。 吕永龙研究组近年来以环渤海地区为研究区域，进行了重点污染物的多介质生态风险评价研究。本研究依据概率风险评价的基本理论，建立了五步法的风险评价程序：提出问题、暴露分析、效应分析、风险表征和风险验证。以污染物Cd为例，开展了环渤海区域多介质生态风险评价，将Cd在多介质（土壤、河水、河水沉积物、海水、海水沉积物）的实测暴露累积概率分布与污染物在相应水生、陆生、底栖的本地生物的效应累积概率分布构建联合概率分布曲线，评估多介质生态风险，并利用生态调查对风险评价结果进行验证。 对不同的介质类型（河水、河水沉积物、海水、海水沉积物、土壤），本研究分别进行了各介质的物种敏感性分布曲线（speciessensitivitydistributions,SSDs）计算。在物种的筛选过程中，筛选了在该研究区域存在的物种，只有被污染物直接影响的物种才被考虑。对于土壤生态系统，研究选择了植物和土壤无脊椎动物的毒性数据，因为这些物种始终暴露于土壤环境中，较少受其它介质中污染物的干扰。研究选取的毒性数据评价终点为直接作用于生物种群水平（如增长率、繁殖率、存活率等）。在不同的暴露时间和暴露条件下，同一种化学物质可能会对实验物种产生一系列不同的效应结果。此时很难判断哪一个评价终点最为适合，因此在选择评价终点时基于了以下几个原则：与生态系统密切相关，对潜在风险敏感，以及与环境管理目标契合。对同一个物种，有多种毒性效应数据，最低效应观察浓度（lowestobservedeffectconcentration,LOEC）和无效应观察浓度（noobservedeffectconcentration,NOEC）缺少统计上的精确性，并有多种表现效应。因此，研究选择了半致死浓度（medianlethalconcentration，LC50）和/或半效应浓度（medianeffectconcentration，EC50）作为评价终点指标。由于现实的生态环境中，污染物的暴露方式为多物种混合下的长期暴露，而毒性试验多为单物种的急性实验，因此在绘制SSDs之前，引入了一个评价因子，将毒性数据进行由实验数据到实际生态系统的外推。每一个SSDs中，一个物种的毒性数据只出现一次，当该物种有多个满足以上原则的毒性数据时，计算其多个毒性数据的几何平均数作为该物种的毒性效应数据。各介质的风险权重基于该介质在生态系统中的重要性和风险管理的目标，以专家打分法对权重进行赋值，得到研究区域的综合风险。通过构建暴露浓度历史数据或未来暴露浓度预测的概率分布，本方法同样可以用于生态风险时间尺度变化评估与预测。 该研究为在其他介质复杂的区域开展污染物生态风险评价提供了可有效应用的方法和经验。研究成果为该地区的重点污染物生态风险评价提供了基础数据，同时可为区域的环境风险管理对策提供科学依据。 上述研究得到了国家自然科学基金项目（41272487，414201040045）、科技部国际科技合作项目（2012DFA91150）和中国科学院重点资助项目（KZZD-EW-TZ-12）等的支持。 原文：YajuanShi，RuoshiWang，YonglongLu*，ShuaiSong，AndrewJohnson,AndrewSweetman,KevinJonesd.Regionalmulti-compartmentecologicalriskassessment:establishingcadmiumpollutionriskinthenorthernBohaiRim,China.EnvironmentalInternational,2016,94:283~291.(http://dx.doi.org/10.1016/j.envint.2016.05.024) 城市与区域生态国家重点实验室 2016年6月21日2016-06-21
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马克明研究组在全球植物损伤格局方面取得重要进展生物多样性分布的纬度梯度格局是自然界最为引人注目的现象之一，也是令生态学家感到最为费解的基本问题之一。一百多年来，人们对生物多样性的纬度梯度格局进行了广泛的研究，地理、进化、物种相互作用、以及气候等因素都被认为在其中发挥了重要作用。其中一种假说认为，热带地区物种之间的作用更强，植食性动物对植物的取食程度更高，对植食性动物取食的抵抗与适应加剧了热带地区植物的多样性的分化，使得该地区具有了更高的生物多样性。该观点自上世纪中期提出后就获得了广泛认同，但最近的一些研究则对此提出了强烈质疑，并呼吁学界对这一假说进行重新验证。 为了对种间相互作用的纬度梯度假说进行全面的检验，景观保护与生态恢复研究组的科研人员以植物遭动物的取食程度（即植物损伤程度）为指标，通过对已发表数据的收集，共得到了全球728个研究地点的1890个数据点的植物损伤和相关气候数据。通过对这些数据的分析发现，在全球尺度上，8.79%的叶面积被植食性动物所消耗。