焦文涛研究组在土壤潜在有毒元素的生态风险机器学习预测方面取得新进展 耕地土壤中潜在有毒元素（PTE）污染对全球粮食安全构成严重威胁。传统风险评估方法难以表征多维环境驱动因子与土壤PTE生态风险的动态互作机制。传统机器学习模型在处理复杂环境网络关系时存在数据降维处理、可视化等方面的局限性，无法有效量化因子间方向性反馈，制约其精准风险预测。针对上述挑战，研究基于长江流域稻米产区13048组土壤PTE污染及环境因子数据，开发了拓扑图结构，结合启发式图卷积神经网络模型，实现自适应量化方向反馈优化，构建土壤PTE生态风险预测模型。三阶段启发式算法剪除了85.5%冗余边，该模型自适应量化环境驱动因子与生态风险间的方向性反馈，预测精度较传统方法提升23.1%。拓扑网络特征重要性分析揭示，pH、盐基饱和度、碳酸钙、交换性盐基和有机碳是生态风险的关键调控因子。基于拓扑图结构的启发式图卷积网络生态风险预测模型相关研究成果发表在Environmental Science & Technology（Shan et al., 2025）。郝慧娟和单永平博士为论文共同第一作者，焦文涛研究员为通讯

中国科学院生态环境研究中心阴永光课题组在冻融促进零价汞暗氧化的主导机制研究方面取得新进展，研究成果以“·OH Dominates the Dark Oxidation of Elemental Mercury at the Liquid–Ice Interface during Environmentally Relevant Freeze–Thaw Cycles”为题发表于Environmental Science & Technology Letters（DOI：10.1021/acs.estlett.5c00296）。汞作为一种有毒金属污染物，因其具备长距离传输能力导致汞污染在全球范围内广泛分布，甚至在没有明显污染源的偏远寒冷地区（如南北极）也存在显著的汞污染。零价汞（Hg(0)）的氧化控制着汞的长距离传输和大气沉降，在其生物地球化学循环中起着重要作用。冻融过程在寒冷地区的大气、地表水以及土壤中广泛存在，然而，目前对环境相关冻融作用对Hg(0)氧化的机制认知有限，阻碍了对汞循环的理解。研究团队通过模拟环境相关冻融循环（25 ~ −20 ~ 25 °C和10 ~ −10 ~

中国科学院生态环境研究中心阴永光课题组在火灾诱导的泥炭土壤有机质转化研究方面取得进展，相关成果分别以“Fire-Induced Multiple Changes in Electron Transfer Properties of Peat Soil Organic Matter: The Role of Functional Groups, Graphitic Carbon, and Iron”和“Heating-Induced Redox Property Dynamics of Peat Soil Dissolved Organic Matter in a Simulated Peat Fire: Electron Exchange Capacity and Molecular Characteristics”为题，发表于Environmental Science & Technology（https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.4c06586; https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.4

土壤中低渗透孔道中降解菌传输受限，成为土壤污染物降解的关键瓶颈。电动传输可提高低渗透土壤污染物和降解菌的可达性，热效应提高污染物降解菌的迁移活性，两者结合预期可实现土壤物质的精准靶向传输，但其传输和耦合热场作用的机制尚不明晰。阐明低渗透土壤中热耦合电动力传输的机制，对土壤有机污染的低碳高效微生物修复具有重要意义。针对热耦合电动力在微米孔道内的降解菌传输机制不明的问题，该研究以流式细胞仪和石英晶体微天平从纳克级别量化表征了热耦合电动力降低细菌吸附刚性，从而强化了降解菌的迁移达3.5倍；热效应通过调控固液介质理化性质强化电泳力克服DLVO吸附力，是热-电动力耦合的主要机理；相关性矩阵热图分析表明，粘滞系数、介电常数、zeta点位是热强化电动力的主控因子。图1. 热耦合电动力传输污染物降解菌的物理机制相关研究成果发表在Environmental Science & Technology（Shan et al., 2025）。单永平助理研究员为论文第一作者，焦文涛研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金(42277011 & 42077126) 的资助。论文链接：http

