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刘振刚研究组在生物炭土壤固碳和遗留磷利用领域发表综述和观点论文
温室气体减排和碳生态封存是应对全球变暖的两个关键过程。生物炭可以在土壤环境中长时间稳定存续进行直接碳封存，还可以通过改善土壤结构和优化微生物群落、减少土壤中温室气体排放、促进植物源碳的固存。目前，生物炭已经成为促进土壤生态固碳以及温室气体减排领域的研究热点。但是，生物炭在进入土壤后的稳定机制、对土壤碳源的激发效应（图1）、对温室气体排放和养分循环的影响机制、土壤应用等核心限制因素方面的认知差距制约了生物炭材料在土壤中的安全应用。中国科学院生态环境研究中心刘振刚课题组针对上述研究进展撰写了“Carbon sequestration strategies in soil using biochar: Advances, challenges, and opportunities”的综述论文和“Hydrochar: A promising activator for legacy phosphorus in soil”的观点论文，近期分别发表在Environmental Science & Technology（doi: 10.1021/acs.est.3c02620）和Resources, Conservation & Recycling（2023, 197, 107113）期刊。
图1. 生物炭在土壤环境中关键反应过程和影响因素
综述论文首先厘清了生物炭（biochar）（热解炭（pyrochar）和水热炭（hydrochar））的定义内涵；系统比较了热解炭、水热炭在土壤环境不同稳定性及主控因素；详细探讨了热解炭和水热炭诱导土壤有机碳分解的激发效应作用机制等关键问题。首次提出土壤环境中有效态C/N化学计量比是影响生物炭稳定性和有机碳在土壤环境转化的关键因素的观点（图2）；全面阐述了生物炭中氮形态转化对土壤生态系统温室气体排放的重要贡献；通过对生物炭在土壤应用阈值、经济成本等方面限制生物炭在土壤固碳应用因素的分析，建议开展应用生命周期评价方法指导生物炭的固碳应用、降低其环境风险的相关研究。
图2. 生物炭中氮素形态转化及化学计量C/N对生物炭诱导土壤激发效应影响的示意图
基于生物炭在土壤固碳减排研究，未来研究需要基于生物炭-土壤-植物系统，加强微观机制与长期田间试验相结合的研究，完善生物炭整个生产和应用系统的生态效益和经济效益之间的权衡分析；同时，研究工作应遵循科学数据FAIR共享原则，提高试验数据的质量和完整性。最后指出：生物炭并非农田土壤实现碳中和的唯一解决方案，碳封存也不是生物炭在土壤中的唯一目的。根据土壤特性施用合适种类和用量的生物炭，有望实现促进土壤固碳和提高土壤生态的双赢，从而助力土壤生态功能提升和实现农业碳中和。
遗留磷是过量施肥而在土壤中盈余累积的磷，提高遗留磷利用效率是缓解当前磷资源短缺同时保障粮食安全的最重要途径。水热炭化作为有机固废资源化重要的负碳技术，处理过程可将有机固废中作物难以利用的有机磷转化为无机磷；水热炭富含的活性有机碳，可通过络合金属阳离子、竞争吸附位点抑制磷在土壤界面吸附等作用释放土壤固定的磷；同时，水热炭可通过提升土壤微生物种群和磷酸酶活性，触发激发效应和酶促反应，促进土壤中与有机碳结合的有机磷的矿化分解，提高土壤遗留磷（酶解）活化和生物有效性。基于此，我们提出水热炭有望在提高土壤遗留磷的有效性和利用效率、实现土壤遗留磷和有机固废高效循环利用等方面的发挥重要作用（图3）。
图3. 土壤遗留磷循环及水热炭的潜在影响作用机制
以上工作得到了国家自然科学基金和山东省重大科技创新工程等项目资助。两篇论文的第一作者均为罗磊副研究员。
论文链接详见：
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.est.3c02620
