科研进展----中国科学院生态环境研究中心

国家自然基金重大项目“黄土高原生态系统与水文相互作用机理研究”2014年度进展与学术交流会召开

　　1月25日，由傅伯杰院士主持的国家自然科学基金重大项目“黄土高原生态系统与水文相互作用机理研究”2014年度进展与学术交流会在中科院生态环境研究中心召开。国家自然科学基金委员会地球科学部相关人员莅临会议，项目专家组刘昌明院士、邵明安研究员、刘宝元教授、刘世荣研究员、杨大文教授、吴炳方研究员、朴世龙教授和刘俊国教授应邀出席，各课题负责人、项目骨干成员和研究生等近百余人参加了会议。会议由傅伯杰院士主持。
　　傅伯杰院士首介绍了项目的总体情况。随后，罗毅研究员、李小雁教授、上官周平研究员、王帅博士分别代表各课题从研究目标与内容、年度开展工作、突出研究进展、论文发表、下年度工作计划等方面汇报了各课题2014年度主要工作与研究进展。与会专家分别发言，充分肯定项目在2014年度所开展的极富成效工作，对项目下一步研究工作提出了具体建议，期待项目继续取得新的重大进展和创新成果。
　　专家咨询会后，项目组听取了清华大学杨大文教授等所做的“流域生态水文观测与模拟”的特邀学术报告，并进一步对2014年度工作开展情况和2015年研究计划进行讨论交流。傅伯杰院士对项目2014年度工作进行了集中点评，对各课题的研究重点和方向提出了具体要求，强调要紧紧围绕项目和课题目标，拓展研究思路，进一步加强系统性和创新性研究工作。
　　“黄土高原生态系统与水文相互作用机理研究”是针对黄土高原生态系统恢复与保护所提出的重大项目，由中科院生态环境研究中心主持，分为“森林水源涵养机理及尺度效应”、“草灌生态系统对土壤水变化的响应机制”、“土壤水分有效性与地带性规律”和“生态系统承载力的空间格局与调控途径”等四个课题。本次会议在交流讨论各课题研究进展的基础上，明确了下一步工作重点，取得了积极效果，为圆满完成项目任务和预期目标奠定了重要基础。
　　城市与区域生态国家重点实验室
　　2015年2月5日

2015-02-05

刘俊新研究组在新型污水处理模式及评估方面取得重要进展

　　在全球气候变化的背景下，污水处理的传统思维方式也正发生巨大改变，发展节能低碳以及污水中可用物质有效循环和资源化利用的污水处理新模式受到了国际社会的广泛关注。然而，如何认识污水处理模式的环境足迹尚缺乏科学的方法。
　　针对上述问题，中国科学院生态环境研究中心刘俊新研究组（水污染控制技术研究组）开展了一系列的研究工作，并通过与国内外科学家深入交流，构建出面向节能、低碳与资源回收的污水处理多目标评估新框架；利用计算模拟和大数据分析方法，对全球52个国家1990–2010年数据进行规律挖掘和动态拟合，建立了基于时间序列的评估指标权重分配模型，进而评估了发达国家与发展中国家污水处理模式的净环境效益（NEB），并对2020年进行情景预测。
　　研究发现：发达国家实施基于资源回收的新型污水处理模式后，污水处理耦合资源回收产生的环境效益约有154%的增量，而该数字对于发展中国家而言仅不到60%。蒙特卡洛分析进一步指出，发达国家推动模式革新后，新污水处理模式获得净环境效益的概率约为65%，而发展中国家实现这一目标的可能性低于10%。换言之，在同等技术发展水平下，将污水中有机质转化为沼气能源、将氮磷元素转化为缓释肥料（鸟粪石）、而剩余污泥以堆肥形式进行土壤回用的污水处理与资源回收集成模式更适合发达国家。对于发展中国家而言，在谨慎借鉴发达国家成功模式的同时，应当探寻符合自身国情的污水处理新模式。情景分析建议，发展中国家的污水处理厂可通过减少化学品使用及促进生物能回收来有效提高污水处理过程的环境可持续性。本研究亦呼吁，推动污水处理模式改革应当全面考虑技术与政策的组合优化。
　　上述最新研究成果以自由撰稿形式在《美国科学院院刊》（PNAS）上发表（Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 2015, online publication, DOI: 10.1073/pnas.1410715112）。
　　该系列研究得到国家自然科学基金、环境模拟与污染控制重点联合实验室（生态环境研究中心）自主课题等项目资助。　　
　　相关研究论文及链接：
　　1. X. Wang, P.L. McCarty, J. Liu*, N.-Q. Ren, D.-J. Lee, H.-Q. Yu, J. Qu, 2015. Probabilistic evaluation of integrating resource recovery into wastewater treatment to improve environmental sustainability. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. DOI: 10.1073/pnas.1410715112. (http://www.pnas.org/content/early/2015/01/14/1410715112.abstract)
　　2. X. Wang, J. Liu*, N.-Q. Ren, H.-Q. Yu, D.-J. Lee, X. Guo, 2012. Assessment of multiple sustainability demands for wastewater treatment alternatives: A refined evaluation scheme and case study. Environmental Science & Technology, 46(10): 5542-5549. (http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/es300761x)
　　3. X. Wang, J. Liu*, N.-Q. Ren, Z. Duan, 2012. Environmental profile of typical anaerobic/anoxic/oxic wastewater treatment systems meeting increasingly stringent treatment standards from a life cycle perspective. Bioresource Technology, 126: 31-40. (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852412013466)
　　水污染控制实验室
　　环境水质学国家重点实验室
　　2015年1月21日

