新闻｜本月科研快讯导读（2024.09.20）

环境｜Sustainable Environment

ES&T｜解析植物吸收转运和营养级传递机制

NPs污染已成为全球环境问题的关注焦点，其广泛分布于多种环境介质之中。在大气中，由于NPs密度低于土壤颗粒，流动性较高，NPs的迁移过程涉及反复的悬浮与沉降循环。陆地植物的叶片对于植物的光合作用和营养吸收至关重要，也是NPs沉积的主要场所，并且可能内化于植物叶片。然而，由于缺乏精确的定量分析技术，叶片对NPs的吸收机制、向其他植物组织的转移途径、在生物体内的分布模式、向更高营养级的传递过程尚未得到充分了解。因此，研究NPs与植物叶片之间的相互作用，包括吸收过程、叶-根转移效率以及在食物链中的潜在生态风险显得尤为关键。

上海交通大学仇浩团队最近一项发表于《环境科学与技术》（Environmental Science& Technology）的研究，通过自主合成稳定同位素氘标记纳米塑料（²H-PSNPs），成功实现了在环境相关浓度下对生物体内纳米塑料（NPs）的定量分析。聚焦于叶面暴露这一重要途径，阐明了叶片吸收内化NPs的潜在机制，明晰了NPs在陆生食物链中的富集、传输和分布规律，揭示了NPs与动植物之间的交互作用。本研究为理解大气沉积NPs的生物累积特征及其对陆地生态系统食物链可能带来的相关风险提供了关键证据。

STOTEN｜非洲生态区域气候变化脆弱性测绘

气候变化已经对非洲生态系统产生了深刻影响，趋势显示，随着人口压力的增加，生态系统继续下降。预测表明，到本世纪末，非洲亚热带和热带地区的年平均地表温度将上升。这种变暖预计将超过全球平均水平1.5倍，可能导致从落叶林和半落叶林向热带草原等干燥生物群落的转变。此外，在西非和东非，连续干旱天数(Consecutive Dry Days，CDD)的频率预计将增加，加剧土壤水分流失，减少植物生命的水分可利用性。这些变化将进一步加剧生态系统对干旱的脆弱性，对生物多样性保护和生态系统服务的可持续性构成重大挑战。鉴于这些预测，绘制气候脆弱性地图对于知情决策和有效的风险缓解战略至关重要。

北京师范大学战金艳团队最近一项发表于《总环境科学》（Science of the Total Environment）的研究讨论了气候变化对非洲生态系统的影响这一紧迫问题，预计非洲生态系统将是全球受影响最严重的生态系统之一。该研究确定了生态脆弱性框架内的关键指标，重点关注暴露、敏感性和适应能力的维度。作者确定了生态区域恢复的优先热点，提出了应对气候变化脆弱性的适应性管理做法。此外，作者建议未来的研究以该框架为基础，探索生态区域气候脆弱性如何影响地貌、野生动物和生态过程。总体而言，该评估建立了生态区脆弱性框架，作为理解到2050年多情景下生态区脆弱性的空间动态的一个有价值的工具。

技术｜Sustainable Technology

SH｜可持续氧气分离的新型双相陶瓷膜

氧气分离技术在多个领域都有广泛的应用，包括化石燃料技术、合成气生产、医疗和工业用途、燃料电池以及水处理等。然而，现有的工业制氧方法主要依赖于传统的低温蒸馏或变压吸附，这些方法不仅成本高昂，而且在能效和环境影响方面也存在局限性。因此，开发新型高效、低成本的氧气分离技术成为了一个迫切的需求。

新南威尔士大学倪丙杰教授团队通过球磨和烧结将钆掺杂铈(GDC)和La₂NiO₄(LNO)粉末制备成双相钙钛矿膜，并讨论了不同掺杂比例对氧渗透率的影响。此外，文章还引入阿伦尼乌斯活化能理论、动力学分析和改进因子来研究不同条件对透氧性的影响，并探讨了该膜CO₂气氛下的长期稳定性和恢复能力。该研究在氧气分离领域展现出巨大的潜力，对于工业节能降耗、碳捕集与封存以及合成气的生产等具有重要意义。相关论文于近期发表于《可持续视野》（Sustainable Horizons）。

CAS｜全球首个多模态地理科学大模型

9月19日，中国科学院地理科学与资源研究所、中国科学院青藏高原研究所、中国科学院自动化研究所等单位正式发布全球首个多模态地理科学大模型“坤元”（Sigma Geography）。

该大模型是专注于地理科学的专业语言大模型，具备处理地理科学相关问题的专业能力，研发团队完成了地理学全谱系高质量语料库构建、地理科学语言大模型构建、地理科学研究智导平台研发等工作，让“坤元”具备“懂地理”“精配图”“知人心”“智生图”等特点，实现了地理专业问题解答、地理学文献智能分析、地理数据资源查询、地理数据挖掘分析、专题地图绘制等功能。“坤元”旨在拓宽普通大众的地理视野，解放地理从业者的双手，赋能地理科学研究、加速重大地理科学发现。未来，研发团队将推进地图大模型及地理推理机研发，有望让地理科学语言大模型读懂地图；将打造地理科研协作大平台，以期让每个科学家和科研团队都可以拥有专属的地理大模型，能够与数百万科学家通过共享数据、模型、研究思路等方式协同工作。