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921344923002495
固体废弃物处理与资源化实验室
2023年7月31日
2023-07-31
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共青团中央统战部与中心联合学习全国生态环境保护大会精神
为深入学习贯彻习近平总书记在全国生态环境保护大会上的重要讲话精神，7月21日，共青团中央统战部一行20人到中心进行联学交流。团中央统战部部长、全国青联秘书长刘爱平，副部长若曼·塔吾汗，副部长白洁，中心党委书记、副主任房自正，党委副书记、纪委书记占剑，以及中心青年科研骨干代表、相关管理部门负责人、学生代表等参加联学。联学活动由占剑主持。
刘爱平一行首先参观了新污染物识别平台、水质分析平台、面向国家生态安全与保护的重要科技进展情况。联学交流会上，刘爱平介绍了共青团中央统战部的总体情况，分享了学习习近平总书记同团中央新一届领导班子成员集体谈话、在全国生态环境保护大会上的重要讲话的收获体会。房自正对刘爱平一行表示热烈欢迎，介绍了中心总体情况，并同与会人员一起学习了习近平总书记在全国生态环境保护大会上的重要讲话精神、重温了习近平总书记对中国科学院的重要指示批示精神以及对青年的殷切期望。张洪研究员、陆达伟副研究员分别作了《生态文明与长江大保护实践—长江水环境治理与水生态保护》《新污染物治理》的报告，分享了对习近平生态文明思想的理解与思考，以及生态文明建设的实践案例。
与会人员围绕学习贯彻习近平生态文明思想和习近平总书记在全国生态环境保护大会上的重要讲话精神，结合自身实际，分享了总书记讲话带来的兴奋与动力、机遇与挑战、思考与实践，交流充分而务实。通过此次联学交流活动，增进了中心和共青团中央统战部的了解，为引导广大青年投身生态环境事业、美丽中国建设搭建了新的平台。
中心党委书记、副主任房自正介绍中心总体情况
张洪研究员作报告
陆达伟副研究员作报告
王亚韡研究员介绍新污染物识别平台
于志勇工程师介绍水质分析平台
周伟奇研究员介绍面向国家生态安全与保护的重要科技进展情况
现场
合影
综合办公室
党委办公室
2023年7月27日
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2023-07-27
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习近平给“科学与中国”院士专家代表回信强调 带动更多科技工作者支持和参与科普事业 促进全民科学素质的提高丨新闻联播
中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平7月20日给“科学与中国”院士专家代表回信，对科技工作者支持和参与科普事业提出殷切期望。
习近平在回信中说，多年来，你们积极参加“科学与中国”巡讲活动，广泛传播科学知识、弘扬科学精神，在推动科学普及上发挥了很好的作用。
习近平指出，科学普及是实现创新发展的重要基础性工作。希望你们继续发扬科学报国的光荣传统，带动更多科技工作者支持和参与科普事业，以优质丰富的内容和喜闻乐见的形式，激发青少年崇尚科学、探索未知的兴趣，促进全民科学素质的提高，为实现高水平科技自立自强、推进中国式现代化不断作出新贡献。
2002年12月，在周光召、路甬祥等院士专家倡议下，中国科学院联合中宣部等单位共同发起“科学与中国”院士专家巡讲活动，至今已在全国开展科普活动2000余场次。近日，20名发起和参与“科学与中国”巡讲活动的院士专家代表给习近平总书记写信，汇报巡讲活动开展以来取得的成绩，倡议启动“千名院士·千场科普”行动，凝聚院士专家群体的力量，为加强国家科普能力建设、加快实现高水平科技自立自强作出更大贡献。