植物的损伤格局存在着明显的南北半球不对称性：1）南半球植物的叶片损伤程度是北半球的1.5倍；2）在北半球，植物损伤程度随着纬度的升高而降低，但在南半球，植物损伤程度与纬度无关；3）在北半球，植物损伤程度随着研究地点年均温的升高而升高，但在南半球，植物损伤则随着年均温的升高而下降。降雨与植物损伤程度则没有表现出显著的相关性。本研究说明，植物损伤的纬度梯度假说只在北半球成立，在南半球，此假说并不成立。该研究首次提出并验证了植物损伤纬度梯度格局的半球不对称性，并提出气候因子与高度特化的生物防御可能是造成这种不对称性出现的重要原因。 该研究近期发表在生态学著名期刊Journalofecology上(IF=6.18)，（全文链接http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1365-2745.12588/full），同时本研究被选为该杂志当期的editorchoice文章（一年共6期，每期选一篇作为Editorchoice文章），并在其官方blog上以”TheBigBangandthereafter,acrosslatitude”为题对该研究进行了专门评论和推介(https://jecologyblog.wordpress.com/2016/06/14/editors-choice-1044/)。 本研究受到国家自然科学基金青年基金和面上项目的支持。 城市与区域生态国家重点实验室 2016年6月17日2016-06-17
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Science发表中国生态系统服务评估研究成果中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室欧阳志云研究组在全国生态系统服务研究方面取得重要进展，建立了关联生态系统服务与受益者的区域生态保护重要性评估新方法，揭示了我国生态系统服务空间格局和生态保护的关键区域，阐明了我国生态保护政策取得显著成效。这一研究成果2016年6月17日发表在国际著名刊物Science（2016,352:1455-1459）上。 生态系统服务是生态学研究的前沿和热点，联合国先后启动了千年生态系统评估、生物多样性和生态系统服务的政府间科学—政策平台等重大研究计划，推动全球生态系统服务评估与保护。但仍面临如何定量评估生态系统服务、如何将生态系统服务评估成果应用于政策制定仍是当前面临的挑战。自2000年以来，我国经济社会持续快速发展同时，积极推进我国生态保护与建设，实施了天然林保护、退耕还林还草、京津风沙源治理等一系列生态保护政策与生态建设工程，生态保护成效一直是国内外关注的核心问题。 欧阳志云研究组依托环境保护部和中国科学院联合组织的“全国生态环境十年变化（2000—2010年）调查评估”项目，将国际生态学研究前沿与国家生态保护需求紧密联系起来，建立了区域生态系统服务的定量评价方法，以及综合生态系统服务功能量与受益人口数量的区域生态保护重要性评估方法。研究发现，2000-2010年间，我国食物生产、水源涵养、土壤保持、防风固沙、洪水调蓄、固碳、生物多样性保护等7项生态服务中，有6项在10年中得到明显改善，只有生物多样性保护功能下降。天然林保护、退耕还林还草等生态建设与保护工程对生态系统服务功能的提升发挥了重要作用。研究还揭示了我国食物生产、水源涵养、土壤保持、防风固沙、洪水调蓄、固碳、生物多样性保护等生态系统服务的空间格局，明确了对保障国家生态安全具有重要意义的关键区域，这些区域虽然仅占全国国土面积的37%，但提供了全国56%-83%的生态系统服务。 该成果已应用于国家生态保护红线框架规划、全国生态功能区划修编、重点生态功能区调整，以及其他国家与省市生态保护、城市与区域发展规划与生态保护政策的制定。 本研究表明经济发展与生态服务功能的提升可以共存。科学的政策设计可以在经济快速发展的同时，实现生态环境的改善。中国以生态系统服务功能为目标的生态保护与恢复的理念和政策措施可以为世界其他国家提供借鉴。 本论文的工作由中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室负责完成。参加单位有中国科学院遥感与数字地球研究所、环境保护部环境卫星应用中心。斯坦福大学、明尼苏达大学、密歇根州立大学的专家学者也参加了部分工作。 文章链接：http://science.sciencemag.org/content/352/6292/1455 城市与区域生态国家重点实验室 2016年6月17日2016-06-17
