硅酸盐、碳酸盐和硫化物共同风化促使CO2排放

<正>物理侵蚀和化学风化与地质时期地球气候的演化关系一直是热点科学问题^[1～3].硅酸盐矿物的化学风化作用是地球历史上碳循环的重要组成部分^[1,3～6].尽管地壳和地幔通过岩浆/变质作用向大气中排放了大量CO₂,但硅酸盐风化作用由于吸收/封存大气CO₂(产生碱度或HCO₃^–)而被认为是中和CO₂排放的一个关键机制,     

氢分子离子超快解离动力学研究进展

作为自然界中最简单的分子,氢分子离子(H₂⁺)及其同位素分子在超快物理研究中有着十分重要的地位.在过去的几十年中,人们已经对其解离现象做了大量的研究,并取得了一系列重要的成果.本文主要聚焦于H₂⁺解离研究中理论和实验方面的最新进展,首先介绍处理解离问题的一般理论方法,接着综述3个相关热点研究问题,包括解离通道的干涉、电子与原子核的关联效应以及解离中的分子转动.这些最新的研究成果进一步拓展了人们对于小分子超快动力学的认识,为观测、理解和最终控制复杂的超快解离过程提供了一个很好的范例.     

双核催化位低温高效脱除氮氧化物

<正>氮氧化物(nitrogen oxides,NO_x)是化石燃料燃烧过程中所产生的主要大气污染物之一,也是PM_2.5和臭氧的重要前体物^[1].控制NO_x的排放是国家“十四五”规划持续改善大气品质和环境质量的重大战略需求.氨选择性催化还原(selective catalytic reduction with NH₃,NH₃-SCR)技术是目前世界上应用最为广泛、最为成熟且最为有效的工业烟气脱硝技术^[2].SCR过程中主要发生如下反应:4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O,     

CaO和方解石钝化不同污染程度煤矸石性能与机理

煤矸石是一种典型的工业废弃物,大量的煤矸石堆积会造成各种环境问题以及资源浪费.在环境问题中,重金属污染最为严重.本文采用CaO和方解石对不同污染程度的煤矸石中重金属进行钝化,并探究其钝化机理.结果表明,CaO和方解石均有较好的钝化效果,能使中高度污染的煤矸石转化为轻度污染或无污染,CaO钝化Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺的平均钝化率分别为37.4%、37.8%、25.5%;方解石钝化Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺的平均钝化率分别为53.8%、43.5%、34.4%,方解石钝化效果略优于CaO.通过对钝化前后煤矸石的表征和Visual MINTEQ软件模拟CaO可以通过提高煤矸石pH并提供OH^-,与重金属离子结合生成难溶或不溶的氢氧化物沉淀;方解石不仅能提高体系的pH,还能提供CO₃^2-,CO₃^2-与重金属离子结合生成难溶或不溶的碳酸盐.两者钝化均将煤矸...     

环境中硒的迁移、微生物转化及纳米硒应用研究进展

硒,人类及动物不可或缺的微量元素之一,在地球化学循环中扮演着重要角色.自然界中的硒通过风化作用从磷化岩、煤矿等富硒源中释放,经沉降、挥发、大气循环、生物作用等方式在生态系统中迁移转化.在众多迁移转化途径中,微生物对硒的转化尤为重要,主要包括异化还原、同化还原、氧化、甲基化和去甲基化5种方式.其中,异化还原是去除环境介质中SeO₄^2-及SeO₃^2-的主要方式,产物纳米硒(SeNPs)凭借独特的物理化学性质广泛应用于电子、医学、环境修复等领域.然而,关于生物源SeNPs合成的过程调控、机制解析,乃至生物信息学相关研究尚处于初步探索阶段.因此,本文综述了硒在环境中的迁移转化过程,着重阐述了微生物对硒的转化机理,以及生物合成SeNPs在化学传感器、抗癌领域及催化领域的应用,旨在为揭示硒元素的地球化学循环、微生物转化机制,及拓宽生物SeNPs的应用领域提供必要的信息及理论参考.     