来源：中央广播电视总台
2023-07-25
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加强基础研究 打造原始创新策源地丨新思想引领新征程丨新闻联播
习近平总书记强调，加强基础研究，是实现高水平科技自立自强的迫切要求，是建设世界科技强国的必由之路。随着顶层设计布局不断完善、基础研究投入持续增加，我国重大基础研究攻关任务稳步推进，取得一批原始创新重大突破，基础研究整体实力显著提升，不断夯实科技自立自强根基。
近日，位于贵州的中国天眼传来好消息，FAST发现的脉冲星数量已超过800颗，这一数量是自其投入运行以来，国外同类型观测设备脉冲星发现总数的三倍以上。
从落成启用到正式运行，习近平总书记十分关心中国天眼，勉励大家要勇攀世界科技高峰，在一些领域实现并跑领跑，为加快建设科技强国、实现科技自立自强作出新的更大贡献。
牢记总书记“早出成果、多出成果、出好成果、出大成果”的嘱托，科研团队依托FAST三年半的观测数据开展原创性研究，实现了国外团队用20年的数据积累才完成的科研工作，探测到了纳赫兹引力波存在的关键性证据。
基础研究是科技创新的源头。党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央全面实施创新驱动发展战略，将基础研究作为科技自立自强的根基。今年2月，习近平总书记在中共中央政治局就加强基础研究进行第三次集体学习时指出，应对国际科技竞争、实现高水平自立自强，推动构建新发展格局、实现高质量发展，迫切需要我们加强基础研究，从源头和底层解决关键技术问题。
把握大趋势，下好先手棋。近年来，我国不断强化基础研究顶层设计和系统布局，发布《关于全面加强基础科学研究的若干意见》和基础研究十年规划等政策文件。基础研究经费从2012年的499亿元增长到2022年的1951亿元，占全社会研发投入比重连续4年超过6%。围绕量子信息、人工智能、生物育种、脑科学等战略性前瞻性领域，我国部署了一批前沿基础领域的重大项目，从科学源头和技术根部支撑关键核心技术攻关。
地基打得牢，科技事业大厦才能建得高。迈向新征程，我国基础研究的根基越扎越深。
今年，“高等学校基础研究珠峰计划”继续支持建设一批前沿科学中心和基础学科研究中心，促进基础研究领军人才培养和重大成果产出。
“中国科学院基础研究十条”将进一步优化建制化体系化布局，强化原创性引领性颠覆性选题方向，持续优化基础研究创新生态。
从地下700米的江门中微子实验到距地400公里轨道上的中国空间站太空实验，从万米深渊的载人深潜到世界屋脊的青藏科考，广大科技工作者勇闯“无人区”、敢啃“硬骨头”、甘坐“冷板凳”，在基础前沿领域不断实现重大原始创新突破，为建设世界科技强国提供了创新之源。
来源：中央广播电视总台
2023-07-25
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国家统计局核算司副司长陈杰一行调研生态环境研究中心
7月22日上午，国家统计局核算司副司长陈杰、二级巡视员施发启、资源环境核算处处长刘晓雪一行莅临中心围绕生态产品总值（GEP）核算与应用情况开展调研。中心副主任胡承志研究员、生态系统评估与保护研究组组长欧阳志云研究员、研究组成员肖燚副研究员、韩宝龙副研究员等同志参会并交流发言。会议由科技开发处副处长罗莎主持。
欧阳志云研究员介绍了GEP核算与应用工作的国内外趋势和进展，以及中心在GEP核算方法研究、核算软件开发、核算结果应用、地方实践探索等方面的工作开展情况。双方围绕当前GEP核算领域的重点和难点工作进行了深入交流。
胡承志副主任和欧阳志云研究员感谢国家统计局核算司对中心相关工作的指导，并表示中国科学院是国家战略科技力量主力军，生态环境研究中心长期为国家生态文明建设提供科技支撑；作为“国家队”“国家人”，中心心系“国家事”，肩扛“国家责”，将按照国家有关部门印发的《〈关于建立健全生态产品价值实现机制的意见〉分工方案》积极做好该领域的科学技术支撑与服务工作。