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强志民研究组开发出先进的多光源紫外反应试验系统紫外消毒和基于紫外的高级氧化作为水处理工程领域的一项绿色技术，已引起越来越多环境学者的研究兴趣。然而，传统的批次式反应器和准平行光束仪在辐射剂量测定、最高光强输出等方面的固有缺陷，长期限制了科研人员准确、快速地测定光反应参数和阐释光反应机制。 针对上述问题，中国科学院生态环境研究中心强志民研究组近期开发出先进的多光源紫外反应试验系统。研究组摒弃了批次式反应器和准平行光束仪的传统思路，采用流动式反应器的原理，自主开发了多套不同光源的细管流紫外反应试验系统（见图1和图2），具有紫外输出稳定、辐射剂量准确、强度输出范围广、操作简便、可进行样品在线分析等显著优点，为开展光化学和光生物反应研究提供了先进的试验平台。特别是，该系统的高强度和超大剂量紫外输出对于探索紫外消毒的一些前沿问题（如光化学第二定律应用于污水、再生水、饮用水紫外消毒中的偏差测定）具有重要的意义。相关研究最近连续发表在Environ.Sci.Technol.Lett.(2015,2,297-301),Environ.Sci.Technol.(2016,50,5849-5856),Appl.Catal.B(2016,187,83-89）等国际环境期刊上。 在今年加拿大温哥华召开的2016年度世界紫外线大会上，研究骨干李梦凯博士报告了紫外反应试验系统的相关成果，引起了参会者的热烈讨论。会议期间，国际紫外线协会（IUVA）专家委员会评选出2013-2015年国际紫外技术领域的6个奖项。鉴于在紫外领域从原理创新、技术研发到工程应用的系列创新成果，李梦凯博士荣获“紫外线青年学者奖（UVYoungProfessionalAward）”（2013-2015年唯一名额），体现了中国青年学者在紫外线水处理技术领域的突出贡献。此外，李梦凯博士最近还荣获美国普渡大学工学院2016-2017学年访问教授奖（EdwardM.CurtisVisitingProfessorshipAward），将应院长RaoGovindaraju教授的邀请，赴普渡大学开展为期一年的紫外技术合作研究。该奖项每年评选出一名国际学者赴普渡工学院进行合作交流，往年都授予国际知名教授，今年是首次授予一名来自中国科学院生态环境中心的助理研究员。 本研究得到国家自然科学基金创新群体、国家杰出青年基金和美国国家地理项目的支持。 图1配装低压汞灯（LPUV）的细管流紫外反应系统 图2配装真空紫外/紫外（VUV/UV）汞灯的细管流紫外反应系统 环境水质学国家重点实验室 2016年6月14日2016-06-14
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陈保冬研究组在丛枝菌根缓解植物铬毒害机理研究方面取得重要进展中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室陈保冬研究组近期在丛枝菌根缓解植物铬毒害机理研究方面取得重要进展，相关研究结果在EnvironmentalScience&Technology，EnvironmentalToxicologyandChemistry,EnvironmentalandExperimentalBotany，JournalofHazardousMaterials等国际环境科学期刊上发表。 丛枝菌根（arbuscularmycorrhiza,AM）真菌能与绝大多数的陆地高等植物形成共生体系，帮助植物适应养分贫瘠、干旱、重金属污染等各种逆境胁迫。然而，对于AM真菌在植物耐受铬污染胁迫中的作用却鲜有报道，相关机制研究更是匮乏。 陈保冬研究组开展了一系列试验对AM真菌在宿主植物适应铬污染中的作用及其机制进行了系统研究。发现菌根共生体系能强化根系对铬的固持作用，减少铬向地上部的分配从而降低铬对植物的毒害。对比不同磷添加水平和接种AM真菌对植物耐铬生长的影响，发现单独添加磷并不能达到菌根对植物所产生的积极效应，丛枝菌根在促进磷吸收的同时增强了根系对铬的固持能力，而根外菌丝在菌根固持铬中起着关键作用。利用AM真菌双重无菌培养体系，结合电镜（TEM-EDS）及质谱（ICP-MS）分析技术研究发现丛枝菌根根外菌丝能够通过主动运输方式吸收铬并转运至菌根根系，但同时将绝大多数铬固持在根外菌丝中。进一步利用光谱表征技术（XAFS）对铬的形态进行了分析，发现AM真菌能够将Cr(VI)还原成Cr(III)，并以磷酸铬类似物的形式固持在菌丝表面，而吸收进去的铬很可能以组氨酸结合态在菌丝中转运。通过SEM-EDS及光谱分析技术（STXM和XAFS）研究发现这些磷酸铬类似物为主的铬化合物主要分布于菌丝表面的类似于胞外聚合物（EPS）的颗粒物中，而在菌根内部铬主要与羧基或组氨酸结合态类似物相结合，并分布于真菌结构（丛枝、根内菌丝等）及植物细胞壁等部位。AM共生结构对Cr的转化与固持作用有效减少了铬向植物细胞的转运，减轻了铬对植物的毒害。 这些研究结果揭示了铬污染环境中菌根共生体系对植物的保护效应及其关键机制，同时也阐明了铬在菌根介导的植物-土壤系统中的生物地球化学过程，为应用菌根技术进行污染土壤生态修复提供了理论依据。 该系列研究得到了国家自然科学基金及国家科技支撑计划项目的支持。 城市与区域生态国家重点实验室 2016年5月8日2016-05-08