健康｜Sustainable Health

The Lancet｜抗生素耐药性感染或极速增长

近日，由美国华盛顿大学卫生计量与评估研究所、加利福尼亚大学洛杉矶分校和挪威公共卫生研究所共同领导的一项研究显示，全球抗生素耐药性（AMR）感染在未来 25 年内将导致超过 3900 万人死亡。此前，2022 年发表的第一份全球抗菌素耐药性研究 (GRAM) 发现，2019 年全球抗生素耐药性相关死亡人数高于艾滋病毒/艾滋病或疟疾死亡人数，直接导致 120 万人死亡。

本次研究基于 5.2 亿条个人记录（包括医院数据、死亡记录和抗生素使用数据），对 204 个国家和地区各年龄段人群中的 22 种病原体、84 种病原体-药物组合和 11 种感染综合征（包括脑膜炎、血液感染和其他感染）进行了估计。研究发现，自 1990 年到 2021 年，全球每年因抗生素耐药性死亡的人数已超过百万，且这一趋势正在加速；尽管 5 岁以下儿童的抗生素耐药性死亡人数下降了 50% 以上，但 70 岁及以上老年人的死亡人数却激增了 80% 以上；直接死于抗菌素耐药性的死亡人数增幅最大的地区是拉丁美洲热带地区和南亚地区等。 

按照目前趋势，研究人员预测，未来几十年，抗生素耐药性死亡人数将稳步增加，预计到 2050 年，每年将有 191 万人直接死于抗生素耐药性，预计相关死亡人数为 822 万，相比于 2021 年分别增长 67.5% 和 74.5%。在 2025 年至 2050 年间，抗生素耐药性预计将直接导致超过 3900 万人死亡，并与 1.69 亿人死亡有关。全球范围内的差异将相当大，高收入国家 70 岁及以上人口的死亡人数将增加 72%，而北非和中东地区将增加 234%。南亚地区（包括印度、巴基斯坦和孟加拉国等国）未来死于 AMR 的人数最多，预计 2025 年至 2050 年间，该地区直接死于 AMR 的人数将达到 1180 万。南亚和东亚其他地区，以及撒哈拉以南非洲地区死于 AMR 的人数也将居高不下。面对这一全球性的健康危机，研究人员指出，改善医疗保健、加强感染预防和控制措施，以及加速新抗生素的研发是降低 AMR 死亡率的关键。此外，研究还显示，如果能在未来 25 年内显著改善医疗条件和抗生素获取情况，将有望挽救 9200 万人的生命。相关论文已于 9 月 16 日发表于《柳叶刀》（The Lancet）。

BMJ｜大笑或成干眼症新疗法

干眼症（DED）作为一种全球范围内影响约 3.6 亿人的慢性疾病，常见症状包括眼部不适、红肿、瘙痒及刺激感。目前，市面上的主流治疗手段多以眼药水为主。然而，在中国学者领导的一项最新研究，揭示了一个令人惊奇的发现：大笑或许能够作为干眼症患者的初始治疗手段，其疗效与传统眼药水相媲美。

研究中，科学家对 283 名年龄在 18 至 45 岁之间（平均年龄 29 岁，74% 为女性）的患者进行了随机分组，使用眼表疾病指数（OSDI）评分评估干眼症。其中一组通过每日观看并模仿大笑视频的方式，进行 5 次时长五分钟的大笑练习（练习指示：“训练过程中，请尽量夸张表情，上扬嘴角，露出牙齿，眯起眼睛。请跟我念：‘Hihihi,哈哈哈,茄子茄子茄子,七喜七喜七喜,哈哈哈哈哈哈’。”）；另一组则每日四次使用 0.1% 透明质酸钠眼药水。八周后，两组患者的干眼症状均有所缓解，且大笑练习组在改善眼表疾病指数评分上的效果并不逊色于眼药水组。此外，大笑练习组在泪膜破裂时间和睑板腺功能方面也观察到了显著提升，同时患者的心理健康状况也得到了明显改善，且无任何不良事件发生。尽管研究显示了大笑练习的潜力，但作者也承认存在一些局限性，可能影响结果的解释。作为一种低成本、安全且环保的干预方式，大笑疗法展现了在治疗干眼症症状上的巨大潜力。相关论文 9 月 11 日发表于《英国医学杂志》（BMJ）。

管理｜Sustainable Management

Nature Climate Change｜复合热浪的高危险性

全球变暖在加剧热浪发生的频率和强度的同时，改变了其暴露模式，逐渐从传统昼热浪向夜热浪和昼夜复合热浪转变。此外，我国的老龄化进程使热浪相关的健康风险愈加严峻。复旦大学与中国疾病预防控制中心基于我国272个城市的死亡病例数据联合开展了一项全国性研究，系统评估了不同类型热浪对我国心肺疾病相关死亡的影响，并预测了气候变化与人口老龄化背景下未来的疾病负担。相关研究成果发表于《自然·气候变化》（Nature Climate Change）。

研究发现，复合热浪带来的死亡风险显著高于单一时段的热浪，且其风险持续时间最长，导致的心血管和呼吸系统疾病死亡负担远高于昼或夜热浪所造成的负担，尤其是对缺血性卒中和慢性阻塞性肺疾病的影响。此外，在仅考虑气候变化和人口规模变化的情景下，到2090年代，复合热浪相关的死亡可能增加4到7.6倍，若考虑人口老龄化趋势，所有类型的热浪负担均将进一步增加，且气候变暖与老龄化的共同作用大于两者单独影响的总和。团队建议，在制定气候适应与公共卫生政策时，需综合考虑气候变化与人口老龄化的协同作用，以更好地缓解未来热浪对健康的加重负担，尤其是在老龄化趋势较为明显的地区。研究还指出，严格的减排政策有助于控制热浪相关的疾病负担，进一步凸显了在应对全球变暖中采取减排措施的紧迫性。