2015-01-21

先导专项（B类）“大气灰霾追因与控制” 2014年度工作总结交流会议召开

　　2014年12月29日至30日，中国科学院战略性先导科技专项（B类）“大气灰霾追因与控制”2014年度工作总结交流会在北京召开。中科院前沿科学与教育局地球科学处、专项首席科学家、各项目、课题负责人及科研、管理骨干、专项办公室成员等150余人参加了会议。
　　会议邀请了清华大学郝吉明院士、中国科学院大气物理研究所吕达仁院士、中国科学院合肥物质科学研究院刘文清院士、北京大学邵敏教授担任点评专家。项目总结分别由专项项目负责人王新明、王跃思、王自发、刘建国、陈运法5位研究员主持，五个项目所属25个课题负责人分别重点汇报了课题在专项研究任务部署中所处的位置、2014年代表性研究进展、成果汇总、经费使用；2015年工作计划、经费预算等。参会人员针对每个课题的报告进行了充分的讨论。
　　4位点评专家认真听取了各个课题的总结汇报，对专项整体研究进展状况给予了高度评价。认为各项目课题研究目标定位准确，进展较快，成果显著，值得肯定。同时指出：项目、课题层面在研究过程中要注重相互间的交流和合作，研究重点围绕专项主题开展，避免成果碎片化，加强各项目、课题研究单位之间的数据集成共享；希望专项开展PM2.5防控（包括重污染防控）的宏观策略研究，为进一步提升大气污染防治水平作出贡献。
　　专项首席科学家贺泓研究员在总结发言中指出，专项各项目课题都取得了系列重要进展，圆满完成了年度考核目标，希望各项目在2015年进一步突出研究重点，加强项目课题间的交叉与合作，进一步凝练目标和成果，形成合力，为专项中期考核做好准备。
　　大气污染控制中心
　　2015年1月5日

2015-01-05

江桂斌研究组发展一种纳米材料尺寸表征新方法

　　中科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江桂斌院士研究组近日发展了一种复杂介质中纳米材料尺寸鉴定与表征的新方法，通过将毛细管电泳与电感耦合等离子体质谱在线联用（CE-ICP-MS），可在单次检测中完成复杂介质中纳米材料的种类鉴定、尺寸分布表征和相关离子检测，结果比常规方法更为简便和准确。相关论文日前发表在著名化学期刊《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed., doi: 10.1002/anie.201408927），并被选为VIP paper（Very Important Paper）。
　　论文发表后，ChemistryViews杂志以“Getting the Measure of Nanoparticles”为题配发评论文章，认为这一工作为鉴定和表征混合纳米粒子提供了一种准确的新方法，可广泛用于纳米科学研究的相关领域。
　　目前通用的纳米材料的尺寸鉴定与表征方法主要依赖于透射电镜和光散射两种方法。毛细管电泳与等离子体质谱联用方法无须样品制备，可非常方便的用于纳米材料商品和医用品的质量控制，实现环境水样中纳米材料的快速筛查和尺寸表征。