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周伟奇研究组在城市化与PM2.5污染相关关系方面取得重要进展我国快速的城市化过程在改善人民物质生活水平的同时，也对生态环境造成了严重影响，尤其是以PM2.5为首要污染物的空气污染问题，然而探讨城市化过程与PM2.5污染的相关关系尚无法有效获得长时间序列的PM2.5浓度数据。 中国科学院生态环境研究中心城市生态格局与模拟研究组，在稳定气象条件下，捕捉得到的气象能见度与PM2.5浓度之间的显著相关关系，并基于该关系获取了北京市1973年到2013年40多年的PM2.5浓度数据，并探讨了其与城市化指标之间的相关关系。结果发现：稳定气象条件下，北京的PM2.5浓度从1973-2013年呈显著增加趋势，而风速则相对稳定，表明人类活动增强是PM2.5污染加剧的主要因素；同时，进一步发现城市化指标例如人口和机动车数量都和PM2.5浓度显著正相关，并发现PM2.5浓度在2004年以后随着能源消耗和机动车数量的迅速增加而显著上升并快于2004年以前，表明城市化进程对PM2.5污染影响显著。研究呼吁，为实现中国可持续的城市化目标，需要更好的城市化策略以控制空气污染等环境问题。 该研究得到了国家自然科学基金等项目的资助，由韩立建博士、周伟奇博士和李伟峰博士完成。研究成果于3月31日发表于Nature出版集团的ScientificReports。 文章链接：http://www.nature.com/articles/srep23604 城市与区域生态国家重点实验室 2016年4月8日2016-04-10
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刘思金研究组在环境污染物及碳纳米材料的毒性研究方面取得进展中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室刘思金研究组在非编码RNA—miR-214拮抗砷诱导的细胞凋亡机制研究方面取得重要进展，相关研究成果近日发表于著名自由基研究期刊FreeRadicalBiology&Medicine(FreeRadicBiolMed,2016,92:39-49)；同时，在氧化石墨烯（GO）的毒性与生物安全性控制方面取得进展，相关研究成果近日在线发表于美国化学会杂志ACSNano（ACSNano,2016,DOI:10.1021/acsnano.6b00539）。砷化物是一种对人类健康具有严重危害的环境污染物，但其毒理学效应，特别是红系细胞的毒性机制仍不清楚。该研究团队发现，在红系细胞的氧化应激下（特别是砷化物的刺激下），miR-214的表达水平明显下调。过表达和敲低实验的结果显示miR-214的下调拮抗了砷化物诱导的细胞死亡效应。进一步的分子机制研究发现，砷化物诱发的氧化应激反应导致细胞应激蛋白Nrf2含量显著上升，其入核后结合在miR-214启动子上的水平也显著增加，最终抑制miR-214的转录表达。同时研究发现，细胞应激蛋白ATF4和组蛋白修饰关键分子EZH2是miR-214的直接下游靶基因，砷刺激下miR-214的表达下调促使ATF4和EZH2的蛋白含量升高，并进一步拮抗砷诱导的细胞死亡。本研究对于揭示砷的红系细胞毒性以及miR-214在环境健康研究中的科学价值也具有重要的意义。该研究组也发现GO的表面理化性质显著地影响其生物效应和毒性。在生物介质中，原始态GO的表面会吸附大量的蛋白分子，其中一些具有重要生物功能的蛋白（如免疫球蛋白）介导了GO纳米颗粒与巨噬细胞膜的结合，导致原始态GO纳米颗粒容易被巨噬细胞识别、黏附和吞噬。在分子层面上，证实GO会影响细胞膜结构与功能相关蛋白的水平，最终导致细胞膜结构和功能（如细胞膜通透性、流动性、膜电势和离子通道等）的异常，这也是GO产生细胞毒性的机制之一。同时，通过控制GO的表面理化性质，制备了四种不同表面性质的GO（GO-NH2、GO-PEG、GO-PAM、GO-PAA），并深入研究了这些GO衍生物的体外和体内毒性效应。研究结果证明PEG-和PAA-修饰能在很大程度上降低GO与细胞膜的作用及损伤，并缓解GO引起的体内毒性。这项研究工作对于揭示氧化石墨烯的毒性及环境健康风险具有重要的科学价值。这些研究工作得到了国家973项目、中科院先导专项B和基金委自然科学基金项目的支持。文章链接 文章链接 氧化石墨烯的生物作用机制及其生物安全性的人工调控 环境化学与生态毒理学国家重点实验室2016年2月17日2016-02-17