動態

我國地表水微塑料豐度呈降態勢

中國科研團隊基于全國范圍內重要湖庫水體中微塑料的大量實測研究，發現中國地表水中微塑料豐度賦存態勢自2016年至2022年呈現三階段下降趨勢，且生態風險較低。相關研究發表于《細胞報告·可持續性》。

環境中的微塑料污染已成為全球性問題。然而，微塑料在多介質環境中的賦存特征的大尺度綜合實測研究依然面臨嚴峻挑戰，雖然科學家們已經開展了一些突破性研究，但由于已有微塑料“豐度-尺寸”模型建立多依賴已發表數據（粒徑范圍差異大），且缺乏實測數據驗證，這使得校正結果的準確性和科學性受到了嚴重影響。

現在，研究者建立了一種全粒徑范圍的微塑料“豐度-尺寸”校正模型，在此基礎上，將已發表的微塑料豐度數據校正到統一粒徑范圍，提升了以往研究數據的可比性和可用性，為科學理解中國地表水中微塑料的賦存豐度及其生態風險提供了重要的科學支撐。

數據結果顯示，中國地表水微塑料賦存研究存在區域研究的不平衡性，主要集中在長江流域和黃河流域，占比分別達到62.7%和11.3%。中國不同流域微塑料豐度排序如下：西北諸河gt;珠江流域gt;黃河流域gt;東南諸河gt;松花江流域gt;西南諸河gt;長江流域gt;海河流域gt;淮河流域。全國1331個地表水采樣點中79.7%的采樣點存在一定程度微塑料積累，83.9%的采樣點與低生態風險有關。

科學家開發單晶超晶格制備新策略

中外聯合研發團隊圍繞配位模板驅動原位組裝策略，利用鋯（Zr）基金屬有機框架（MOF）模板實現了金屬鹵化物亞晶格的定向成核生長，成功構筑了一系列新型多維單晶多孔超晶格框架，并實現了超晶格材料的手性轉換與手性光功能調控，為手性材料的構筑與應用開辟了新的思路與方法。2月6日，相關研究發表于《自然》。

超晶格材料能夠通過設計和調控周期性勢能及高精度層狀結構，實現可調的電子和光學特性，在二維電子氣、高電子遷移率晶體管、量子級聯激光器等領域得到廣泛應用。如今，超晶格材料正從傳統的半導體超晶格向多尺度構筑單元的自組裝體系轉型。發展新的合成策略，實現單晶超晶格的制備與結構解析，是配位化學、合成化學和材料化學等交叉學科中的關鍵挑戰之一。

為解決單晶超晶格研究中的科學難題，研究團隊提出了“MOF模板”策略，基于Zr-MOF配位模板，利用Zr簇不飽和配位節點的導向作用，成功合成了多系列高度有序的單晶多孔超晶格框架。在不同三維Zr-MOF框架內，原位限域生長的金屬鹵化物與MOF模板晶格精準復合，成功制備出多維度的單晶超晶格框架。

為進一步探究限域成核的生長機制，研究團隊進行了時間依賴的成核控制實驗，跟蹤和監測碘化鉛（PbI2）在MOF中的原位生長過程。結果顯示，在不同胺類分子的修飾下，類鈣鈦礦超晶格表現出維度依賴的光致發光和手性誘導的圓偏振發光性能。這種結構/維度依賴的光電性能可以極大地推動光電子學的發展，在量子計算、安全通信和高效顯示器方面具有潛在應用價值。

科學家發現水波是探索拓撲物理的全新平臺

中外科研團隊合作研究發現，水波涉及復雜的流體力學效應，能夠構造豐富的拓撲矢量場用于粒子的操控，揭示了經典重力波系統中的自旋軌道耦合和鎖定機制，開辟了水波力操控物體運動的研究領域。近日，相關研究發表于《自然》。

拓撲學是物理學界普遍關注的研究方向，近年來，拓撲效應逐步被引入電磁波、聲波及液體表面波（水波）等經典波動體系，成為基礎物理研究與應用技術的全新交匯點。傳統意義上，水波被簡化為一種橫波，波動中的粒子僅進行上下運動。事實上，這些粒子還有復雜的橢圓軌跡運動，具有顯著的斯托克斯位移效應和矢量特性。

