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不同國家和地區對全球氣候強迫的貢獻

北京大學城市與環境學院李本綱研究組最新評估表明，中國對全球變暖的影響不足美國的40%。相關成果發表于PNAS。氣候強迫分為正輻射強迫（致暖）和負輻射強迫（制冷），在氣候強迫的構成上，發達國家和發展中國家差異顯著。其中，發達國家主要以其排放的溫室氣體的致暖效應為主，而發展中國家的短生命周期大氣污染物的制冷效應則會抵消大部分溫室氣體的致暖效應。1850至2014年間，美國、歐盟15國及中國分別貢獻全球氣候強迫的21.9%、13.7%和8.6%，中國對全球變暖的貢獻不足美國的40%。俄羅斯（8.2%）、印度（6.2%）、日本（3.9%）、巴西（3.5%）等國的貢獻也不容忽視。

全球主要地區氣候強迫的構成(圖片來源于北京大學網站)

全球主要國家和地區對全球氣候強迫的貢獻(圖片來源于北京大學網站)

山區降雨的不均勻性對山洪泥石流災害預報的影響

中國科學院、水利部成都山地災害與環境研究所郭曉軍等通過對小流域長期監測數據的系統分析，開展降雨規律和災害預報相關研究。相關成果發表于Journal of Hydrology。研究者根據降雨-海拔關系，提出了一種基于溝口站點數據的流域面降雨估算方法。通過對具體條件下降雨估算誤差進行系統評估，發現不同插值方法的誤差規律趨勢基本一致，但誤差范圍不同；降雨量小的場次，流域面雨量估算誤差較大；海拔越高的地區，雨量估算的誤差越大。研究者進一步對山洪泥石流預報進行了不確定性分析，采用面雨量估算方法會在一定程度上控制誤差，能提高災害預報準確率，達到較好的預報效果。

我國東部某城市流域中亞硝胺及其前體物的來源與遷移轉化研究

清華大學環境學院飲用水安全團隊陳超等以我國華東某城市為研究對象，獲取該城市水系統中亞硝胺及前體物的物質流，并進行定量化源解析。相關成果發表于Journal of Hazardous Materials。加拿大、美國一些地區將二甲基亞硝胺（N-nitrosodimethylamine,NDMA）等亞硝胺納入飲用水水質標準。研究表明，上游地表水匯入和當地污廢水排放是下游水源地中重要的NDMA來源；上游地表水匯入、當地污廢水排放和水源地自身的微生物代謝是重要的NDMA前體物來源；自然衰減機制僅去除了部分徑流機制帶來的污染物負荷。因此，既要關注供水系統內作為新型消毒副產物的亞硝胺類生成，也要關注水環境中作為新型污染物的亞硝胺排放。

生態系統服務權衡對重大生態工程生態效益的多尺度影響

中國科學院生態環境研究中心城市與區域生態國家重點實驗室鄭華研究組揭示了三北防護林和京津風沙源治理工程等生態工程在局地、流域和區域的多尺度效應。相關成果發表于Science Advances。海河流域三北防護林和京津風沙源治理工程的案例分析表明：重大生態工程的設計與實施，需要充分考慮生態系統服務權衡特征及其帶來的多尺度效應，需要充分考慮未來氣候變化對工程多尺度效應帶來的影響，才能增強生態效益的穩定性和生態工程的可持續性。該研究為世界上其他區域科學開展生態恢復工程、持續提高生態效益提供了新的視角和系統的評估框架。

湖泊洪泛水文連通的新定義及對生態環境評估的意義和框架

中國科學院南京地理與湖泊研究所李云良、譚志強等基于湖泊洪泛水文水動力學，采用水面積、水深、流速等閾值方法，考慮連通與生態環境指標之間的耦聯關系，對水文連通進行了重新定義。相關成果發表于Water Research。長江中下游地區，水文連通在河湖洪泛系統中擔當重要角色。文章通過水動力模型和地統計學分析，探討了洪泛區不同連通定義的差異及其貢獻，從系統角度揭示了洪泛區連通狀況的時空動態特征，最終結合典型生態環境因子，評估了水文連通的新定義與生態環境要素之間的聯系。該研究提出的閾值方法和定義將會提升對洪泛區水文連通及其生態環境服務功能的認識。

基于閾值的洪泛水文連通定義與生態環境評估方法（圖片來源于中國科學院南京地理與湖泊研究所網站）

不同水文連通定義與選取生態環境因子之間的聯系和評價（圖片來源于中國科學院南京地理與湖泊研究所網站）

綠色高效氣體分離材料研究

同濟大學環境科學與工程學院李風亭教授團隊與日本學士院院士、京都大學Susumu Kitagawa教授團隊合作，首次提出了孔道中“反作用”原理，實現了常溫常壓下CO2/C2H2的高選擇性。相關成果發表于Angewandte Chemie International Edition。該研究合成了兩種具有一維微孔結構的PCPs材料，其在室溫常壓條件下具有優異的CO2選擇性吸附能力，在298K、1bar的條件下CO2吸附量可高達72mL/g，為目前具有逆CO2/C2H2選擇性的同類物理吸附材料最高值。兩種材料均可在動態穿透實驗條件下精確捕獲CO2/C2H2混合氣體中的CO2，直接產出純度高于99.5%的C2H2氣體。