海洋“造林”的碳汇效率之争

<正>在21世纪末实现温控2～1.5℃的目标,需要全球各国政府、企业和个人共同努力,采取积极的减排和增汇措施.据Berger等人^[1]研究,在有效减排的前提下, 2050年之前每年还需从大气中去除160亿吨二氧化碳(CO₂)方能实现温控2℃之内的目标.海洋覆盖约71%的地球表面积,是地表系统中最大的碳储库,吸收了自工业革命以来约25%的人为CO₂^[2],发挥着不可替代的碳汇功能.海洋不仅有广度还有深度,平均深度约3400 m,如果能将海洋吸收的CO₂输出至1000 m以下,     

质体磷酸转运器的专一性和功能的多样性

本文将对植物细胞的不同质体中磷酸转运器,(一种执行跨质体膜载运物质功能的蛋白复合体——译者注)专一性的差异进行比较。C_3植物菠菜的磷酸转运器承担着质体膜内外无机磷酸、二羟丙酮磷酸和3-磷酸甘油酸之间的反向交换;C_4植物和CAM植物叶绿体中的磷酸转运器除转运上述代谢物外,还能运输磷酸烯醇式丙酮酸;豌豆根的质体中,磷酸转运器还转运葡萄糖-6-磷酸。立足于不同质体各自的特殊功能,我们将阐述磷酸转运器的这种多样性。     

植物ABCG转运蛋白功能的研究进展

高等植物中细胞器及细胞之间是由生物膜分隔开来,但在植物的生理代谢及应对逆境胁迫的过程中,细胞器及细胞之间需要大量的信号与物质的交流.多数情况下,这些跨膜交流由膜上的转运蛋白来执行,其中以ABCG亚家族为代表的ABC转运蛋白家族是一类介导多种不同类型物质的跨膜转运以完成相应功能的转运蛋白.植物比其他真核生物拥有数量更多的ABCG转运蛋白,表明植物中ABCG转运蛋白具有多样且重要的功能. ABCG转运蛋白不仅参与植物正常生长发育过程中许多物质的转运,执行诸多重要的生理功能,还广泛参与植物对干旱、重金属、温度、渗透和抗生素等非生物胁迫,以及病原菌、害虫和植物化感作用造成的生物胁迫响应过程中的信号与物质转运,说明ABCG既与植物的正常生长发育相关,也在植物抵抗逆境胁迫中发挥重要作用.本文对植物ABCG转运蛋白的结构、分类、生理功能及在抗生物与非生物逆境胁迫的功能进行系统总结,为深入了解植物ABCG转运蛋白多样化功能、研究趋势和利用植物分子育种技术对ABCG基因进行表达调控以获得具有优良特性的植物新种质提供重要借鉴和参考.     

植物RNA聚合酶V的染色质滞留机制

<正>生命体遗传信息从DNA到RNA的传递需要由一类多亚基的RNA聚合酶来完成.在真核生物中,有3种保守的RNA聚合酶,即Pol Ⅰ (RNA Polymerase Ⅰ, RNA聚合酶I)、Pol Ⅱ和Pol Ⅲ,分别负责核糖体RNA、信使RNA以及转运RNA的合成^[1].近年来,人们在植物中发现了另外两种植物特有的RNA聚合酶, Pol Ⅳ和Pol Ⅴ,丰富并扩展了人们对RNA聚合酶的认知^[2,3].     

Aulr@InGaN纳米组装体人工光合成C2+燃料联产H2O2

<正>以太阳光为能量输入,二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)为原料,经人工光合作用合成可再生燃料和化学品,为解决能源危机和气候变化等核心挑战提供了一条有潜力的策略^[1].与电催化、热催化和生物催化等固碳方式相比,光催化具有配置简单、成本低廉或环境友好等优点.然而,在无牺牲剂和无外加热能或者电能的条件下,     