会议现场
城市与区域生态国家重点实验室
科技开发处
2023年7月24日
2023-07-24
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2023年度暨第十七届奥加诺奖学金最终评审会在合肥顺利召开
七月的合肥，绿意盎然，一场小雨适时而来，带来了一丝清凉。7月14日,第十七届奥加诺奖学金最终评审会在中国科学技术大学物质科研楼大报告厅举办，中国科学院生态环境研究中心曲久辉院士、杨敏研究员参会并担任评委，中心教育处连静处长、中国科学技术大学傅尧副校长、日本奥加诺株式会社须田信良执行董事分别代表主办单位、承办单位及赞助单位致词，中科大环境科学与工程系、生命学院等大批青年学子参加了旁听。
参加答辩的12名研究生，每人围绕自己的研究方向和科研成果等进行15分钟的英文汇报，之后接受5分钟的专家提问。研究生的精彩汇报和评审专家犀利的提问，学术观点的互鉴和碰撞，使整个会场的学术气氛热烈而充满张力。
评审会会场
答辩环节结束后，经评审专家组现场投票和评议，确定了本年度1名特等奖、2名一等奖以及8名二等奖的获奖人选。曲久辉院士代表评审专家组进行了讲评，他首先对各位参评青年学子们取得的科研成果表示赞赏和祝贺，他强调17年水质与水环境领域的科研进展已经发生了很大的变化，希望今后更加注重具有独创性的基础研究和可解决实际问题的应用技术型研究，并关注水环境、水生态问题。
学术沙龙会场
当天的获奖庆祝会上，杨敏评委代表主办单位致词，他回顾了17年来奥加诺奖学金的发展历程，强调过去几年虽受疫情影响，日本奥加诺公司仍然坚持不懈地对本奖学金评选提供资助，体现了奥加诺公司重视企业社会责任，希望在各方的支持下，奥加诺奖学金评选活动能够在举办形式、宣传推广上不断优化、越办越好。
今年的奖学金评选活动共收到全国58所院校或科研机构的124名研究生的奖学金申请材料，其中博士95名，硕士29名，申请研究生人数达到历届之最。今年评选活动还增加了邀请往届获奖者参与的奥加诺青年学子论坛，面向本年度获奖者的学术沙龙等环节，进一步丰富了奥加诺奖学金的内涵。在7月15日举办的学术沙龙上，获奖研究生与中科大研究生进行了座谈，大家围绕如何摆正科研和生活的关系、论文投稿经验等进行了轻松、深入的交流和探讨，这种方式不仅是研究生之间的一种经验、智慧的分享，也是一种相互潜能的激发，碰撞出了更多科研创新的火花。
在主办方中科院生态环境研究中心、承办方中国科学技术大学环境科学与工程系、赞助方日本奥加诺株式会社、奥加诺（苏州）水处理有限公司的通力合作下，本届最终评审会取得了圆满成功。17年岁月如梭，奥加诺奖学金正从青春走向成年，它所经历的历练和挑战，都将成为今后进一步成长和壮大的力量源泉，让我们共同期待明年的评选活动更加精彩。
获奖学生名单（三等奖请参考网站公布信息）
特等奖（1名）
陆成海 中国科学院生态环境研究中心
一等奖（2名）
郭智妍 中国科学技术大学
田 野 中国科学院生态环境研究中心
二等奖（8名）
刘晓成 中国科学技术大学
宗 扬 同济大学
侯 萱 南开大学
王舒畅 同济大学
张 超 华南理工大学
刘统才 同济大学
王紫薇 湖南大学
徐润泽 河海大学
硕士研究生特别奖（1名）
张凯婷 厦门大学
奥加诺奖学金评审办公室
教育处
2023年7月18日
2023-07-18
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《国家公园（中英文）》创刊启动会顺利召开
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7月10日，《国家公园（中英文）》创刊启动会在中国科学院生态环境研究中心召开。国家林业和草原局科技司二级巡视员冉东亚、国家公园发展中心副主任孙鸿雁、中国科学院生态环境研究中心党委副书记占剑、国家林草局调查规划院副院长张剑，《国家公园》编委会、编辑部成员等60余人参加了会议。
