多尺度氣候變化“西風(fēng)模態(tài)”形成的物理機制

蘭州大學(xué)西部環(huán)境教育部重點實驗室陳發(fā)虎院士主導(dǎo)的氣候環(huán)境變化研究團隊系統(tǒng)總結(jié)了近20年在亞洲中緯度地區(qū)所獲成果，論證了亞洲中部干旱區(qū)在現(xiàn)代間冰期千年—百年—年代際時間尺度上皆存在顯著不同于季風(fēng)區(qū)的氣候變化“西風(fēng)模態(tài)”，提出了多尺度氣候變化“西風(fēng)模態(tài)”形成的物理機制。研究論文發(fā)表于Earth-Science Reviews。從大尺度環(huán)流系統(tǒng)的角度，亞洲大陸基本可劃分為主要受中緯度西風(fēng)環(huán)流控制的“西風(fēng)亞洲”和主要受季風(fēng)環(huán)流控制的“季風(fēng)亞洲”。通過在亞洲中部干旱區(qū)開發(fā)和集成高質(zhì)量氣候環(huán)境代用記錄，整合模擬結(jié)果、觀測數(shù)據(jù)以及再分析資料，并與東部典型季風(fēng)區(qū)同期氣候環(huán)境變化進行綜合對比，獲得科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

百年—年代際尺度上“西風(fēng)模態(tài)”形成機理示意圖（圖片來源于蘭州大學(xué)網(wǎng)站）

植物物種豐富度對氣候變化的響應(yīng)更大程度上決定于所移栽地點的植物群落物種豐富度

中國科學(xué)院青藏高原研究所和中國科學(xué)院地球科學(xué)卓越中心汪詩平研究員課題組利用山體垂直帶雙向移栽植物群落試驗，驗證了氣候以及追蹤氣候變化的群落將共同影響植物物種豐富度對氣候變化響應(yīng)的假設(shè)。研究論文發(fā)表于Journal of Ecology。該試驗在青藏高原進行了10年觀測，將不同海拔高度3個帶土移栽的植物群落進行雙向移栽，從高海拔移到低海拔為暖濕變化，從低海拔移到高海拔為冷干變化。同海拔高度移栽的群落作為對照代表了追蹤氣候變化的群落。結(jié)果表明，在接受地群落從追蹤氣候變化的物種中所獲得的物種數(shù)、而不是原群落喪失的物種數(shù)，很好地解釋了物種豐富度的變化。

氨減排降低大氣霾污染的同時加劇酸雨問題

北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院、環(huán)境模擬與污染控制國家重點聯(lián)合實驗室（北京大學(xué)）的地氣交換研究小組與中國氣象科學(xué)研究院、中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所、香港科技大學(xué)和四川大學(xué)等10余家單位合作，基于多年氨通量觀測和自主研發(fā)的氨排放模型，結(jié)合三維空氣質(zhì)量數(shù)值模擬，評估了中國氨排放削減潛力，重點揭示其對大氣霾（PM2.5）污染、氮沉降和酸雨的復(fù)雜的綜合效應(yīng)。研究論文發(fā)表于PNAS（《美國科學(xué)院院刊》）。研究表明，中國目前高強度的氨排放主要是由粗放的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式導(dǎo)致的。如果提高氮肥施用效率和加強畜牧業(yè)養(yǎng)殖的糞尿管理，全國氨氣年排放量可下降50%。

太湖沉積物Cr遷移轉(zhuǎn)化研究進展

中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所丁士明研究小組在大型富營養(yǎng)淡水湖泊沉積物Cr遷移轉(zhuǎn)化及其機制方面取得新進展。系列研究成果發(fā)表于Environmental Science & Technology和Science of The Total Environment。鉻（Cr）作為重金屬，由于其毒性、致突變性和致癌性，引起人們的廣泛關(guān)注。由于在工業(yè)上的廣泛使用，Cr已成為自然水體、土壤、沉積物和空氣中的重要污染物。在水生態(tài)系統(tǒng)中，Cr主要以Cr(III)和Cr(VI)兩種氧化態(tài)存在，Cr(VI)的毒性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于Cr(III)的。隨著全球變暖和人類活動的增加，越來越多淡水湖泊富營養(yǎng)化并遭受藍(lán)藻水華災(zāi)害。藍(lán)藻的大量繁殖可直接或間接使沉積物中Cr遷移轉(zhuǎn)化進一步復(fù)雜化。

