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葛源研究组揭示阻控蜜蜂农药取食偏好性的机制
中国科学院生态环境研究中心葛源研究组联合中国农业科学院蜜蜂研究所，揭示了阻控多巴胺信号降低蜜蜂对新烟碱类杀虫剂取食偏好性的机制，相关成果近期发表于Advanced Science。蜜蜂是农业生态系统中重要的传粉昆虫，对保障粮食安全、维持生物多样性具有重要作用。新烟碱类杀虫剂在农业生产中应用广泛，对蜜蜂健康构成潜在威胁，可能导致蜜蜂种群下降。然而，蜜蜂不仅不会主动避开含有新烟碱类杀虫剂的食物，反而表现出明显的取食偏好。这一看似矛盾的现象引出了一个重要问题：为什么蜜蜂会偏爱含有潜在毒性杀虫剂的食物？这种偏好能否被阻断？研究团队一开始猜测，是不是蜜蜂闻到农药气味，被吸引过去了？可触角电位实验结果证明并非如此，蜜蜂靠嗅觉完全分辨不出食物里藏着噻虫嗪。后续利用自动化取食监测系统分析蜜蜂的实时取食行为，发现蜜蜂访问不同食物的次数没有显著差异，但对含噻虫嗪食物的取食时间和吮吸次数明显增加。这说明蜜蜂并非在接触食物前闻到味道被吸引，而是把带农药的食物吃进身体之后，身体内部发生生理反馈，才产生了更喜欢吃的错觉。那么是什么生理反馈呢？进一步研究发现，蜜蜂在非取食状态下，各处理组多巴胺水平没有显著差异；而在取食状态下，噻虫嗪处理组脑内多巴胺含量显著升高，取食频率也显著增加，但停止取食10分钟后，这种差异便不再显著（图1）。这表明农药引发大脑多巴胺短暂飙升而非持续升高，给蜜蜂制造了这份食物很好的虚假奖励信号，让蜜蜂产生取食偏好。那是否可以基于上述机制，阻断蜜蜂对含新烟碱类农药的取食偏好性呢？研究团队使用多巴胺受体拮抗剂进行药理干预，发现在含噻虫嗪的食物中添加拮抗剂后，蜜蜂对这些食物的取食量显著降低，偏好性消失；考虑到拮抗剂具有苦味，研究团队进一步采用胸部局部施药方式排除味觉干扰，仍然发现蜜蜂对含农药食物的偏好显著降低（图1）。这表明的确可以通过阻控多巴胺信号，阻断蜜蜂对含新烟碱类农药食物的取食偏好性。该研究揭示了多巴胺信号调控蜜蜂对新烟碱类杀虫剂取食偏好性的神经机制，为通过调控多巴胺通路降低蜜蜂农药暴露风险、保护蜜蜂种群及其生态功能提供了新思路和潜在干预方向。图1. 多巴胺信号调控蜜蜂对噻虫嗪取食偏好性的机制示意图 上述研究得到中国农业科学院科技创新工程和中国科学院区域与城市生态安全全国重点实验室资助，中国科学院生态环境研究中心博士生李静为第一作者，葛源研究员与刘永军研究员为共同通讯作者。论文链接：https://doi.org/10.1002/advs.78535土壤环境科学与技术实验室区域与城市生态安全全国重点实验室2026年11月10日<!--!doctype-->
2026-11-10
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傅伯杰院士赴中国驻瑞典使馆开展交流访问
2026年11月3日，中国科学院院士、中国科学院生态环境研究中心傅伯杰研究员应邀赴中国驻瑞典使馆开展交流访问。驻瑞典使馆临时代办万德刚会见了傅伯杰院士，向他荣获沃尔沃环境奖表达了热烈祝贺，高度评价了傅伯杰院士在生态恢复与可持续发展研究领域作出的突出贡献，并与傅院士就中瑞科技和教育合作开展了深入交流。随后，使馆为傅伯杰院士举办了学术讲座，由临时代办万德刚致欢迎辞、使馆负责科技事务的参赞崔玉亭主持。傅伯杰院士以“践行习近平生态文明思想”为主题详细阐释了习近平生态文明思想的科学内涵，介绍了研究团队在黄土高原生态恢复、全球干旱生态系统、全球可持续发展等领域践行生态文明思想的长期研究工作和相关成果。讲座结束后，傅伯杰院士同与会馆员就全球生态环境治理与可持续发展等问题进行了深入研讨。中国驻瑞典使馆30余人参加学术讲座，中国科学院生态环境研究中心高光耀研究员等4人陪同访问。区域与城市生态安全全国重点实验室2026年11月9日<!--!doctype-->
2026-11-09
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欧阳志云研究组揭示土地—水资源协同管理可提升中国造林潜力