创刊启动会上，冉东亚介绍了科技期刊管理规定，并对高起点、高质量办好《国家公园》期刊提出具体要求。孙鸿雁建议期刊创办要推动国家公园创建、管理实践中相关问题的解决，促进科学和政策间对话。张剑介绍了《国家公园》创刊过程，并表示规划院将重点从行业优势、政策要求、办刊方向和理论导向等方面助力期刊建设。占剑表示生态环境研究中心将与林草调查规划院紧密合作，全力支持期刊建设，为相关领域科研工作者提供学术交流平台。
启动会后，主编欧阳志云研究员主持了第一届编委会，介绍了期刊创刊背景、编委会组成、建设目标与发展规划。编委会成员就期刊定位、选题组稿、对外宣传、编委职责等方面提出了意见和建议，为期刊发展建言献策。
《国家公园（中英文）》是由国家林业和草原局主管、国家林业和草原局林草调查规划院和中国科学院生态环境研究中心联合主办的专业学术期刊，国家公园研究院负责运行管理，《生态学报》编辑部提供技术服务。期刊编委会成员来自北京大学、清华大学、北京林业大学、杜克大学等40多家国内外高校和科研单位。中国科学院生态环境研究中心研究员、国家公园研究院院长、美国国家科学院外籍院士欧阳志云担任期刊主编，国家林业和草原局林草调查规划院教授级高工、国家公园研究院院长唐小平担任共同主编，中国科学院生态环境研究中心研究员、国家公园研究院副院长徐卫华担任常务副主编，赵新全、任海、吕植、杨锐、孙鸿雁、钟林生、Stuart L. Pimm、Jianguo Liu担任副主编。期刊将聚焦国家公园建设前沿科学问题、建设与管理的重大需求和重点任务，报道国家公园保护与管理的理论、方法、实践和观点最新进展。《国家公园》将发展成为国家建设与管理的学术交流平台、成果分享平台，以及生物多样性与独特自然景观的展示窗口。推动以国家公园为主体的自然保护地体系的科学研究和应用实践，服务国家生态文明建设。
《国家公园（中英文）》创刊启动仪式
《国家公园（中英文）》创刊合影
国家公园研究院
《生态学报》编辑部
2023年7月14日
2023-07-14
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中心2023年“生态环境与健康”全国优秀大学生夏令营成功举办
7月10日至14日，生态环境研究中心2023年“生态环境与健康”全国优秀大学生夏令营成功举办。本次夏令营营员招募得到了全国各地众多优秀大学生的热烈响应，来自全国153所高校的618名优秀大学生踊跃报名，经过全方位遴选，210名优秀大学生入选并参加了夏令营。
11日上午，夏令营开营式在环境科学楼报告厅举行，中心副主任胡承志研究员出席。他代表中心向营员表示热烈欢迎，并向营员介绍了中心的发展历史、科研布局、人才队伍和研究生教育等情况。
本届夏令营共举办一场院士报告和五场学术报告。傅伯杰院士为营员们带来了以《资源环境科学发展与创新》为主题的精彩讲座，他以国际化的视野，高屋建瓴地阐述了资源环境科学的发展态势，对未来的创新方向提出展望，并为营员送去寄语。郑华研究员、张昱研究员、陈卫平研究员、张长斌研究员和陆达伟副研究员分别做了题为《生态系统服务科学与生态保护决策》《“环境水质学”研究案例——制药废水常规污染与耐药基因协同控制》《受污染耕地安全利用-从理论到实践》《我国大气环境污染现状及相关控制技术进展》和《典型大气污染物的分析、核算与溯源》的学术报告，向营员们展示了中心的前沿科研成果，并围绕营员提出的问题进行了细致的解答和亲切的交流。
夏令营期间，营员们参观了环境水质学国家重点实验室仪器平台、环境化学与生态毒理学国家重点实验室公用仪器平台、高通量多功能成组毒理学分析系统、大型分析仪器实验室、北京城市生态系统研究站、大气环境与污染控制实验室烟雾箱，近距离接触了中心先进的仪器平台，沉浸式体验了中心浓厚的学术氛围。