人類活動對氣候變化的影響早于20世紀(jì)

中國科學(xué)院大氣物理研究所東亞區(qū)域氣候—環(huán)境院重點實驗室馬柱國研究團隊的段建平副研究員，聯(lián)合英國氣象局哈德萊中心武培立博士等國內(nèi)外10位共同作者，從氣溫的季節(jié)性變化（夏—冬溫差）入手，利用觀測資料、樹輪等代用資料和氣候模式資料檢測了人類活動對氣溫變化影響的早期信號及開始時間。研究論文發(fā)表于Nature Sustainability。研究結(jié)果表明，人類活動對氣候變化的影響不只是發(fā)生在了近幾十年觀測資料豐富的時段，而是始于工業(yè)化早期的19世紀(jì)70年代左右，其影響也遠(yuǎn)不只是氣溫的升高和極端氣候事件的頻發(fā)，而且“淡化”了氣溫的季節(jié)差異，使得四季越來越不分明。

氣溫季節(jié)性弱化（夏—冬溫差減?。┦疽鈭D（圖片來源于中國科學(xué)院大氣物理研究所網(wǎng)站）

污水再生處理反滲透膜生物污堵控制進展

清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院胡洪營教授課題組開展了氯消毒顯著加重污水再生處理反滲透膜生物污堵的研究。研究論文發(fā)表于Water Research。RO膜（反滲透膜）的生物污堵是污水再生處理RO工藝高效、穩(wěn)定運行面臨的突出難題。目前主要通過消毒預(yù)處理削減RO系統(tǒng)進水中的微生物量、在運行中投加非氧化性抑菌劑等手段對其進行控制。該研究發(fā)現(xiàn)了污水再生處理RO系統(tǒng)中氯消毒加重膜污堵的現(xiàn)象，從群落結(jié)構(gòu)角度，分析了消毒預(yù)處理對生物污堵的影響，解析了機理，打破了RO系統(tǒng)利用氯消毒預(yù)處理控制生物污堵的傳統(tǒng)理念，為從微生物群落結(jié)構(gòu)視角控制RO膜生物污堵奠定了基礎(chǔ)。

黑臭河道底泥內(nèi)源修復(fù)研究進展

中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所尹洪斌等選取巢湖主要支流南淝河底泥作為研究對象，室內(nèi)研究了底泥疏浚、原位鈍化（控氮+控磷材料）以及曝氣增氧對底泥內(nèi)源的控制效果。在120天的研究中發(fā)現(xiàn)，3種技術(shù)對上覆水氮磷的控制存在較大差異。系列研究結(jié)果發(fā)表于Science of the Total Environment和Chemical Engineering Journal。目前，國際上通用的3種底泥內(nèi)源治理方法包括：底泥疏浚、原位鈍化、原位曝氣（增氧）。3種方法均在不同情境的水環(huán)境治理中有應(yīng)用，也取得了一定的效果。論文系統(tǒng)研究了各種方法的優(yōu)勢、對底泥內(nèi)源削減效果以及對沉積物微生物群落組成以及長期內(nèi)源削減效應(yīng)。

中國大陸人群汞攝入暴露健康風(fēng)險地圖

華東師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院束炯教授團隊及其合作者開展了中國大氣汞排放的跨省健康影響的研究，建立了一套描述從經(jīng)濟活動到人群健康風(fēng)險的汞生物地球化學(xué)循環(huán)鏈的方法，繪制了中國大陸人群汞攝入暴露的健康風(fēng)險地圖，從多視角探討了各地區(qū)健康風(fēng)險來源。最終發(fā)現(xiàn)，地區(qū)間貿(mào)易改變了中國人群的健康風(fēng)險。研究論文發(fā)表于Nature Communications。汞（俗稱水銀）是常溫常壓下唯一以液態(tài)存在的金屬，常溫下即可蒸發(fā)。人類活動諸如化石燃料燃燒、有色金屬冶煉等過程均會排放汞進入大氣，大氣汞隨大氣環(huán)流進行全球傳輸，是全球性的持久有毒污染物。大氣汞也會隨降水等過程沉降到陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)，并富集到食物鏈中。