中国科学院生态环境研究中心阴永光课题组在人为活动塑造鱼类汞浓度水平的地理差异方面取得重要进展，相关成果以“Human activities shape important geographic differences in fish mercury concentration levels”为题，在线发表于Nature Food (https://doi.org/10.1038/ s43016-024-01049-z)。甲基汞是毒性最强的汞化合物之一，可沿食物链富集累积，鱼类消费是人类汞暴露的主要途径之一。鱼类汞含量与环境汞浓度、鱼类特征及食物网结构密切相关（图1a）。这些因素又受控于人为活动，但尚不清楚各因素对鱼汞累积的具体贡献。目前对人为活动如何驱动鱼类汞含量的地理差异认识有限，阻碍了汞污染的有效管理。研究团队分析了全球 315 个水生系统的鱼汞特征，发现鱼类总汞和甲基汞浓度在不同国家/区域间存在显著的地理差异。进一步以中国和美国为例进行对比研究，发现尽管中国的汞排放较高，但其鱼类总汞和甲基汞水平却远低于美国。为厘清驱动鱼汞累积的关键因素，该团队运用结构方程模型将鱼类甲基汞的地理差

苏贵金研究团队在热催化降解氯代VOCs方面取得新进展氯代VOCs催化燃烧的工业应用因氯中毒引起的催化剂失活和多氯联苯副产物产生而受到阻碍，开发稳定且低副产物生成的新型催化材料至关重要。基于此，中国科学院生态环境研究中心苏贵金研究团队围绕构筑高效、稳定、低二次污染的氯代VOCs催化剂开展了系统研究。该研究团队通过水热法构筑具有高表面能、丰富不饱和配位Ti原子、易于产生缺陷位点的高指数{201}晶面TiO2。表面能最低、最稳定的低指数{101}晶面TiO2被同时制备，用于对比分析。具有优异Deacon反应活性的Ru活性组分通过NaBH4还原浸渍法负载于两种晶面TiO2载体上。研究发现富含氧空位、Ti3+缺陷以及具有更强金属-载体相互作用的Ru/{201}-TiO2能够灵活地转移电子以活化O2并促进H2O的解离，从而持续产生超氧自由基、表面羟基等活性氧物种（ROS），这些ROS有效增强了氯物种脱附和氯代VOCs深度氧化。Ru/{201}-TiO2在氯代VOCs模型化合物氯苯降解方面表现出优越的反应活性，在1000分钟稳定性测试中，即使引入5 vol.% H2O，也实现了100%的氯苯转化。由

环境纳米技术与健康效应实验室宋茂勇研究组在铜纳米材料生物效应与机制方面取得新进展，相关研究结果以“Cu Nanowires Trigger Efficient Cuproptosis via Special Intracellular Distribution and Excessive Cu Ion Release”为题，在线发表于Nano Letters期刊。“铜死亡”是一种由于细胞内铜稳态被破坏而导致的新型细胞程序性死亡方式，这种新的细胞死亡方式为建立基于破坏胞内铜稳态的癌症治疗方案提供了新思路。大多数研究发现通过铜纳米材料载体可以将铜离子递送到细胞内，进而破坏胞内铜稳态诱导细胞发生铜死亡。但是，这些铜纳米材料在胞内释放铜离子的生物学过程仍不清楚。   针对这一科学问题，研究团队利用自主研发的散射光成像技术在单颗粒水平示踪了铜纳米线（CuNWs）和铜纳米颗粒（CuNPs）在活细胞内释放铜离子的动态过程。研究发现，CuNWs和CuNPs均能完全内吞到癌细胞中，但由于尺寸和形貌上的差异，进入细胞的CuNPs主要赋存在溶酶体中，而CuNWs进入细胞后则直接分布在细胞