中国科学院生态环境研究中心区域与城市生态安全全国重点实验室欧阳志云研究组在土地—水资源协同管理提升中国造林潜力研究方面取得重要进展。相关成果以“Optimized Land–Water Management Expands Afforestation Potential Under Land and Human Water-Use Constraints”为题发表于Advanced Science (DOI: https://doi.org/10.1002/advs.77990)。造林是提升陆地生态系统碳汇、应对气候变化的重要自然解决方案之一。造林潜力不仅受到土地资源（包括生物物理适宜性和土地利用竞争）的限制，还受到人类用水需求的制约。然而现有研究多侧重分析土地资源限制对造林潜力的影响，对居民生活、农业和工业用水与造林耗水之间的竞争考虑不足，可能导致对造林潜力的高估。与此同时，未来气候变化、社会经济发展和人口变化也影响水资源供需，并最终导致未来造林潜力发生变化。农田是过去数十年间中国新增造林用地的重要来源。随着国家对耕地保护和粮食安全的重视，未来退耕还林的可行性将会明显降低。然而，当前部分地区不同程度存在农田破碎化、宅基地空置和耕地撂荒等问题，农业规模化和集约化水平总体仍有提升空间。通过土地整理，可以提高耕地利用效率和粮食生产能力，并在保障耕地保护目标和粮食安全的前提下，为部分低质量、低效农田有序退出农业生产并用于造林创造条件。类似地，当前我国农业、工业和生活用水效率不高。通过优化水资源管理可以有效提高灌溉效率、降低单位GDP用水量和城镇供水管网漏损率并减少水资源消耗，缓解人类用水与造林用水间的竞争。基于这一思路，研究团队结合卫星遥感数据、机器学习模型、生态系统过程模型以及情景模拟开展分析研究。研究结果显示，若仅考虑土地资源约束，中国当前潜在可行造林面积为78.13万km2；纳入人类用水需求后，潜在可行造林面积将下降到40.57万km2。此外，未来气候变化还可能使潜在可行造林面积进一步减少15.23~15.91%。在未来气候和社会经济情景下，通过优化土地—水资源管理有望使潜在可行造林面积额外增加13.66~14.95万km2；在优化管理情景下，未来全部潜在可行造林的年碳汇潜力预计为109.64 ± 12.08 ~ 125.92 ± 13.40 Tg C yr-1。研究结果表明，仅考虑土地资源约束而忽视人类用水需求，可能导致中国造林潜力被大幅高估。同时，协同优化土地和水资源管理能够有效缓解土地—水资源双重约束，释放更大的造林潜力，为实现碳中和目标提供科学支撑。图 流域尺度（a）和区域尺度（b、c）土地与水资源对造林潜力的约束程度论文第一作者为中国科学院生态环境研究中心黄斌斌助理研究员,通讯作者为中国科学院生态环境研究中心逯非研究员。研究得到国家自然科学基金、中国博士后科学基金和中国生态学学会青年人才托举工程（2023—2025年）的资助。论文全文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.77990区域与城市生态安全全国重点实验室2026年11月6日<!--!doctype-->
2026-11-06
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中国科学院生态环境研究中心傅伯杰院士获颁沃尔沃环境奖
2026年11月2日，中国科学院院士、中国科学院生态环境研究中心研究员傅伯杰在瑞典首都斯德哥尔摩获颁2026年沃尔沃环境奖，以表彰他在生态恢复与可持续发展研究领域作出的突出贡献，特别是为中国黄土高原生态治理提供重要科学支撑。沃尔沃环境奖评审委员会在当天上午举行的颁奖仪式上表示，傅伯杰院士在社会-生态系统与可持续性科学领域作出了开创性贡献，将地方生态恢复与全球可持续发展相结合。他在中国黄土高原及其他干旱地区开展的长期研究，为全球面临土地退化、水资源短缺和粮食安全等挑战的地区树立了典范。