基于稀土/过渡金属离子掺杂近红外发光材料的研究进展

近红外光具有人眼不可见、生物组织穿透能力强、可以避免自发荧光干扰等特点,因此近红外发光材料在夜视补光、活体成像、生物分析、荧光防伪、气体检测等领域有着广泛的应用.基于稀土/过渡金属离子掺杂的近红外光转换材料,由于其发光效率高、波长连续可调而受到了越来越多的关注.本文总结了最近10年稀土/过渡金属离子掺杂近红外发光材料的研究进展,涉及Pr³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺、Dy³⁺、Ho³⁺、Er³⁺、Tm³⁺、Yb³⁺、Eu²⁺、Cr³⁺、Cr⁴⁺、Ni²⁺、Mn²⁺、Mn⁴⁺、Mn5+、Mn6+、Fe³⁺等离子掺杂的近红外荧光粉,其中重点阐述了Nd³⁺、Er³⁺、Yb³⁺、Eu²⁺、...     

Fe(Ⅱ)介导针铁矿活化氧气催化As(Ⅲ)氧化过程与作用机制

水稻土砷形态转化是影响水稻砷累积的关键因素,其中铁矿物在砷的环境化学行为中扮演着重要的角色.本文以针铁矿为对象,模拟稻田土壤根际圈反应体系,考察Fe(Ⅱ)介导针铁矿固定和氧化As(Ⅲ)的过程及其作用机制.结果表明,针铁矿在有氧条件下对Fe(Ⅱ)催化氧化As(Ⅲ)具有显著的促进作用; As(Ⅴ)含量随着针铁矿投加量和Fe(Ⅱ)初始浓度的增加而提高,生成的As(Ⅴ)主要位于固相上.一方面,吸附态Fe(Ⅱ)可能直接活化氧气产生活性氧物种进而促进As(Ⅲ)氧化;另一方面,针铁矿上的氧空位可能通过促进Fe(Ⅱ)活化氧气产生的H₂O₂的分解以及Fe(Ⅱ)循环进一步促进As(Ⅲ)氧化.进一步研究发现,·O₂^-和H₂O₂是As(Ⅲ)氧化的主要活性物种.本研究的发现对于土壤砷形态调控及污染防控具有重要的理论指导意义.     

植物膜蛋白的囊泡转运及调控机制的研究进展

膜蛋白的囊泡转运对维持植物的生长发育、细胞内外的物质交换、细胞识别、免疫应答、信号转导等生物学过程具有重要的生理学意义.近年来,随着超分辨显微技术和蛋白标记方法的更新和进步,对膜蛋白转运相关机制的研究也取得了很大进展.尽管当前对囊泡转运机制的研究手段或技术方法有很多,但关于膜蛋白囊泡转运途径及其研究技术方法缺少系统的总结.本综述首先介绍了膜蛋白囊泡转运所涉及的相关细胞器,全面总结了植物膜蛋白的不同囊泡转运途径,并在此基础上,系统概括了研究植物囊泡转运所使用的化学方法和突变体;最后,展望了植物膜蛋白囊泡转运途径中的研究前景,以期为了解和阐明植物体如何感知及适应环境的调控机制提供一定的思路和见解.     

二维冰中水合质子的实空间成像和操控

<正>19世纪80年代,瑞典物理化学家Svante Arrhenius和德国物理化学家Wilhelm Ostwald提出了水合质子的概念:当酸溶于水中时,酸分解出的氢离子会与水分子的孤对电子配位结合形成水合氢离子(H₃O⁺),即水合质子.人们普遍认为体相溶液中水合质子主要有两种存在形式,     

基于关联网络的空间辐射防护分子靶标的辨识与预测

空间辐射对航天员健康的危害制约人类的空间探索活动,对其中重离子成分的医学防护研究是对抗空间辐射人体健康威胁的关键之一.本研究以地面装置模拟空间辐射环境,用0.5和2 Gy剂量的碳离子(¹²C⁶⁺)辐照正常人淋巴母细胞AHH-1,照前0.5 h分别用两种已知的辐射防护药物处理细胞,照后4 h用基因表达芯片测量细胞基因表达谱,构建辐射损伤相关基因表达量调节网络.运用基于模拟退火的迭代搜索算法辨识不同剂量¹²C⁶⁺辐照及防护药物作用下的辐射相关基因激活子网,依据节点的连接度预测出PPM1A, RIF1, CASP3, TFE3和RIN1等潜在的空间辐射损伤防护高关联度基因.进一步的富集分析表明,这些基因显著富集的分子功能类别主要与转录调节、激活子活性等有关;细胞定位类别主要是核体、染色体等;生物过程类别主要与信号转导、RNA代谢和细胞定位调节等有关.进一步在Hela细胞上通过Western blotting实验证明, 0.5和2 Gy剂量¹²C⁶⁺辐照后, RI...     