改進模型減小青藏高原蒸發預估誤差

中國科學院青藏高原研究所地氣相互作用與氣候效應團隊馬耀明研究員等利用青藏高原渦動相關和地面站點觀測資料，基于淺層土壤含水量和土壤質地，提出改進MOD16蒸散發模型（MOD16-STM）。相關成果發表于Journal of Geophysical Research：Atmospheres。研究結果表明：（1）淺層土壤含水量是影響青藏高原蒸散的主導因子；（2）用于草地植被蒸騰的平均氣孔導度最優值為0.0038（m/s）；（3）不同淺層的土壤含水量和土壤質地對土壤蒸發的影響存在很大差異；（4）相比原始MOD16和基于土壤水分指數的Priestley-Taylor算法，MOD16-STM在獨立站點能更準確地估算蒸散發。

城市能源韌性規劃模型開發

中國科學院城市環境研究所林劍藝等與國內外合作者聚焦城市能源低碳轉型規劃中的韌性問題，構建了一個自底向上的能源系統多目標規劃模型。相關成果發表于Applied Energy。該規劃模型是對城市能源韌性規劃的初探，可評估不同優化目標下的城市能源最優轉型路徑，為城市能源的可持續轉型提供一種What-if情景評估與輔助決策工具。該模型引入“賦初值”的啟發式求解策略加速非線性優化模型的求解，以帕累托前沿的方式展示不同優化目標之間的權衡關系，并利用后驗決策方法在帕累托前沿上甄選權衡的最優解。最后，以典型沿海城市廈門的能源系統為例展開分析，相關發現旨在為沿海城市的能源轉型提供經驗參考。

基于納米限域效應和毛細作用的“滴管狀”電催化劑用于高效二氧化碳還原

南京大學化學化工學院金鐘教授研發團隊利用瑞利不穩定性原理構筑了“滴管狀”一維中空結構的Bi納米棒@N摻雜碳納米管（Bi-NRs@NCNTs）復合催化劑，在較低的過電勢下可以將CO2高選擇性地催化轉換成甲酸鹽產物。相關成果發表于Nano Letters。該研究借助瑞利不穩定性原理，在高溫還原反應條件下通過還原、體積收縮、彎曲、碎裂過程，生成“滴管狀”一維中空結構的Bi-NRs@NCNTs納米催化劑。由于NCNTs外殼的存在，防止內部相鄰的Bi-NRs之間發生氧化和團聚現象，繼而增強了催化劑的穩定性。因此，Bi-NRs@NCNTs在電催化CO2還原反應中實現了高甲酸選擇性、高活性、高穩定性的過程。

“滴管狀”Bi-NRs@NCNTs電催化劑的制備過程與形貌表征（圖片來源于南京大學新聞中心網站）

“滴管狀”Bi-NRs@NCNTs電催化劑的HRTEM結構表征（圖片來源于南京大學新聞中心網站）

選擇性氫芳化研究進展

中國科學院蘭州化學物理研究所羰基合成與選擇氧化國家重點實驗室石峰研究員課題組通過對分子篩酸性可控調節，發展了首例USY分子篩催化的苯乙烯與苯胺衍生物的選擇性氫芳化反應。相關成果發表于Journal of Catalysis。應用這種簡單的催化劑體系，課題組合成了一系列氫芳化產物（40個實例，產率高達95%）。N2吸脫附實驗結果表明，合適的分子篩孔徑（孔徑＞0.5nm）有利于反應物的進入和產物的逸出，從而發揮分子篩的擇型催化作用。Py-IR表征證明路易斯酸促進氫胺化產物向氫芳化產物的Hofmann-Martius重排，從而提高了氫芳化產物的選擇性。NH3-TPD結果表明，分子篩的弱酸位在形成氫芳化產物中起關鍵作用。

高容量穩定有機儲鉀材料

中國科學院深圳先進技術研究院集成所功能薄膜材料研究中心唐永炳研究員及其團隊研發出新型有機物用于高容量穩定鉀離子存儲。相關成果發表于Angewandte Chemie International Edition。有機材料因為結構多樣、柔性結構設計、氧化還原可逆性較好等優點，已成為金屬離子存儲的研究熱點。研究人員設計并合成了一種具有層狀結構的苯四甲酸四鉀（K4PM）電極材料。由于該小分子有機材料具有多個活性位點和大的層間距，從而表現出良好的儲鉀性能，其儲鉀容量高達292mAh/g，同時具有優異的倍率性能及長循環穩定性（1000圈后容量保持率為83%）。該研究為發展新型有機儲能電極材料提供了新途徑。

