環境科學

大氣亞硝酸的大氣化學過程與來源研究

中國科學院城市環境研究所陳進生研究員、安徽光學精密機械研究所秦敏研究員等人合作，揭示了沿海城市大氣環境中亞硝酸氣體（HONO）的化學特征、分布及來源。相關成果發表于《大氣化學與物理》（

Atmospheric Chemistry and Physics

）。大氣HONO的光解是羥基自由基（OH自由基）的重要來源，識別大氣HONO來源對于理解大氣化學過程及模型準確模擬有重要意義。硝酸鹽光解很可能是春季和夏季主要來源，而NO在BC表面光催化可能是秋季和冬季HONO主要來源。基于HONO/NO比值可以較好地擬合夜間HONO的濃度變化，而晝間需要結合硝酸鹽光解才能改善擬合結果。與臭氧光解相比，除了夏季午后，HONO光解在整個晝間都是OH自由基的重要來源。

HONO在不同季節的源（大于0）和匯（小于0）的平均日變化（圖片來源于中國科學院城市環境研究所網站）

不同季節顆粒硝酸鹽光解與Runknown的關系（BC著色）紅線和虛線分別代表對數擬合曲線和轉折點（圖片來源于中國科學院城市環境研究所網站）

電催化二氧化碳甲烷化研究新進展

華東理工大學材料科學與工程學院清潔能源材料與器件團隊劉鵬飛等人提出調節催化劑表面水覆蓋度提升深度還原產物的研究方法。相關成果發表于《能源與環境科學》（

Energy & Environmental Science

）。可再生能源電力驅動的電化學轉化技術可將二氧化碳還原為具有高附加值的燃料和化學品。然而，目前大部分電催化劑材料對深度還原產物（如8電子轉移的甲烷、12電子轉移的乙烯和乙醇等）的選擇性和反應速率較低，嚴重限制了這一技術的實際應用。密度泛函理論計算證明，在局部水濃度較低的銅表面上利于促進甲烷生成；進而可控制備出具有疏水性的碳包覆銅核殼結構，降低了催化劑表面的水覆蓋度。

光伏產品貿易自由化對全球碳減排具有重要意義

北京師范大學環境學院毛顯強教授團隊與合作者認為，破除光伏貿易壁壘將促進全球碳減排。相關成果發表于《自然·通訊》（

Nature Communications

）。國際貿易在降低全球光伏產品價格及應用成本方面作用顯著。然而伴隨全球光伏市場擴張，貿易保護主義持續抬頭，關稅和非關稅貿易壁壘在光伏產品貿易中屢見不鮮。研究指出，光伏產品貿易對提高全球太陽能光伏發電裝機容量、光伏發電量及促進全球溫室氣體減排具有重要貢獻。應通過構建協調的貿易政策體系，推動貿易機制改革，加強區域及全球貿易合作，將光伏產品納入環境產品清單，能更好實現全球光伏產品貿易自由化、便利化，進而釋放其環境效益。

自然啟迪的二氧化碳水熱還原長鏈烷烴

上海交通大學環境科學與工程學院金放鳴教授研究團隊與合作者通過模擬地殼高溫高壓水熱環境，利用鐵鈷金屬將碳酸氫鈉還原為長鏈烷烴。相關成果發表于《美國科學院院報》（

PNAS

）。石油的成油機理有生物成油和非生物成油兩種學說。研究發現，碳酸氫根不僅充當碳源，還促進鈷氧化物的還原，原位生成高活性的鈷納米片催化中心，突破了化工領域鈷遇水即失活這一長期難解決的瓶頸問題。利用新開發的高溫高壓水熱原位紅外觀察表明，零價鈷的存在促進鐵表面羥基物種的生成，二者的協同作用增強反應中間體一氧化碳的吸附，有利于其進一步氫化偶聯，生成長鏈烷烴。該研究為石油的非生物成因學說提供了關鍵的實驗證據和機理闡釋。

優化的土地管理措施能極大提高全球陸地生態系統固碳能力

武漢大學遙感信息工程學院沙宗堯教授與合作者在全球陸地生態系統固碳潛力研究方面取得新進展。相關成果發表于《自然·通訊-地球與環境）（

Nature Communications Earth & Environment

）。為應對全球變暖等氣候變化問題，我國提出“碳達峰”“碳中和”雙碳計劃，從國家層面實施了一系列戰略部署。全球陸地生態系統是重要的碳匯，通過綠色植物光合作用，每年可從大氣中吸收超過1000億噸的碳。這一研究基于全球近20年的植被遙感數據，結合全球氣象、土壤、地形地貌數據，采用鄰域相似性空間分析的方法，以鄰域土地管理措施為參考對象，繪制了土地管理措施優化情景下，全球陸地生態系統植被固碳增加的通量地圖。

優化土地管理措施全球陸地生態系統植被固碳增量通量地圖（2001-2019年）（圖片來源于武漢大學新聞網）

城市土壤有機碳庫空間分異規律與預測

中國科學院地球環境研究所王云強研究員團隊分析西安市表層土壤有機碳庫空間變異特征、分布規律和主控因子，并比較不同空間預測方法對城市土壤有機碳密度的預測效果。相關成果發表于《土鏈》（

Catena

）。西安市表層土壤有機碳庫相較于郊區具有一定富集性，距離市中心越遠，表層土壤有機碳密度越小；西安市表層土壤有機碳密度呈現短距離斑塊狀分布特征，主要受土壤質地、植被類型和人類活動（功能區、物理擾動、植被管理等）的綜合影響；合理管理，如減少清掃、修剪，經常澆水等會增加城市表層土壤有機碳積累。文章也指出準確預測仍然具有挑戰性，需進一步研究城市特定因素和過程對土壤有機碳周轉的影響。

基于毒性效應調控的大氣污染防控機制研究

復旦大學環境科學與工程系大氣化學團隊與清華大學環境學院教授王書肖團隊和香港理工大學土木與環境工程系教授李向東團隊合作，提出基于毒性效應調控的大氣污染防控機制。相關成果發表于《自然·能源》（

Nature Energy

）。通過對固體燃料（能產生熱能或動力的固態可燃物質，如煤、薪柴、秸稈等）產生的氣溶膠開展研究，基于燃燒源現場測量、化學成分甄別、生物毒性解析和空氣質量模擬及暴露風險評估，闡明氣溶膠關鍵化學組分的源頭形成機制、人群暴露健康風險和生物毒性機制，發現我國民用固體燃料燃燒所產生的氣溶膠人群暴露風險比燃煤電廠排放的氣溶膠高出兩個數量級，進而提出面向人民生命健康為導向的空氣質量管理建議。

微生物生存“饑餓游戲”的新進展

清華大學環境科學與工程學院溫東輝教授與清華大學楊云鋒教授、美國俄克拉荷馬大學周集中教授合作，揭示微生物生存“饑餓游戲”的新進展。相關成果發表于《自然·通訊》（

Nature Communications

）。研究發現，富營養環境中快生長菌“數強獨大”，慢生長菌被“競爭排除”；而在寡營養環境中，微生物更傾向于通過“抱團合作”來緩解資源限制、維持生命過程。由此，文章提出了以環境營養供給、個體生長策略、種間相互作用為核心的“饑餓游戲”假說。為了驗證這一假說，研究者進一步設置不同營養供給水平的微宇宙模擬實驗體系，確證了營養供給對不同策略型微生物的選擇及其相互作用關系的影響。