微塑料是当前人类社会面临的重大环境问题之一，是环境科学和公共健康领域关注的热点问题。微纳米塑料在环境水体、土壤和空气中广泛存在，并在肺、胎盘、粪便和精液等多种人体样本中检出。尽管微纳米塑料的人体暴露和健康危害已引起全球广泛关注，但目前对其毒性效应和作用机制的认知仍十分有限。2024年6月25日，ACS nano在线发表了题为“Special distribution of nanoplastics in the central nervous system of zebrafish during early development”的研究论文。该研究揭示了纳米塑料在斑马鱼早期胚胎发育过程中特异性分布于神经系统。研究人员通过将荧光纳米塑料显微注射于胚胎不同区域的方式模拟了皮肤接触、母体营养传递和母体配子传递三种暴露途径。研究结果表明，模拟母体遗传暴露途径的纳米塑料在斑马鱼胚胎发育过程中特异性地聚集在脑、脊髓等中枢神经系统。进一步利用神经元标记转基因斑马鱼品系进行共定位分析，发现纳米塑料分布在神经元周围细胞，少数纳米塑料与神经元细胞共定位。纳米塑料进入中枢神经系统诱导了神经递质受体和光受体

光催化转化CO2不仅可以减少温室气体的排放，还可以将CO2转化为可再生的能源。如何同步提升还原产物的选择性和产率是CO2催化还原反应的重大挑战之一。基于此，中国科学院生态环境研究中心宋茂勇研究团队围绕CO2光催化还原高效生成单一产物CO开展了系统研究。Z-或S-型异质结催化剂可通过加速电子传递提升CO2的转化效率，但在生成2电子产物CO的同时不可避免的生成8电子产物CH4。该研究团队提出通过减慢电子传递速率提升CO2还原产物选择性的反应策略。研究发现，增加TiO2组分可以减慢Ӏ型异质结TiO2/BiVO4的电子传输速率，当TiO2与BiVO4的摩尔比为4时，实现了CO2向CO的100%选择性转化。在此基础上，研究团队进一步构建了负载Cu单原子TiO2/BiVO4催化剂，在保持100%选择性的情况下将CO产率提升了3.83倍。机制研究揭示CO的100%选择性主要得益于载体TiO2/BiVO4-4的低速电子传输，而Cu单原子则通过吸附活化CO2提升了CO产率。这种将异质结与单原子耦合的两步调控策略，实现了还原产物CO的选择性和产率同步提高，有望解决光催化还原CO2生成的C1/C2+产物一直

镉（Cd）是一种高毒性的重金属元素。稻米是膳食Cd暴露的主要来源。水稻根从土壤中吸收Cd被认为是水稻Cd的主要来源。然而，植物有效态Cd，即土壤中可以被植物吸收并随后在植物中累积的组分，目前并没有准确的指示或表征方法。在毒性金属环境转化及循环研究组之前的研究中，观察到盆栽条件下的稻米Cd含量与土壤上覆水Cd含量间的相关性优于其与土壤酸溶态间的相关性。这一结果暗示，水溶态Cd组分可能是土壤中的植物有效态Cd的直接来源。然而，这一假设仍然需要得到严格的验证。此外，大气沉降中的Cd也可能是大气沉降高Cd地区水稻的重要Cd来源。然而，土壤中植物有效态Cd和大气沉降Cd对水稻Cd累积的定量贡献尚不清楚。因此，毒性金属环境转化及循环研究组与江汉大学梁勇教授团队合作，首先通过温室盆栽试验（无大气沉降），基于多种化学提取组分的总Cd及稳定同位素组成分析，辨别土壤中植物有效态Cd的来源；之后在盆栽试验用土采样区采集大气沉降、土壤及水稻成熟植株样品，利用同位素混合模型，量化土壤植物有效态Cd和大气沉降对水稻植株Cd累积的具体贡献。在温室盆栽试验中，模拟了无大气沉降且土壤Cd为水稻植株Cd唯一来源的条件（如