三環金屬雜螺芳香化合物的芳香性驗證

中國科學院大連化學物理研究所葉生發研究員團隊與北京大學席振峰院士、張文雄教授研究團隊合作，成功制備了新型金屬雜螺芳香化合物，并對其電子結構進行了深入研究。相關成果發表于Nature Communications。螺芳香性最早是用于描述具有跨環超共軛作用的有機螺環化合物，其中作為螺原子的sp3碳原子不參與共軛。電子順磁共振（EPR）測試表明，新合成的三環釩雜螺芳香化合物的基態為二重態，并且單電子主要位于金屬中心上。NICS計算值、電子定域化函數（ELF）和各向磁感應電流密度（AICD）分析表明，釩中心提供的四個d電子與配體本身的36個π電子共同形成一個包含3個金屬雜芳香環的40π芳香體系。

分子篩上金屬落位控制研究

中國科學院山西煤炭化學研究所張斌副研究員和覃勇研究員團隊利用ALD技術將高分散的FeOx選擇性沉積到ZSM-5分子篩缺陷和L-酸位點，不破壞骨架和B酸，可實現環己烷高選擇性氧化制環己酮。相關成果發表于SCIENCE CHINA Chemistry。使用動力學直徑小于ZSM-5的微孔孔道的二茂鐵作為前驅體，通過自主建設的旋轉ALD反應器增加催化劑制備產量。通過改變沉積循環數可控制FeOx物種的負載量、尺寸和表面電子狀態。其中，鐵負載量隨著循環數的提高線性增加。在低鐵負載量下鐵物種以Fe-O-Si物種沉積在ZSM-5上，而在高負載量時則生成了FeOx納米顆粒。與FeOx納米顆粒相比，Fe-O-Si物種具有更高的環己烷氧化制環己酮活性和穩定性。

分子篩微孔中選擇性沉積FeOx示意圖

鐵基催化劑環己烷氧化反應性能對比a：不同鐵沉積循環數下FeOx/ZSM-5的催化活性；b:催化劑FITR圖譜；c：XPS圖譜；d：10FeOx/ZSM-5表面的原位Raman圖

開環甾體天然產物Pinnigorgiols的合成研究

中國科學院上海有機化學研究所桂敬漢課題組設計了半頻哪醇重排和酰基自由基環化的策略來進行三環雙酮核心骨架結構的構建。相關成果發表于JACS。以麥角甾醇為起始物，在引入9，11-雙鍵后進行5，6-雙鍵的雙羥化反應，得到的三烯化合物通過烯烴選擇性還原得到僅9，11-雙鍵保留的產物，后者發生半頻哪醇重排反應構建五并七元環結構。后續經過9，11-雙鍵和5，6-雙鍵的氧化斷裂反應得到環戊烯二酮中間體，并將其轉化為芳基碘代硫酯中間體，再通過酰基自由基環化/半縮酮化串聯反應，構建了天然產物的三環雙酮骨架結構和3個連續的手性中心，完成開環甾體天然產物pinnigorgiols B和E的首次合成（總計15和16步反應）。

金屬銥與氮雜卡賓協同催化不對稱區域發散性環加成反應研究

華東理工大學藥學院上海市新藥設計重點實驗室鄧衛平教授團隊，在金屬銥與氮雜卡賓協同催化不對稱區域發散性環加成反應的研究中取得了新進展。相關成果發表于ACS Catalysis。文章設計了一類新型吲哚烯丙基碳酸酯底物，其在金屬銥的作用下可以生成吲哚烯丙基銥活性中間體。通過對體系堿性的調控，該活性中間體能夠成功地實現對同一烯醛生成的烯醇式或高烯醇式中間體的選擇性捕捉。此外，通過簡單改變氮雜卡賓和金屬銥配體的絕對構型，可以方便地獲得產物的全部4種立體異構體。詳細的機理研究確認了烯丙基銥活性中間體結構，同時DFT理論計算為解釋該反應優秀的區域和立體選擇性提供了證據。

聚合物導熱研究進展

中山大學化學學院鄭治坤教授課題組圍繞有機二維聚合物的可控制備、結構和性能調控及應用探索，開展了系統研究。相關成果發表于JACS。針對傳統聚合物受微觀結構的無序性和宏觀缺陷所限，聲子散射嚴重，熱導率低，多為熱絕緣體的困境，利用二維聚合物結構規整度高，材料均勻性好，雜質和缺陷少的特質，實現高熱導，揭示了二維聚合物結構與熱導的內在關聯。在近室溫大氣條件下獲得了熱導系數可達6.5Wm-1K-1（不銹鋼為14到16Wm-1K-1）的二維聚合物膜，發現二維聚合物膜晶疇間界面熱阻（Kapitza resistance）約為金剛石的1000倍。