生態環境

感知磁場的第一個微生物誕生

中國科學院地質與地球物理研究所地球與行星物理院重點實驗室的林巍研究員、潘永信院士及其合作者發表綜述文章，系統總結了以趨磁細菌為代表的感磁微生物研究領域的最新進展。研究成果發表于National Science Review。研究表明趨磁細菌起源于中太古代，可能是地球上最早出現的感磁生物，因此是研究生物感磁起源和演化的重要模式生物類群。文章在綜述趨磁細菌多樣性、起源演化、磁小體功能及其礦化機理等最新研究進展的基礎上，提出了一種生物感磁起源的新認識，即微生物感磁的擴展適應。文章還對該領域未來的研究方向和存在的挑戰提出了展望。

微生物感磁的擴展適應起源示意圖（圖片來源于中國科學院地質與地球物理研究所網站）

趨磁細菌，棕色顆粒為其“感磁器官”——磁小體（圖片來源于中國科學院地質與地球物理研究所網站）

冰塵強烈富集大氣汞污染物

中國科學院青藏高原研究所/中國科學院青藏高原地球科學卓越中心黃杰副研究員與中國科學院冰凍圈科學國家重點實驗室康世昌研究員等合作者在我國西部7條冰川采集冰塵樣品，通過分析冰塵中總汞、甲基汞和有機質等多種化學指標，厘清了冰塵汞的時空格局特征及其影響因素，并定量探討了冰塵汞富集對我國西部冰川汞儲量的貢獻。研究論文發表于Environmental Science & Technology。研究揭示出我國西部冰川區對大氣汞污染物的存儲和釋放將遠超過以往估算的量值。在周邊地區人類活動釋汞量持續走高和氣候變暖加速冰川消融的背景之下，冰塵汞污染物的二次釋放對受融水補給下游地區生態環境的潛在影響。

揭示全球不同國家地區大氣顆粒物毒性存在顯著差異

北京大學環境科學與工程學院要茂盛教授團隊與其合作者通過一種創新方法采集了全球13個國家19座不同污染水平的城市大氣中足量的大氣顆粒物（PM），并通過二硫蘇糖醇方法與實時熒光定量核酸擴增等生物化學技術，發現大氣PM的氧化潛勢（OP）在世界不同城市之間存在高達2倍的顯著差異。研究論文發表于美國化學會志Atmospheric Environment。該項研究揭示了不同污染水平與氣候條件的國家地區之間PM的生物成分，如內毒素、細菌和基于氧化潛勢的毒性存在顯著差異，并指出目前基于PM質量濃度的空氣質量指導標準不足以準確且全面地描述PM的健康效應。

生物質基土壤重金屬污染修復材料研究進展

中國科學院生態環境研究中心劉振剛研究組在生物質基土壤重金屬污染修復材料研究方面取得進展。相關研究成果分別發表于Science of the Total Environment和Bioresource Technology。土壤重金屬污染是國內外主要關注的問題之一。制備的水熱炭材料重金屬的鈍化機理研究表明：水熱炭材料對重金屬的固定穩定化主要通過表面含氧官能團配位、表面沉淀及π電子配位作用實現；鈍化機理定量分析表明其對重金屬鈍化貢獻占比分別為62.12%，27.14%和10.74%。研究對于生物質基炭材料的定向制備具有重要的理論指導作用；研究制備的水熱炭材料在污染土壤修復方面具有重要的工程應用前景。

黃海綠潮與規模變異原因研究

中國科學院煙臺海岸帶研究所邢前國博士與合作者，針對2007年至今黃海夏季連續13年出現大規模綠潮的成因開展研究，研究論文發表于Remote Sensing of Environment。基于星—機—地的多傳感器聯合觀測，文章展示了2000年以來的紫菜養殖精細化空間發展過程、2007年以來的綠潮規模與分布，以及2013年以來的5月份的筏架回收進程（表征綠藻施放的進程）。結果分析顯示，大規模綠潮的形成與整個黃海西部的紫江養殖規模沒有必然聯系，只是與特定地點、特定養殖模式的紫菜養殖有關；且綠潮的規模變化與筏架回收的進程（即綠藻釋放的進程）相關。該發現對海水養殖空間規劃、綠潮防控有重要的指導意義。

最大綠潮分布及年際變化（圖片來源于中國科學院煙臺海岸帶研究所網站）

海藻養殖時空變化（圖片來源于中國科學院煙臺海岸帶研究所網站）

環境相關濃度的加巴噴丁對水體生物的生態毒理效應

南京工業大學環境科學與工程學院張永軍教授團隊以斑馬魚胚胎為受試生物，使用轉錄組學技術從分子層面闡述了加巴噴丁（GPT）的生態毒性及作用機理。相關論文發表于Environmental Pollution。GPT作為一種新型污染物在世界各地水體中被頻繁檢出。低濃度的GPT會誘導斑馬魚胚胎內大量基因的表達發生下調，并且這些差異表達基因可能會對斑馬魚的抗氧化系統、神經系統以及免疫系統產生不利影響。該研究不僅發現了環境相關濃度GPT對水生生物的毒性，并從基因層面解釋了毒性作用機理，可為GPT生態影響評價提供參考，也為制定相關環境標準提供依據。

不同緯度火山爆發對全球季風降水的影響

中國科學院大氣物理研究所周天軍研究員與合作者，通過對多套長時間尺度的重建資料、高分辨率的觀測資料以及過去千年多成員氣候模式模擬結果的分析，指出不同緯度火山爆發會對全球季風降水產生不同的影響。研究成果發表于Journal of Climate。北（南）半球火山爆發后北（南）半球季風降水減少，南（北）半球季風降水增加。熱帶火山爆發后全球季風降水均減少。結果表明，極端降水在空間分布上與平均降水類似，但在季風區響應更敏感。此外，地表徑流和凈初級生產力的變化在部分子季風區較降水變化更強，這表明除了平均態降水之外，火山爆發也會造成降水結構分布、水資源以及生態系統的顯著變化。

質粒介導的抗生素抗性基因的環境擴散研究

中國科學院城市環境研究所朱永官研究團隊借助熒光蛋白基因標記追蹤了攜帶抗性基因的廣宿主質粒RP4及其宿主細菌Pseudomonas putida KT2442在土壤原位環境中的動態變化，揭示了抗生素抗性基因通過質粒快速且向更廣泛的宿主擴散的潛在風險。研究論文發表于Frontiers in microbiology。人類病原菌中抗生素抗性水平的升高給全球人類的健康帶來了巨大的威脅。由于可用藥物不能有效殺死耐藥性致病菌，全球每年約70萬人死于耐藥菌感染。除了臨床環境，土壤中檢測到的抗生素抗性基因的多樣性和豐度也在不斷攀升。抗生素抗性基因這一新型污染物逐漸引起科學家關注。