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北大环境学院倪晋仁团队、要茂盛团队科研成果入选“2020年度中国生态环境十大科技进展”

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时值2021年6月5日“世界环境日”到来之际,中国科协生态环境产学联合体向社会发布了“2020年度中国生态环境十大科技进展”。北京大学环境科学与工程学院倪晋仁院士团队的科研成果“黄金航道开发与河流生态保护协同的理论与方法体系”和要茂盛教授团队的科研成果“新冠病毒气溶胶采集与监测的研究”同时入选。

黄金航道开发与河流生态保护协同的理论与方法体系

黄金航道是构建大河经济带的纽带与综合交通主体骨架,在流域生态系统保护与绿色发展中具有极其重要的地位。黄金航道可持续发展要求既满足当代人对内河航运的社会经济需求,又不能损害河流为后代人提供社会经济与生态环境服务的功能。如何合理确定航道开发规模,协同生态环境保护目标,把握航道扩能与生态制约的“度",目前国内外尚无相关理论依据。

十大科技进展宣传画册:黄金航道开发与河流生态保护协同的理论与方法体系(来源:中国科协生态环境产学联合体)

倪晋仁院士与其合作团队在开展国家重点研发计划项目“长江黄金航道整治技术研究与示范”与中国科学院院士咨询项目“长江经济带生态环境保护与可持续发展”研究过程中,探索了全球黄金航道的可持续发展道路,构建了基于航道自然和社会经济双重属性的黄金航道识别方法;提出了黄金航道发展三阶段理论,明确了各阶段的划分标准和发展特征。基于发达国家航道发展历程以及经验教训,指出了黄金航道开发度不宜超过80%,一旦航道开发规模超越合理范围,河流生态系统功能便可能受到损害,具体表现为各类生态指标(如河流连续性、河漫滩连通性、河岸带渗透性、流量干扰指数、物种丰富度和非本地鱼比例等)出现异常。研究成果发表在Nature Communication并被Science亮点报道,填补了黄金航道理论研究的空白。

研究进一步针对航运与生态系统功能协调发展的关键问题,构建了长江黄金河道评价方法体系,在多个典型航道治理中得到应用。建立了河流全要素监测-检测方法体系,揭示了长江全物质通量(水、沙、无机元素、生源物质、新兴污染物、温室气体、底栖动物、藻类、鱼类、微生物等)变化的驱动机制,提出了生态航道规划、建设、运用、维护全过程开展长期生态环境监察与审核的方案。研究成果凝练形成了中国科学院科技智库报告和院士咨询报告,为国家“十四五”规划及未来航道开发长远发展战略决策提供了重要科技支撑。

新冠病毒气溶胶采集与监测的研究

新冠肺炎疫情给世界造成了巨大的经济和生命财产损失,严重威胁着人类的存亡。空气的生物安全对人类是一个重大的挑战,而气溶胶传播新冠肺炎,由于缺乏关键证据,一直存在争论。世界卫生组织在2020年3月官方宣布空气不传播新冠肺炎。新冠疫情暴发一年多来,世界卫生组织一直没有改变立场,直到近期(4月30日),在其官方网站上修改更新了指南,指出气溶胶能够传播新冠肺炎。2021年5月7日,美国疾病预防控制中心也在其官方网站上更新了指南,同样确定了气溶胶传播新冠肺炎的事实。

早在2020年2月初,北大要茂盛教授就一直认为存在气溶胶传播新冠肺炎,并通过新华社、中国科学进行解读与科普(http://www.076tyc.com/545/politics/2020-02/10/c_1125554158.htm)。新冠病毒气溶胶粒径小、浓度低,有效采集捕获足够量难度大。要茂盛教授与其合作团队在国家自然科学基金委专项项目“现场快速检测气溶胶中的新冠状病毒的研究”与中国工程院疫情应急专项“新型冠状病毒感染的肺炎疫情环境风险防控研究”的资助下,在新冠病毒气溶胶采集与监测方面取得重要进展,获得气溶胶传播新冠肺炎疫情的直接证据。

十大科技进展宣传画册:新冠病毒气溶胶采集与监测的研究(来源:中国科协生态环境产学联合体)

为应对突来的新冠疫情,必兆娱乐场:团队紧急创建了基于机器人采样的现场快速检测技术Air-nCov-Watch(ACW),半小时浓缩12立方米空气中的新冠病毒到2-3毫升采集液中,显著地缩短了采集时间,极大地提升了检出率。团队于2020年2月底至3月初在武汉医疗环境空气中,检测到新冠病毒浓度可达9-219个每立方米空气。该系统无需人员进入环境即可进行程序化扫描式地采集气溶胶样品,将采集到的样品送到设置好的地点,能够识别空气中新冠病毒感染风险,减少采样人员感染风险,保护医疗环境和生命财产安全,研究成果被选为专业刊物封面文章发表。

此外,团队通过利用自主研发的呼出气采集系统,首次发现新冠患者早期每小时通过呼吸可排放几百万个新冠病毒,揭示人体呼吸气溶胶是新冠肺炎传播的重要方式,为通风、戴口罩、保持社交距离等防护气溶胶传播新冠疫情的措施提供直接科学依据,研究成果发表在传染病领域顶级刊物Clin Infect Dis(CID,283,e652–e654),被Science刊物文章引用作为气溶胶传播新冠疫情的关键证据之一(Science,370, 6514, 303-304),同时也被NEJM刊物文章上开篇引用作为新冠病毒人体排放的关键文献(N Engl J Med,383,1757-1766)。

最近,要茂盛联合来自世界的38名顶级科学家在Science发文(Science,372(6543),689-691)呼吁全球做出历史性抉择防控室内气溶胶传播呼吸系统感染。要茂盛团队研发的ACW以及呼出气采集技术方法在新冠肺炎疫情防控中发挥了突出作用,研究成果为科学防控气溶胶传播新冠肺炎疫情提供了重要的科学数据。要茂盛也因此而荣获北京大学抗击新冠肺炎疫情标兵称号。

相关链接:

倪晋仁课题组在Nature Communications上发文揭示全球黄金航道的可持续性

北大要茂盛教授团队在传染病顶级期刊阐述新冠传播机制

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延伸阅读:

“中国生态环境十大科技进展”评选工作是在中国科协指导下,由中国科协生态环境产学联合体成员单位和两院院士推荐,经公示、初选和15位院士专家终选产生,旨在反映生态环境科技领域前沿发展动态,引领生态环境领域技术创新,为我国生态环境保护和生态文明建设提供科技支撑。入选的项目需要在科学技术方面有重大进展,且具有创新性、先进性、重大学术价值和应用前景或良好的社会效益。

信息来源:环境科学与工程学院 北京大学新闻网

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