为增进师生了解，助力营员顺利读研深造，中心精心组织了导师见面交流会，近百名导师来到会场和营员进行一对一交流，现场气氛热烈。交流会为营员提供了全方位了解中心学科方向和面对面向心仪的导师展示自我的宝贵机会。
13日下午，夏令营闭营式举行。中心党委副书记、纪委书记占剑和中心副主任宋茂勇研究员出席。夏令营营员代表宋奕晓、胡彤、汪涵、马龙矫、谭佳、刘泽壮和庞丽敬分别发言。他们分享了本次夏令营带来的巨大收获和真挚感悟，由衷感谢夏令营期间各位老师和志愿者们的辛苦付出，同时祝愿中心取得更辉煌的成就。宋茂勇为营员送上寄语，他祝贺营员们在夏令营中取得的收获与进步，热切期盼同学们选择中心作为学习深造的平台，并勉励大家为国家生态环境事业发展贡献力量。最后，出席闭营式的领导和教育处老师为营员颁发结业证书并合影留念。
本届夏令营切实促进了优秀大学生与中心师生的沟通与了解，加深了优秀大学生对中心的认识和对资源环境科学发展的理解，为有志于进一步深造并从事生态环境领域科学研究的优秀大学生提供了走进中心、了解中心的平台。中心20余名研究生志愿者参与了夏令营的组织筹备，他们井然有序的工作保障了夏令营的顺利举办，给营员们送去了温暖。
中心副主任胡承志出席开营仪式
傅伯杰院士报告
专家学术报告
参观实验室
导师与营员交流
参观中国科学院科技成就展
营员代表发言
中心副主任宋茂勇闭营仪式讲话
中心党委副书记、纪委书记占剑，副主任宋茂勇等为营员颁发结业证书
中心领导、老师与全体营员合影留念
教育处
2023年7月14日
2023-07-14
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中国科学院文献情报中心调研生态环境研究中心座谈会顺利召开
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7月7日，中国科学院文献情报中心（以下简称“文献中心”）主任刘细文一行10人到生态环境研究中心（以下简称“生态环境中心”）开展文献情报服务与需求调研。中心主任朱永官院士，党委书记、副主任房自正，党委副书记、纪委书记占剑，实验室副主任、科研骨干代表、文献信息与学术传播中心和管理部门负责人、研究生代表等参加座谈会。会议由占剑主持。
朱永官对刘细文一行到访表示热烈欢迎。房自正对文献中心长期以来给予的支持表示感谢；希望未来双方围绕国家生态环境发展战略需求、科研一线需求，持续不断做好科研储备，抢占制高点、推进改革创新，产出生态环境领域高水平的研究成果。刘细文表示，文献中心与生态环境中心一直保持长期、深入的合作关系，未来将进一步利用AI等信息技术为科研工作深化开展信息支撑。
综合办公室主任、党委办公室主任张秀丽、科技开发处处长严岩、文献信息与学术传播中心主任张利田分别介绍了生态环境中心的历史与现状、科研工作与成果、文献信息与学术传播中心现状。文献中心咨询服务部副主任（主持工作）刘艳丽介绍了文献中心发展概况、业务模块、研究所学科服务重点工作与成效及为生态环境中心服务的基础与计划。
双方就人工智能应用、领域态势感知与分析、文献信息与情报产品获取等需求开展交流讨论，为进一步深化合作奠定新的基础。
会议现场
文献信息与学术传播中心
综合办公室
2023年7月13日
2023-07-13
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曲久辉院士团队在离子跨膜脱水合机制研究方面取得新进展