沃尔沃集团总裁兼首席执行官、沃尔沃环境奖基金会主席Martin Lundstedt为傅伯杰院士颁发了奖杯与证书，他高度评价了傅伯杰院士在黄土高原开展的开创性研究和长期实践，指出傅院士及团队展示了如何将科学知识转化为大规模、可持续的生态恢复成果，其研究方法和科学认识具有超越中国区域范围的应用价值，为全球生态恢复和环境管理提供了重要借鉴。傅伯杰院士在获奖致辞中表示，这是国际科学界对中国科学家在生态恢复与可持续发展科学领域取得成果的认可，也展现了中国政府在生态保护和恢复方面取得的巨大成就。这份荣誉更应归功于中国数十年来的生态环境保护建设，归功于团队成员和一代代学生长期在黄土高原的接续奋斗和努力工作。当天下午，获奖报告会和学术研讨会在瑞典皇家科学院举行，傅伯杰院士以“恢复景观、恢复生计”为题报告了团队通过野外观测与调查、遥感监测和模型发展等多种手段，在黄土高原土地利用类型、坡面、小流域和区域多个尺度上开展的长期研究工作和取得的成果。其后，同与会专家就生态保护恢复进行了深入研讨。沃尔沃环境奖基金会相关成员和中国驻瑞典大使馆负责科技事务的参赞崔玉亭参加了颁奖仪式和学术报告会。沃尔沃环境奖由瑞典沃尔沃集团提供资金支持，1990年首次颁发，是国际环境科学领域具有重要影响力的奖项之一。该奖每年颁发一次，主要表彰科研成就突出、研究成果对政策制定产生重要影响的科学家。区域与城市生态安全全国重点实验室2026年11月3日<!--!doctype-->
2026-11-03
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凝心聚力 共话成长——中心召开青年人才工作座谈会
为进一步加强青年人才队伍建设，10月30日上午，中心在生态楼510会议室召开青年人才工作座谈会。中国科学院院士、中心主任朱永官，中心党委书记、副主任许航与2026年新入职人员，包括2026年特别研究助理“双清计划”入选者面对面交流，共话科研成长与中心发展。座谈会上，新入职人员结合近期岗位实践与科研体会，畅谈入职感受、成长收获，并围绕人才培养、科研条件、平台资源等方面提出意见建议。现场气氛轻松热烈，展现出青年人才踏实肯干、勤学善思、矢志创新的精神风貌。在处长答疑环节，相关处室负责人围绕培养支持、科研保障、职业发展等大家关心的事项逐一回应解答，并表示将梳理吸纳合理建议，持续优化青年人才成长环境，切实为青年人员潜心科研、安心干事做好服务。许航书记在座谈会上指出，中心始终倡导开放包容的沟通氛围，高度重视青年人才成长，不遗余力为青年科研人员搭建交流平台、创造发展空间。他强调，青年科研人员在成长过程中要坚持跨学科视野，锤炼核心竞争力，做到“拿得起、放得下”——既要尽快适应新岗位、新环境，主动提升能力、担当作为，打铁还需自身硬；也要学会调节节奏，放下不必要的执念，兼顾工作、生活与身心健康。同时，要始终坚守安全意识，恪守科研诚信，严守廉洁底线。他寄语在场青年职工，每个人都是自身职业发展与生活幸福的第一责任人，唯有脚踏实地，才能行稳致远，在新阶段开启崭新的科研生活。朱永官院士对各位新同事的加入表示热烈欢迎。他指出，中心必须紧扣国家重大需求，摒弃“炒冷饭”式的重复研究，推动科研从量的积累转向质的突破，坚持做卓越的、超越的乃至引领性的工作。他强调，青年科研人员要坚持终身学习，打破惯性思维，将已有知识与本领灵活融入到科研攻关中去；要持续深化学科交叉与合作交流，主动拓展国际化合作网络，树立鲜明的个人与团队标识，以广阔视野提升核心竞争力。朱永官院士特别提到，中心大力倡导积极、开放、包容的科研环境，要坚守底线意识，坚持传播正能量。他表示，此次座谈会只是长期交流的起点，希望大家平时积极沟通，深化思想碰撞，共同开创中心发展新局面。此次座谈会进一步加速了新入职青年人才对中心的认识、理解和融入进程。与会青年人员一致表示，将以此次座谈为契机，珍惜平台、不负期望，脚踏实地、敢闯敢干，努力在生态环境领域科技创新中贡献青春力量。人事处2026年11月2日<!--!doctype-->
2026-11-02
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中国科学院代表团赴斯里兰卡开展水科技合作
