生态环境

感知磁场的第一个微生物诞生

中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理院重点实验室的林巍研究员、潘永信院士及其合作者发表综述文章，系统总结了以趋磁细菌为代表的感磁微生物研究领域的最新进展。研究成果发表于National Science Review。研究表明趋磁细菌起源于中太古代，可能是地球上最早出现的感磁生物，因此是研究生物感磁起源和演化的重要模式生物类群。文章在综述趋磁细菌多样性、起源演化、磁小体功能及其矿化机理等最新研究进展的基础上，提出了一种生物感磁起源的新认识，即微生物感磁的扩展适应。文章还对该领域未来的研究方向和存在的挑战提出了展望。

微生物感磁的扩展适应起源示意图（图片来源于中国科学院地质与地球物理研究所网站）

趋磁细菌，棕色颗粒为其“感磁器官”——磁小体（图片来源于中国科学院地质与地球物理研究所网站）

冰尘强烈富集大气汞污染物

中国科学院青藏高原研究所/中国科学院青藏高原地球科学卓越中心黄杰副研究员与中国科学院冰冻圈科学国家重点实验室康世昌研究员等合作者在我国西部7条冰川采集冰尘样品，通过分析冰尘中总汞、甲基汞和有机质等多种化学指标，厘清了冰尘汞的时空格局特征及其影响因素，并定量探讨了冰尘汞富集对我国西部冰川汞储量的贡献。研究论文发表于Environmental Science & Technology。研究揭示出我国西部冰川区对大气汞污染物的存储和释放将远超过以往估算的量值。在周边地区人类活动释汞量持续走高和气候变暖加速冰川消融的背景之下，冰尘汞污染物的二次释放对受融水补给下游地区生态环境的潜在影响。

揭示全球不同国家地区大气颗粒物毒性存在显著差异

北京大学环境科学与工程学院要茂盛教授团队与其合作者通过一种创新方法采集了全球13个国家19座不同污染水平的城市大气中足量的大气颗粒物（PM），并通过二硫苏糖醇方法与实时荧光定量核酸扩增等生物化学技术，发现大气PM的氧化潜势（OP）在世界不同城市之间存在高达2倍的显著差异。研究论文发表于美国化学会志Atmospheric Environment。该项研究揭示了不同污染水平与气候条件的国家地区之间PM的生物成分，如内毒素、细菌和基于氧化潜势的毒性存在显著差异，并指出目前基于PM质量浓度的空气质量指导标准不足以准确且全面地描述PM的健康效应。

生物质基土壤重金属污染修复材料研究进展

中国科学院生态环境研究中心刘振刚研究组在生物质基土壤重金属污染修复材料研究方面取得进展。相关研究成果分别发表于Science of the Total Environment和Bioresource Technology。土壤重金属污染是国内外主要关注的问题之一。制备的水热炭材料重金属的钝化机理研究表明：水热炭材料对重金属的固定稳定化主要通过表面含氧官能团配位、表面沉淀及π电子配位作用实现；钝化机理定量分析表明其对重金属钝化贡献占比分别为62.12%，27.14%和10.74%。研究对于生物质基炭材料的定向制备具有重要的理论指导作用；研究制备的水热炭材料在污染土壤修复方面具有重要的工程应用前景。

黄海绿潮与规模变异原因研究

中国科学院烟台海岸带研究所邢前国博士与合作者，针对2007年至今黄海夏季连续13年出现大规模绿潮的成因开展研究，研究论文发表于Remote Sensing of Environment。基于星—机—地的多传感器联合观测，文章展示了2000年以来的紫菜养殖精细化空间发展过程、2007年以来的绿潮规模与分布，以及2013年以来的5月份的筏架回收进程（表征绿藻施放的进程）。结果分析显示，大规模绿潮的形成与整个黄海西部的紫江养殖规模没有必然联系，只是与特定地点、特定养殖模式的紫菜养殖有关；且绿潮的规模变化与筏架回收的进程（即绿藻释放的进程）相关。该发现对海水养殖空间规划、绿潮防控有重要的指导意义。

最大绿潮分布及年际变化（图片来源于中国科学院烟台海岸带研究所网站）

海藻养殖时空变化（图片来源于中国科学院烟台海岸带研究所网站）

环境相关浓度的加巴喷丁对水体生物的生态毒理效应

南京工业大学环境科学与工程学院张永军教授团队以斑马鱼胚胎为受试生物，使用转录组学技术从分子层面阐述了加巴喷丁（GPT）的生态毒性及作用机理。相关论文发表于Environmental Pollution。GPT作为一种新型污染物在世界各地水体中被频繁检出。低浓度的GPT会诱导斑马鱼胚胎内大量基因的表达发生下调，并且这些差异表达基因可能会对斑马鱼的抗氧化系统、神经系统以及免疫系统产生不利影响。该研究不仅发现了环境相关浓度GPT对水生生物的毒性，并从基因层面解释了毒性作用机理，可为GPT生态影响评价提供参考，也为制定相关环境标准提供依据。

不同纬度火山爆发对全球季风降水的影响

中国科学院大气物理研究所周天军研究员与合作者，通过对多套长时间尺度的重建资料、高分辨率的观测资料以及过去千年多成员气候模式模拟结果的分析，指出不同纬度火山爆发会对全球季风降水产生不同的影响。研究成果发表于Journal of Climate。北（南）半球火山爆发后北（南）半球季风降水减少，南（北）半球季风降水增加。热带火山爆发后全球季风降水均减少。结果表明，极端降水在空间分布上与平均降水类似，但在季风区响应更敏感。此外，地表径流和净初级生产力的变化在部分子季风区较降水变化更强，这表明除了平均态降水之外，火山爆发也会造成降水结构分布、水资源以及生态系统的显著变化。

质粒介导的抗生素抗性基因的环境扩散研究

中国科学院城市环境研究所朱永官研究团队借助荧光蛋白基因标记追踪了携带抗性基因的广宿主质粒RP4及其宿主细菌Pseudomonas putida KT2442在土壤原位环境中的动态变化，揭示了抗生素抗性基因通过质粒快速且向更广泛的宿主扩散的潜在风险。研究论文发表于Frontiers in microbiology。人类病原菌中抗生素抗性水平的升高给全球人类的健康带来了巨大的威胁。由于可用药物不能有效杀死耐药性致病菌，全球每年约70万人死于耐药菌感染。除了临床环境，土壤中检测到的抗生素抗性基因的多样性和丰度也在不断攀升。抗生素抗性基因这一新型污染物逐渐引起科学家关注。