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中心曲久辉院士团队与化学研究所汪福意团队合作，利用前期开发的微流控过滤-液相飞行时间二次离子质谱（Microfluidic filtration-in situ liquid ToF-SIMS）原位表征方法（JACS, 2021），在水合离子跨膜传输脱水合机制研究方面取得新的重要进展。相关成果发表在著名国际期刊《Science Advances》（文章链接DOI: 10.1126/sciadv.adf8412）和《ACS nano》（文章链接DOI: 10.1021/acsnano.3c03028）上。
离子选择性滤膜在水质净化、资源回收及生物制药等领域应用潜力巨大，受到研究与技术人员的广泛关注。探明离子在亚纳米孔道内的传输机制，对于高选择性膜材料的发展至关重要。由于缺乏合适的原位表征技术，对离子跨膜的水合结构转变与调控机制的认识十分有限，下一代膜材料的开发缺乏基础理论支撑。
研究团队基于前期开发的Microfluidic filtration-in situ liquid ToF-SIMS表征技术，结合过渡态理论与分子动力学模拟，识别了典型阴离子（F-、Cl-和Br-）在聚酰胺纳米通道内的脱水合行为差异。进一步通过受阻传输理论结合跨膜传输过渡态理论（TST），确定三种阴离子的分配（即Epartition）和孔内扩散（即Ediffusion）过程所需的能量，证明了总跨膜能垒Ea与水合尺寸间存在较强的相关性，离子跨膜传输难易程度与脱水合现象密切相关。基于Eyring提出的离子跨膜传输过渡态理论可以将跨膜能垒分解为焓组分（△H）与熵组分（-T△S），发现二者之间存在此消彼长的熵-焓补偿规律，证实分配过程中与焓相关的脱水合及静电排斥产生的能垒决定了阴离子的传输特征。
图1. 脱水合强化的离子-膜孔静电相互作用解析
通过不同跨膜步骤对跨膜能垒贡献的定量化分析，揭示了脱水合增强的离子-膜孔相互作用主导了阴离子分离选择性的机制，即强水合离子发生部分脱水合后，静电排斥贡献的能垒显著增加。同时，基于脱水合增强的离子-膜孔静电排斥机制，膜电荷增强后，纳滤膜限域孔道中（Br-/F-）选择因子显著提升，进一步证明了由脱水合驱动的水合结构动态变化对静电作用的增强效果。该研究以题为“Dehydration-enhanced ion-pore interactions dominate anion transport and selectivity in nanochannels”发表在著名国际期刊《Science Advances》上。
图2. 离子通过均匀尺寸孔道复合膜的选择性传输机制
由于高分子聚合物纳滤膜的膜孔结构复杂性，干扰了传输机制的定量分析。为此，团队进一步研制了具有均匀亚纳米孔道结构的ZIF-8膜，使用Microfluidic filtration-in situ liquid ToF-SIMS表征技术，分析了典型的碱金属离子水合强度对于脱水合的影响机制。结果表明，离子水合能的差异决定了过膜后离子的水合数分布特征，亚纳米孔道的尺寸筛分导致了离子跨膜脱水合。进一步分析了离子跨膜传输过程中的能量势垒，发现：（1）离子通过亚纳米膜孔时，孔口分配过程的脱水合能垒主导了离子跨膜选择性；（2）脱水合能垒占据离子跨膜总势垒的60%-90%，进入膜孔后的扩散过程对离子跨膜选择性影响较小。该研究以题为“Steric Hindrance-Induced Dehydration Promotes Cation Selectivity in Trans-Subnanochannel Transport”发表在期刊《ACS Nano》上。
本研究得到了国家杰出青年科学基金项目、国家自然科学基金面上项目、中国科学院基础前沿科学研究计划“从0到1”原始创新项目的支持。两篇论文的第一作者分别是特别研究助理陆成海和博士生陈志彬，通讯作者均为中心胡承志研究员、曲久辉院士以及中科院化学所张燕燕副研究员。
文章链接：10.1126/sciadv.adf8412
10.1021/acsnano.3c03028
环境水质学国家重点实验室
2023年7月13日
2023-07-13