在簡單的三波干涉場中，聯合研究團隊成功生成了多種拓撲水波結構，并系統揭示了拓撲學在水波體系中的豐富表現形式。研究人員在水面上實現了對粒子的自由操控，首次證明拓撲水波場在粒子精準操控中的應用潛力，表明通過調控波場的拓撲特性，可以實現粒子更加穩定且靈活的控制。

值得一提的是，通過多方的緊密協作，這項研究推動了波動物理、拓撲物理與實驗技術的融合。研究團隊基于國際合作開發的算法，在僅測量液體表面波的部分信息后，解析出液體表面波質元的運動軌跡、旋轉方向等所有信息，揭示了此前學界未注意到的復雜現象。

研究團隊表示，下一步將持續優化實驗平臺，研究拓撲水波結構中更豐富的物理特性，探索拓撲水波在粒子操控、機器人控制、水面漂浮物治理及水能利用等領域的潛在應用，并為光學、聲學等學科中的拓撲結構波研究提供更多理論支持和實驗依據。

新算法為組織發育和疾病研究提供重要支撐

中國科研團隊成功開發了推斷細胞時空分化軌跡的新算法SpaTrack，為揭示組織發育、器官再生和疾病進展的動態研究提供了有效的方法支持與重要見解。相關成果在線發表于《細胞》旗下子刊《細胞系統》。

空間坐標和取樣時間可以作為補充轉錄組特征的重要約束條件，用于細胞分化的軌跡推斷。基于最優傳輸理論和單細胞空間轉錄組學，研究團隊開發了新算法SpaTrack，自然地將空間距離納入細胞分化的成本測量中，能夠準確捕捉生物組織的局部分化細節、空間上不連續的分化軌跡。

研究團隊介紹，利用算法優勢，SpaTrack能夠實現以下幾個主要功能：一是從單細胞空間轉錄組數據中，直接構建精細的細胞分化軌跡；二是通過直接細胞映射，追蹤跨時間樣本的細胞分化軌跡；三是通過建模預測轉錄因子在分化過程中對基因表達的調控關系，捕捉發育的驅動因素。

研究團隊對SpaTrack在多種模擬和真實的分化場景下進行了性能測試，并與多種現行方法進行比較，均表明SpaTrack在穩定性和準確性上具有優勢。進而，研究團隊將SpaTrack應用于多個生物系統的研究中，結果表明，SpaTrack在重建細胞分化軌跡、揭示相關分化事件和尋找驅動因素等方面表現出色，并幫助研究取得了新的發現。

相關科研人員表示：“本次開發的新算法借助空間轉錄組信息，在解析組織發育和疾病進展的時空動態上取得了初步成效。接下來團隊將進一步實現時空多組學的融合，解析多源分化、復雜分化等復雜問題。”

科學家發現草原極端干旱密碼

中外科研團隊聯合研究發現了非優勢物種這一“密碼”，為更好地了解在未來氣候變化的情況下，草原生態系統怎樣響應長時間的干旱提供了幫助。近日，相關研究成果發表在《自然》上。

極端干旱通常會降低草原生態系統的生產力，進而削弱自然對人類的貢獻。然而，不同類型的草原在經歷多年極端干旱時，這種負面影響會有多大差異，以及這種差異隨時間如何變化尚未可知。

科學家們通過極端干旱聯網實驗模擬了連續4年生長季干旱，比較了歐亞草原和北美草原各6個具有代表性的草原生態系統的干旱敏感性。經過調查研究，科學家們發現，在歐亞草原中，干旱導致植物地上生產力大幅下降，下降的程度隨著干旱的年限而增加，表現為累積效應；而在北美草原中，植物地上生產力的下降幅度較小，下降的程度隨著干旱的年限沒有顯著增加，表現為適應效應，這是由非優勢物種的變化驅動的。

科研人員表示，干旱對物種豐富度的影響在歐亞草原從增加轉變為降低，但在北美草原則從降低轉變為增加，非優勢物種的變化在其中起到關鍵作用。物種豐富度尤其是非優勢物種的豐富度相反的變化，導致歐亞和北美草原具有截然不同的干旱敏感性。非優勢物種這一關鍵“密碼”的發現，對幫助人類有準備地應對氣候變化對草原的影響及保護草原環境有重大意義。