CE-ICP-MS 表征纳米颗粒示意图
　　环境化学与生态毒理学国家重点实验室
　　2014年12月31日

2014-12-31

环境化学与生态毒理室参加中国第31次南极科学考察

　　环境化学与生态毒理学国家重点实验室杨瑞强博士参加2014年度中国南极长城站第31次科学考察，已于12月14日顺利到达中国南极长城站，开始为期2个月的极地科考项目“南极地区汞稳定同位素组成特征调查研究”。
　　本次科考拟通过分析极地环境和生物样品中汞浓度水平和同位素组成特征，探察污染物的全球长距离传输途径及其区域环境化学行为，为揭示污染物的迁移规律和对当地生态环境的影响提供数据支持。
　　环境化学与生态毒理学国家重点实验室已经连续5年(2009-2013)参加了我国南极科学考察活动，此次考察将研究目标污染物由持久性有机污染物延续扩展至当前广受关注的全球持久性有毒污染物汞，可以极大丰富实验室以往在南北极地区的研究结果。

杨瑞强抵达长城站
　　环境化学与生态毒理学国家重点实验室
　　2014年12月20日

2014-12-20

欧阳志云研究组在生态系统服务评估方法研究方面取得重要进展

　　生态系统为人类提供了产品生产和生命支持两方面的多种服务，生态系统服务评估及其政策应用正逐渐成为应对全球可持续性挑战的重要途径。但生态系统特征与生态系统最终服务关联分析的缺失，使得管理者缺乏有效的信息支撑科学决策。如何科学合理的测度生态系统服务，并为管理者提供可信、便于管理的决策信息是当前研究难点。
　　欧阳志云研究组基于生态系统服务监测、全国生态功能区划、生态系统评估、生态红线划定等生态系统服务研究实践，建立了关联生态系统特征与生态系统服务方法体系，包括：（1）采用生物物理模型评估生态系统特征；（2）采用终端法明确生态系统最终服务；（3）采用生态生产函数连接生态系统特征与生态系统最终服务，明确生态系统服务协同与权衡关系及其对公共政策的响应。这一方法为预测和评估公共政策对生态系统服务的影响提供了新的思路。
　　该成果在线发表在生态学领域著名期刊Ecology Letters上。该研究得到林业公益性行业科研专项、城市与区域生态国家重点实验室自主项目等资助。
　　论文全文链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ele.12389/pdf 　　
　　城市与区域生态国家重点实验室
　　2014年11月20日

2014-11-20

国家重大科学研究计划“纳米材料的水处理器件化方法及其应用基础研究”召开学术交流会

　　10月30日至31日，由中国科学院生态环境研究中心郭良宏研究员主持的国家重大科学研究计划项目“纳米材料的水处理器件化方法及其应用基础研究”在长春召开年度学术交流会。来自中科院生态环境研究中心、中科院长春应用化学研究所、大连理工大学、浙江大学等单位的课题负责人和学术骨干等60余人参加了会议。
　　在交流会上，各课题负责人及研究骨干就各课题的实施情况、主要研究成果及年度任务完成情况进行了详细的汇报，参会人员就汇报内容进行了热烈的讨论与交流。最后，郭良宏就项目的进展情况进行总结。
　　此次年度交流会紧密围绕纳米材料的水处理器件化方法及其应用的关键科学问题展开广泛探讨和深入交流，及时总结了项目的研究成果，指出了存在的问题，为项目的顺利实施和高质量完成提供了保障。
　　环境化学与生态毒理学国家重点实验室
　　2014年11月14日