9 月 21 日至 24 日，中国科学院生态环境研究中心党委书记、副主任许航一行赴斯里兰卡推动中斯水科技合作，期间开展了多项重要科技合作活动，包括联合召开中斯水技术研究与示范联合中心（JRDC，以下简称 “中斯水中心”）学术理事会（RAC）会议，与新任中国驻斯里兰卡大使魏华祥举行工作会谈等，助力中斯水中心建设发展。9 月 22 日，中斯水中心研究学术理事会（RAC）会议在康提召开，由佩拉德尼亚大学校长Terrence Madhujith和许航共同主持，斯里兰卡住房、建筑与供水部政策司司长K.G.D. Priyanka女士等斯方政务人员，佩拉德尼亚大学Rohan Weerasooriya教授等专家参加会议。中国科学院国际合作局王振宇副局长线上出席会议并致辞。会上，JRDC 主任 Madhubhashini Makehelwala 博士作中斯水中心综合运行工作报告，魏源送研究员作《2027—2030 年研究规划》专题报告。许航在总结发言中指出，下一步要紧紧依托中斯水中心平台，在学术协同研究、双边人才培养、拓展多元合作渠道三个方向集中发力，把规划各项部署落到实处，产出更多惠及斯里兰卡民生的水科技成果。9 月 24 日，代表团在科伦坡拜会中国驻斯里兰卡大使馆并进行工作会谈，杨敏研究员汇报了中斯水中心建设运行现状、RAC 会议主要成果以及农村供水示范工程实施进展等。会谈结束后，魏华祥大使召集在斯中资企业代表召开工作对接会，共同研究依托中斯水中心平台推进水科技合作的路径。此前于9月20日至21日，魏华祥大使在魏源送等前期抵达的代表团成员陪同下，实地调研了中斯水中心及中心建设的供水示范工程，高度肯定科技惠民成果。此外，9月24日，代表团拜会斯里兰卡供水部，与斯方供水单元主管官员S. L. H. Gamage先生等就中斯水中心发展、斯方水质指标监测等科技合作重点开展工作会商。9 月 23 日，代表团出席佩拉德尼亚大学 2026 国际周开幕式，许航在开幕式上致辞，杨敏作大会特邀报告，重点宣传了中斯水科技合作的进展与成果。代表团还实地调研了当地的供水水厂和污水处理厂运行状况。李红岩研究员在中斯水中心开展ISO 17025实验室认证指导工作。佩拉德尼亚大学国际周开幕仪式此次出访取得多项务实成效，中斯水中心已依托政府间科技合作协议落地为实体化联合研究平台，日益成为中斯两国科技交流的重要纽带，为高质量共建 “一带一路” 贡献力量。相关链接：魏华祥大使考察援斯民生供水示范项目及中斯水中心环境科技海外合作中心国际合作处2026 年10 月 28 日
2026-10-28
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景观动态与过程模拟研究组在城市绿地景观演变及其生态效应研究方面取得重要进展
近日，区域与城市生态安全全国重点实验室景观动态与过程模拟研究组在城市绿地景观演变及其生态效应领域取得重要进展。相关研究成果以“Diminishing cooling returns of urban greening amid a warming climate”为题，发表于国际权威学术期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences》。城市绿色基础设施建设被视为缓解城市热岛、增强气候韧性、提升人居环境质量的 “基于自然的解决方案”(Nature-based Solutions, NbS)。然而，气候变化如何影响城市绿地降温效应？哪些区域具备更高的降温增益潜力？这些问题直接关系到生态建设成效和城市居民福祉。针对上述科学问题，研究团队集成多源卫星遥感影像与地面气象观测数据，对全球 3806 个城市近 20 年的景观格局演变及其降温效应开展了系统研究。研究发现，近 20 年来全球超 60% 的城市显著变绿，而只有不到 10% 的城市绿地降温能力显著提升。全球城市夏季平均增速达 0.04℃/年，远高于绿地降温能力的增长幅度。空间上，城市变绿主要集中在较为发达的国家及地区，其植被覆盖度本底较高，绿地降温能力呈现出 “边际效益递减” 规律。耦合绿地降温能力与气温序列的分析，揭示了城市绿地降温能力在 28~33 ℃ 范围内达到峰值 (约1℃)，当气温进一步升高时，植被蒸腾作用受生理机制与水分供给约束，降温效应逐步衰减。