气候环境

多尺度气候变化“西风模态”形成的物理机制

兰州大学西部环境教育部重点实验室陈发虎院士主导的气候环境变化研究团队系统总结了近20年在亚洲中纬度地区所获成果，论证了亚洲中部干旱区在现代间冰期千年—百年—年代际时间尺度上皆存在显著不同于季风区的气候变化“西风模态”，提出了多尺度气候变化“西风模态”形成的物理机制。研究论文发表于Earth-Science Reviews。从大尺度环流系统的角度，亚洲大陆基本可划分为主要受中纬度西风环流控制的“西风亚洲”和主要受季风环流控制的“季风亚洲”。通过在亚洲中部干旱区开发和集成高质量气候环境代用记录，整合模拟结果、观测数据以及再分析资料，并与东部典型季风区同期气候环境变化进行综合对比，获得科学发现。

百年—年代际尺度上“西风模态”形成机理示意图（图片来源于兰州大学网站）

植物物种丰富度对气候变化的响应更大程度上决定于所移栽地点的植物群落物种丰富度

中国科学院青藏高原研究所和中国科学院地球科学卓越中心汪诗平研究员课题组利用山体垂直带双向移栽植物群落试验，验证了气候以及追踪气候变化的群落将共同影响植物物种丰富度对气候变化响应的假设。研究论文发表于Journal of Ecology。该试验在青藏高原进行了10年观测，将不同海拔高度3个带土移栽的植物群落进行双向移栽，从高海拔移到低海拔为暖湿变化，从低海拔移到高海拔为冷干变化。同海拔高度移栽的群落作为对照代表了追踪气候变化的群落。结果表明，在接受地群落从追踪气候变化的物种中所获得的物种数、而不是原群落丧失的物种数，很好地解释了物种丰富度的变化。

氨减排降低大气霾污染的同时加剧酸雨问题

北京大学环境科学与工程学院、环境模拟与污染控制国家重点联合实验室（北京大学）的地气交换研究小组与中国气象科学研究院、中国科学院地球环境研究所、香港科技大学和四川大学等10余家单位合作，基于多年氨通量观测和自主研发的氨排放模型，结合三维空气质量数值模拟，评估了中国氨排放削减潜力，重点揭示其对大气霾（PM2.5）污染、氮沉降和酸雨的复杂的综合效应。研究论文发表于PNAS（《美国科学院院刊》）。研究表明，中国目前高强度的氨排放主要是由粗放的农业生产模式导致的。如果提高氮肥施用效率和加强畜牧业养殖的粪尿管理，全国氨气年排放量可下降50%。

太湖沉积物Cr迁移转化研究进展

中国科学院南京地理与湖泊研究所丁士明研究小组在大型富营养淡水湖泊沉积物Cr迁移转化及其机制方面取得新进展。系列研究成果发表于Environmental Science & Technology和Science of The Total Environment。铬（Cr）作为重金属，由于其毒性、致突变性和致癌性，引起人们的广泛关注。由于在工业上的广泛使用，Cr已成为自然水体、土壤、沉积物和空气中的重要污染物。在水生态系统中，Cr主要以Cr(III)和Cr(VI)两种氧化态存在，Cr(VI)的毒性远远高于Cr(III)的。随着全球变暖和人类活动的增加，越来越多淡水湖泊富营养化并遭受蓝藻水华灾害。蓝藻的大量繁殖可直接或间接使沉积物中Cr迁移转化进一步复杂化。

人类活动对气候变化的影响早于20世纪

中国科学院大气物理研究所东亚区域气候—环境院重点实验室马柱国研究团队的段建平副研究员，联合英国气象局哈德莱中心武培立博士等国内外10位共同作者，从气温的季节性变化（夏—冬温差）入手，利用观测资料、树轮等代用资料和气候模式资料检测了人类活动对气温变化影响的早期信号及开始时间。研究论文发表于Nature Sustainability。研究结果表明，人类活动对气候变化的影响不只是发生在了近几十年观测资料丰富的时段，而是始于工业化早期的19世纪70年代左右，其影响也远不只是气温的升高和极端气候事件的频发，而且“淡化”了气温的季节差异，使得四季越来越不分明。

气温季节性弱化（夏—冬温差减小）示意图（图片来源于中国科学院大气物理研究所网站）

污水再生处理反渗透膜生物污堵控制进展

清华大学环境学院胡洪营教授课题组开展了氯消毒显著加重污水再生处理反渗透膜生物污堵的研究。研究论文发表于Water Research。RO膜（反渗透膜）的生物污堵是污水再生处理RO工艺高效、稳定运行面临的突出难题。目前主要通过消毒预处理削减RO系统进水中的微生物量、在运行中投加非氧化性抑菌剂等手段对其进行控制。该研究发现了污水再生处理RO系统中氯消毒加重膜污堵的现象，从群落结构角度，分析了消毒预处理对生物污堵的影响，解析了机理，打破了RO系统利用氯消毒预处理控制生物污堵的传统理念，为从微生物群落结构视角控制RO膜生物污堵奠定了基础。

黑臭河道底泥内源修复研究进展

中国科学院南京地理与湖泊研究所尹洪斌等选取巢湖主要支流南淝河底泥作为研究对象，室内研究了底泥疏浚、原位钝化（控氮+控磷材料）以及曝气增氧对底泥内源的控制效果。在120天的研究中发现，3种技术对上覆水氮磷的控制存在较大差异。系列研究结果发表于Science of the Total Environment和Chemical Engineering Journal。目前，国际上通用的3种底泥内源治理方法包括：底泥疏浚、原位钝化、原位曝气（增氧）。3种方法均在不同情境的水环境治理中有应用，也取得了一定的效果。论文系统研究了各种方法的优势、对底泥内源削减效果以及对沉积物微生物群落组成以及长期内源削减效应。

中国大陆人群汞摄入暴露健康风险地图

华东师范大学地理科学学院束炯教授团队及其合作者开展了中国大气汞排放的跨省健康影响的研究，建立了一套描述从经济活动到人群健康风险的汞生物地球化学循环链的方法，绘制了中国大陆人群汞摄入暴露的健康风险地图，从多视角探讨了各地区健康风险来源。最终发现，地区间贸易改变了中国人群的健康风险。研究论文发表于Nature Communications。汞（俗称水银）是常温常压下唯一以液态存在的金属，常温下即可蒸发。人类活动诸如化石燃料燃烧、有色金属冶炼等过程均会排放汞进入大气，大气汞随大气环流进行全球传输，是全球性的持久有毒污染物。大气汞也会随降水等过程沉降到陆地和海洋生态系统，并富集到食物链中。