2014-11-14

陈保冬研究组在菌根生态学方面取得重要研究进展

　　最近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在丛枝菌根真菌多样性及其驱动机制方面取得重要进展，相关研究结果在New Phytologist、Soil Biology & Biochemistry等国际知名学术期刊上发表。
　　在我国北方农牧交错生态脆弱区，由于自然环境变化和人类过度开发利用自然资源而导致生态环境恶化，生物多样性和土地生产力急剧下降。研究该区域生物多样性变化及其驱动因子，对于保护和合理利用本地生物资源，实现脆弱生态系统生态重建具有重要意义。陈保冬研究组运用分子生态学和生物地理学的理论和方法研究了农牧交错带中关键土壤功能微生物丛枝菌根（AM）真菌的生物多样性，综合比较了不同土地利用方式下AM真菌群落组成、多样性变化及其生态效应；通过多元分析和结构方程模型等定量解析了环境因子对AM真菌生物多样性变化的相对作用大小，确定多样性变化的主控因子。
　　研究结果表明，在北方农牧交错带草地开垦为农田显著降低了AM真菌的多样性、菌丝密度，并且明显改变了AM真菌群落结构。土地利用方式改变主要是通过提高土壤有效磷含量及改变土壤质地间接影响AM真菌多样性和菌丝密度，另一方面则通过直接干扰作用（如土壤扰动）影响菌根真菌群落结构（Xiang et al., 2014. New Phytologist 204: 968-978）。对于北方农牧交错带草地生态系统AM真菌生态分布及其驱动因子的研究表明，温度和土壤肥力是菌丝密度的重要驱动因子，年均温与菌丝密度呈正相关，而土壤肥力与菌丝密度呈负相关（Hu et al., 2013. Plos ONE 8(2): e57593）。随土壤有机碳含量的增加，土壤AM真菌相对生物量下降（Hu et al., 2014. Soil Biology & Biochemistry 77: 51-57）。野外长期定位试验进一步证实，在草地生态系统连续多年施用磷肥显著降低了菌根侵染率和菌丝密度，而连续施用氮肥则显著改变了菌根真菌群落结构(Chen et al., 2014. Soil Biology & Biochemistry 69: 371-381)。
　　本研究对于全面认识干旱-半干旱温带草原生态系统中AM真菌群落对环境变化的响应机制，为预测全球气候变化及人类干扰活动对生态脆弱区土壤生态系统的可能影响，以及实现脆弱生态系统科学管理和生物多样性保护提供了理论依据。
　　该系列研究得到中科院知识创新工程重要方向项目、国家自然科学基金面上项目以及城市与区域生态国家重点实验室自主方向项目的支持。
　　城市与区域生态国家重点实验室
　　2014年11月5日

2014-11-05

先导专项“典型污染物的环境暴露与健康危害机制”召开项目交流会

　　10月24日，中科院战略性先导科技专项（B类）“典型污染物的环境暴露与健康危害机制”项目交流会在生态环境研究中心召开。来自生态环境研究中心、广州地化所、动物所、北京基因组研究所等单位的课题负责人、研究骨干及专项管理办公室成员共50余人参加了会议。
　　专项负责人江桂斌院士首先介绍了该专项的总体目标、预期成果及总体执行情况，4个项目负责人张庆华研究员、景传勇研究员、汪海林研究员、刘思金研究员及各课题负责人分别就项目和课题的技术路线、进展情况、存在问题及研究计划进行了汇报，专项管理办公室负责人宋茂勇就专项的研究和经费管理情况进行了汇报和说明，各负责人及研究骨干就汇报的内容进行了认真的讨论和交流。最后，江桂斌对会议进行了总结，并对下一步的研究进行了部署。
　　环境化学与生态毒理学国家重点实验室
　　2014年10月30日

2014-10-30

刘思金研究组在环境肿瘤学研究领域取得重要进展

　　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组在环境肿瘤学研究领域取得重要进展，相关研究成果近日分别发表在Cellular Signaling (Cell Signal. 2014; 26(11): 2539-50)和Nature出版集团旗下的Oncogene (Oncogene advance online publication, October 6, 2014; doi:10.1038/onc.2014.310)。
　　铁作为机体必需的营养元素参与多种生命过程，其代谢平衡对于维护细胞正常功能和机体的健康至关重要。机体的铁代谢主要由Hepcidin-Ferroportin轴进行调控。刘思金研究组前期的研究工作表明，多氯联苯和重金属（如镉）等能够干扰Hepcidin-Ferroportin轴的功能，改变机体的铁代谢循环，引发肿瘤细胞的铁供应增加，结果导致肿瘤生长加速。然而，对于其中的分子机制缺乏深入了解。
　　该研究组最近有了新的发现。研究人员发现在肿瘤背景下，IL-6和BMP6共同升高Hepcidin的转录水平； MZF-1、Nrf2及其启动子高甲基化状态共同控制了Ferroportin的表达。研究还发现MZF-1发挥了抑癌基因的作用，转录因子AP4和c-Myb可转录激活MZF-1的表达，而miR-492可在翻译水平通过结合到MZF-1的3’-UTR抑制MZF-1的蛋白翻译。这部分研究工作对于揭示环境因素等引发的铁代谢紊乱在肿瘤进展中的贡献具有重要科学价值。
　　该研究得到了国家973项目和基金委自然基金项目的支持。
　　环境化学与生态毒理学国家重点实验室
　　2014年10月6日

2014-10-07