中国科学院生态环境研究中心祝贵兵课题组以环境中广泛存在的硝酸盐为起点，突破中性条件下固液界面亲和力弱的瓶颈，开发了可持续的环境硝酸盐选择性还原为铵技术，实现了水稻增产、化肥减量和地下水硝酸盐污染减缓的三重效果。
课题组开发的环境硝酸盐选择性还原为铵技术独辟蹊径，将“不好吃”的硝酸盐转化为“好吃”的铵，既促进了水稻氮吸收，又减少了外源氮素输入，并阻止了水体中超过70%的硝酸盐淋溶地下水。同时，相对于传统的尿素施肥，这项技术可以节约19%的成本并提高27%的收益。研究结果首次将电化学技术用于农田灌溉水处理，是一项典型的学科交叉研究，为保障粮食安全同步环境污染治理提供了一个新思路。
论文第一作者为刘春雷副研究员，祝贵兵研究员为通讯作者。
相关研究成果以直接投稿的方式发表在国际权威学术期刊《PNAS》（2023, 120, e2209979120；2024, 121, e2408187121）上。
近年来，电化学硝酸盐还原制氨被认为是一种绿色的替代方案。然而，当前研究主要在强酸或强碱性条件下进行，而对于中性条件下的研究鲜有报道。这是因为中性条件下界面硝酸根离子亲和力弱，导致还原效率低。
受自然界广泛存在的Fe(II)离子启发，课题组提出固液界面原位调控策略，以自然界广泛存在的羟基氧化铁(FeOOH)作为Fe的“源”，利用电的作用原位生成Fe(II)离子层，有效减弱界面静电斥力，强化硝酸根离子的界面聚集效应，进而极大提高了硝酸盐的还原效率，实现了迄今为止最高的氨产率之一。研究成果在理论上补充了经典电化学双电层模型中关于吸附的相关理论（PNAS, 2023, 120, e2209979120）。
图1高氨产率的新界面调控策略
盆栽实验表明这个新策略实现了水稻产量提高超过20%，并减少了50%的化肥使用。
图2利用电化学技术将硝酸盐转化为铵的策略
文章链接：
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2209979120#core-collateral-metrics
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2408187121#core-collateral-metrics
中国科学院生态环境研究中心祝贵兵简历：
工作经历：
2022.11 - 今 中国科学院饮用水科学与技术重点实验室 主任
2018.05 - 2022.11 中国科学院饮用水科学与技术重点实验室 副主任
2017.06 - 今 中国科学院生态环境研究中心 特聘研究员
2016.04-2016.09 德国马普学会海洋微生物研究所 客座教授
2015.03 - 今 中国科学院大学 岗位教授
2015.04-2015.05 德国基尔大学University of Kiel, Germany 高访学者
2015.03- 2015.08 德国马普学会海洋微生物研究所 客座教授
2014.12 - 今 中国科学院生态环境研究中心 研究员 博士生导师
2014.03- 2014.07 德国马普学会海洋微生物研究所 客座教授
2013.04-2013.09 荷兰奈梅亭大学University of Nijmegen, the Netherlands 高访学者
2010.02-2014.12 中国科学院生态环境研究中心 副研究员
2010.04-2010.05 丹麦奥胡斯大学Aarhus University, Denmark 高访学者
2008.09-2008.09 荷兰奈梅亭大学University of Nijmegen, the Netherlands 高访学者
2008.09-2008.11 德国亥姆霍兹环境研究中心 高访学者
2007.03-2010.02 中国科学院生态环境研究中心 助理研究员
教育经历：
2001.09-2006.10 哈尔滨工业大学 市政工程 博士
导师：彭永臻 院士
1997.09-2001.06 吉林建筑大学 给水排水工程 学士
研究方向：
生物地球化学过程、环境科学与工程
社会任职：
德国洪堡基金会洪堡学者
德国马普学会海洋微生物研究所客座研究员
中国科学院大学岗位教授
中国科学院东北地理与农业生态研究所湿地研究中心 客座研究员
《Nature》出版集团旗下杂志《Scientific reports》编委
获奖及荣誉：
2020年 国家“万人计划”科技创新领军人才 中组部
2019年 科技部中青年科技创新领军人才 科技部
2017年 国际水协会首创水星奖前沿科学一等奖 国际水协会中国青年委员会
2014年 国家自然科学基金优秀青年基金 国家自然科学基金委员会
2014年 德国洪堡学者奖学金 Research Fellow of the Alexander von Humboldt Foundation 德国洪堡基金会
2014年 中国科学院青年创新促进会会员 中国科学院
2013年 中国科学院卢嘉锡青年人才奖 中国科学院
2012年 微生物生态青年科技创新优秀奖 中国生态学会
2012年 迪拜国际改善居住环境最佳范例奖”
（全球百佳范例） 联合国人居署
2011年 中国人居环境范例奖 住房和城乡建设部
2011年 北京市科技新星 北京市科委
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