研究表明，面对日益加剧的城市气候变化风险，城市绿地建设不能单纯依赖 “扩绿”，更需因地制宜 “提质”，应结合当地气候本底、水资源禀赋和城市绿地空间，科学优化景观格局，增强城市对极端气候的适应能力与气候韧性。论文第一作者为中国科学院生态环境研究中心冷松助理研究员，通讯作者为孙然好研究员。本研究由中国科学院生态环境研究中心联合澳大利亚悉尼科技大学、国际野生生物保护学会、南京信息工程大学等合作单位共同完成，研究获得国家重点研发计划项目和全国重点实验室开放课题资助。论文链接：www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2616535123区域与城市生态安全全国重点实验室2026年10月28日
2026-10-28
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土壤病毒调控深层土壤微生物碳泵——中外联合研究在《Nature Ecology and Evolution》发表
近日，中国科学院生态环境研究中心土壤环境生物学团队联合国内外多家科研机构，在国际期刊Nature Ecology and Evolution发表研究论文，揭示了土壤病毒在深层土壤碳持久性中的关键调控机制。该研究通过原位土壤剖面调查（0-700 cm）与全球宏基因组数据整合分析，建立了深层土壤病毒资源数据库（DSVR-DB），系统阐明了病毒通过辅助代谢基因（AMGs）和内溶素调控深层土壤微生物碳泵的作用机理，为理解陆地碳库的长期稳定化机制提供了全新视角。深层土壤储存了全球超过一半的陆地有机碳，但长期以来，微生物学家普遍认为深层土壤中的微生物群落处于相对休眠状态，其低代谢活性导致了深层SOC的长期持久存在。然而，近期研究发现深层土壤中存在具备降解几丁质、纤维素和肽聚糖等复杂有机化合物功能的微生物类群，包括CPR细菌和CSP1-3谱系。因此，深层土壤中碳的长期稳定存在与其中活跃的微生物降解菌群之间存在一个长期未解的悖论。本研究发现，土壤病毒作为地球上最丰富的生物实体，正是破解这一悖论的关键。研究团队对四个农田生态系统的18个土壤层（0-700 cm）开展了系统性调查，采集并分析了216个宏基因组样本，并结合全球138个土壤剖面、涵盖0-1800 cm深度的1,169个扩增子数据和503个宏基因组数据，构建了全球深层土壤病毒数据库。研究发现，随着土壤深度增加，病毒丰富度显著升高，病毒群落生态策略发生显著性转变，表现为溶原性病毒比例大幅上升，这表明在碳资源极度匮乏的深层环境中，病毒选择"搭便车"策略，通过与宿主细菌协同生存来应对资源限制。病毒并非仅仅是微生物的'杀手'，它们还是宿主在极端环境中生存的重要盟友。研究发现，深层土壤中的病毒携带大量碳水化合物活性酶（CAZys）辅助代谢基因（AMGs），其中糖苷水解酶（GHs）和内溶素编码基因的丰度随深度增加而显著升高。这些病毒AMGs能够增强宿主细菌对几丁质等复杂聚合物的降解能力，从而缓解深层土壤中的碳限制。研究团队从453个高质量微生物基因组中鉴定出263个携带前病毒的基因组，并发现代表性前病毒通过编码GH23、GH108等降解酶以及热休克蛋白（HSP）、超氧化物歧化酶（SOD）等胁迫响应基因，显著增强了宿主在650-700 cm深层的碳获取能力和环境适应性。为期16周的微宇宙培养实验结果表明，活性病毒处理组的病毒内溶素活性显著促进了微生物残体碳的积累，进而推动了矿物结合态有机碳（MAOC）的形成。偏最小二乘路径模型（PLS-PM）揭示，病毒裂解对微生物残体碳形成的贡献度（12%）显著高于其他因素。值得注意的是，同时，深层土壤中微生物残体与MAOC之间的表现为显著正相关，这凸显了病毒介导的微生物碳泵在深层碳封存中的核心作用。中国科学院生态环境研究中心吴兴杰博士后与河北师范大学韩婉雪博士为论文共同第一作者，肖可青研究员与河北师范大学王凤花副教授为论文共同通讯作者，朱永官研究员参与并提供了关键指导。