脱血红素细胞色素c的跨膜转运与N端序列的两亲性螺旋结构

蛋白质跨膜转运是当前分子生物学、细胞生物学研究中十分活跃的领域之一,在真核细胞中,蛋白质跨膜转运主要有三种类型:(1)以胞吞或外排形式通过质膜;(2)跨内质网膜转运;(3)跨线粒体、叶绿体等膜系的转运,线粒体的大部分蛋白质是在细胞质内核糖体上以前体的     

土壤-植物体系中硒生物有效性评价研究进展

硒是哺乳动物必需的微量营养元素.鉴于其缺乏和毒害剂量间范围狭窄,在作物硒生物强化及硒污染土壤修复过程中需对土壤硒的生物有效性进行准确评价.但由于土壤是一个多相非均质的复杂体系,土壤类型较多且土壤性质差异很大,迄今国内外尚没有一个普遍适用的土壤有效硒测定及其有效性的评价方法.因此,本文综述了国内外常用的测定土壤有效硒含量的化学浸提法（包括单一浸提及连续浸提法）和新兴的梯度薄膜扩散技术（DGT法）的优缺点及适用性,提出0.1 mol/L KH₂PO₄-K₂HPO₄浸提法作为土壤有效硒测定方法;讨论了运用化学浸提法测定结果、基于此计算获得的特征参数(土壤结合强度（IR值）和移动系数（MF值）)、植物硒含量表征土壤硒生物有效性的可行性,旨在为土壤-植物体系中硒生物有效性的评价提供依据.     

聚焦室内新污染物,关注下一代健康

<正>新污染物主要包括持久性有机污染物、内分泌干扰物、抗生素和微塑料等4大类,对生态环境和人体健康构成重要威胁,已成为全球关注的重大公共卫生问题^[1].新污染物通常被称为蓝天、白云、绿水、净土背后的污染,因此室外环境新污染物成为关注与研究的焦点.实际上,新污染物在室内分布非常广泛^[2]:     

土壤-植物体系中硒生物有效性评价研究进展

硒是哺乳动物必需的微量营养元素.鉴于其缺乏和毒害剂量间范围狭窄,在作物硒生物强化及硒污染土壤修复过程中需对土壤硒的生物有效性进行准确评价.但由于土壤是一个多相非均质的复杂体系,土壤类型较多且土壤性质差异很大,迄今国内外尚没有一个普遍适用的土壤有效硒测定及其有效性的评价方法.因此,本文综述了国内外常用的测定土壤有效硒含量的化学浸提法（包括单一浸提及连续浸提法）和新兴的梯度薄膜扩散技术（DGT法）的优缺点及适用性,提出0.1 mol/L KH₂PO₄-K₂HPO₄浸提法作为土壤有效硒测定方法;讨论了运用化学浸提法测定结果、基于此计算获得的特征参数(土壤结合强度（IR值）和移动系数（MF值）)、植物硒含量表征土壤硒生物有效性的可行性,旨在为土壤-植物体系中硒生物有效性的评价提供依据.     

抑制细胞分裂素核苷酸磷酸水解酶显著增强水稻产量

<正>细胞分裂素(cytokinin)在水稻整个生命周期中对生长发育起到重要调控作用,特别是通过调控穗发育影响水稻产量.活性的细胞分裂素N⁶-(2-异戊烯基)腺嘌呤(iP, N⁶-(Δ2-isopentenyl) adenine)和反式玉米素(trans-zeatin, t Z)对水稻的细胞分裂、组织分化、穗发育起到重要的调控作用^[1～3].当前主流观点认为,植物体内的细胞分裂素合成主要分为两种途径,即一步法合成和两步法合成.