本研究还与浙江农林大学、中国科学院地球环境研究所、中国科学院城市环境研究所、中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心、法国里昂大学、德国柏林自由大学等国内外科研机构开展合作探讨。本研究得到中国科学院先导专项和国家自然科学基金等项目资助。原文链接：DOI : 10.1038/s41559-026-03207-x图1. 病毒加速深层土壤中微生物碳周转的概念示意图。病毒通过双重机制促进深层土壤中的土壤碳循环：i) 与GHs（糖苷水解酶）相关的病毒AMGs促进宿主碳捕获；ii) 病毒内溶素促进坏死物质形成及 MAOC 储量积累。MCP：微生物碳泵；MnCP：矿物碳泵；AMGs：辅助代谢基因。土壤环境科学与技术实验室2026年10月21日<!--!doctype-->
2026-10-21
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中心魏源送团队在畜禽粪污资源化利用过程中噬菌体-宿主互作机制研究中取得系列重要进展
近日，中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室魏源送团队，聚焦典型畜禽粪污资源化利用过程（厌氧消化和好氧堆肥）的噬菌体-宿主交互作用，采用HI-C耦合多组学方法，揭示了其在塑造厌氧消化和堆肥中耐药性（AMR）演替、调控甲烷代谢中的关键生态学作用，相关成果近期分别发表在旗舰期刊iMeta、Environmental Science & Technology和Water Research。在耐药性演替方面，传统认为噬菌体主要通过“转导作用”促进耐药基因（ARGs）转移。然而，团队研究发现，无论在厌氧消化还是堆肥中，噬菌体的“裂解作用”在定量上均远超转导作用，是削减耐药菌（ARB）的关键动力。强烈的裂解压力使ARB大量演化出噬菌体免疫系统（ADS），展现出显著的“双刃剑”效应：一方面，ADS作为一道“遗传防火墙”，会无差别切割包含质粒在内的外来遗传元件，限制了ARGs的水平转移（HGT）；另一方面，ADS保护了ARB免遭裂解，导致ARB在系统中长期赋存。图. 研究框架在好氧堆肥中，传统观念认为提升堆肥高温即可削减ARGs，但实际上，堆肥残留的ARB中约60%为嗜热菌。这些嗜热ARB正是借助ADS逃避了噬菌体裂解，在原本用于“无害化”的高温环境中反而获得了富集优势。这一发现打破了“仅靠升温即可消除AMR”的工程认知盲区，为未来实现堆肥中ARGs的精准靶向控制锁定了核心对象。在甲烷代谢调控方面，团队捕获了厌氧消化系统中超6100次活跃的噬菌体-宿主互作事件。结果表明，噬菌体通过辅助代谢基因（AMGs）参与群落代谢调节，且生活史策略随环境压力发生动态演替：在中温稳定条件下，噬菌体倾向于“搭便车”的溶原策略，增强宿主竞争力以稳定甲烷生产；在高温或高固含量胁迫下（发酵细菌过度增殖致酸累积），则迅速转向“杀手”裂解策略，靶向裂解发酵细菌以恢复生态平衡。此外，研究还首次多组学证实了专门感染产甲烷古菌的RNA噬菌体。该系列研究打破了将噬菌体仅视为“基因传播载体”的传统认知，重构了有机固废处理的微生态学框架，为AMR的“全健康（One Health）”治理及优化生物能源产出奠定了理论基础。中国科学院生态环境研究中心唐启河博士与张俊亚研究员分别为该系列论文的第一作者，张俊亚研究员与魏源送研究员则分别为相应论文的通讯作者。研究得到了国家重点研发计划和自然科学基金等项目支持。论文链接：https://doi.org/doi/10.1002/imt2.70145https://doi.org/10.1021/acs.est.6c04304https://doi.org/10.1021/acs.est.6c03952https://doi.org/10.1016/j.watres.2026.126401水污染控制实验室2026年10月12日<!--!doctype-->
2026-10-12
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贺泓院士团队在《Chemical Reviews》发表对流层光反应性颗粒物界面自由基多相化学的综述
近日，中国科学院生态环境研究中心贺泓院士团队的张鹏副研究员联合美国宾夕法尼亚大学的Joseph S. Francisco教授等，在化学领域顶级综述期刊《Chemical Reviews》上发表了题为“Free Radical Multiphase Chemistry on Tropospheric Photoreactive Particles”的综述文章。本工作通过对“对流层光反应性颗粒物界面自由基多相化学”研究进展的系统梳理，重新审视了颗粒物在大气自由基化学中的角色。一方面从分子原子尺度重点解析了气溶胶光活性组分界面自由基的多相生成机制、活性组分之间的光反应协同作用、瞬态自由基与环境持久性自由基（EPFRs）的互馈过程；另一方面从环境效应的视角探讨了气溶胶界面自由基多相化学对一次颗粒老化与吸湿增长以及二次颗粒成核与增长的影响潜势，并以此指出了当前在对气溶胶界面自由基进行全物种识别、跨介质定量以及全链条评估过程中所面临的重大挑战和关键瓶颈。图1.对流层光反应气溶胶组分的界面自由基化学自由基是诱导大气复合污染形成的核心纽带，一方面自由基能通过驱动NOx-ROx循环引发严重的对流层臭氧污染，另一方面可通过驱动二次细粒子成核与增长，导致细粒子污染。传统观点认为气相反应是大气自由基的主要来源，但越来越多的研究表明，气溶胶表面光诱导多相反应可作为对流层自由基的潜在来源，而非传统意义上的“汇”（图1）。本文详细剖析了大气气溶胶中以腐殖酸和棕碳等有机碳为代表的光敏化反应，以黑碳与过渡金属元素为代表的光催化反应，以及以硝酸盐和氯盐为代表的光解反应，驱动 •OH、HO2•、RO2•、NO3•、Cl•等自由基及储库分子如 HONO、H2O2、N2O5、Cl2等的形成机制，并探讨了光照波长与强度、相对湿度、颗粒物黏度与相态、酸度和粒径等关键调控因素对气溶胶表面光诱导多相自由基化学的影响。图2. 光活性物质的协同作用及两类自由基间的正反馈机制同时，文章还指出在大气气溶胶中，不同的界面光反应过程之间存在明显的协同作用，这些协同作用能够通过能量转移、电子转移、质子转移等途径加速界面自由基及其储库分子的光化学生成（图2a）。不仅如此，气溶胶界面光反应诱导产生的瞬态自由基与EPFRs之间也存在互馈促进过程（图2b），这些协同作用与互馈都可以显著提升气溶胶界面氧化能力。然而，当前大多数研究仅局限于二元组分体系中光反应过程对界面自由基及相应储库分子的影响。考虑到实际大气气溶胶中的组分远超两种且通常以混合状态共存，这种复杂的环境界面化学未来尚需结合机器学习和量子化学计算进一步探究，并定量其相关大气影响潜势。图3.大气中多相自由基过程的广泛环境影响为了进一步评估气溶胶界面自由基化学的环境影响，文章系统梳理了这些表面自由基在加速一次颗粒物老化、改变颗粒物吸湿性和光学性质，以及促进二次新粒子成核与爆发增长等方面的影响潜势，在一定程度上支撑了现有模式对二次颗粒的准确模拟与评估（图3）。综合来看，气溶胶表面的光诱导自由基化学近年来得到了大量的研究，并取得了显著进展。然而，值得注意的是，真实大气条件下，界面自由基反应导致的颗粒物辐射强迫与界面化学的相互作用尚不清楚；此外，气溶胶界面自由基反应动力学的缺失也进一步限制了对其在区域细颗粒物污染中贡献的准确评价。未来，应建立标准化的多相自由基测量与界面氧化能力定量的基准方法，从单组分/二元体系逐步走向复杂多组分共存的真实大气颗粒物，结合实验模拟，利用机器学习、立体观测和传输模型，建立从微观到宏观的全链条评估框架，综合评估自由基多相化学对人体健康、区域霾污染和全球气候变化的影响。中国科学院城市环境研究所左颐泽博士和中国科学院生态环境研究中心张兆然博士为论文共同第一作者，张鹏副研究员、Joseph S. Francisco教授、贺泓院士为通讯作者。本工作得到国家自然科学基金，国家重点研发计划和京津冀环境综合治理国家科技重大专项等项目支持。论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.6c00549大气环境与大气污染控制实验室2026年10月9日
2026-10-09
