北大環(huán)境學(xué)院倪晉仁團隊、要茂盛團隊科研成果入選“2020年度中國生態(tài)環(huán)境十大科技進展”
2021/06/07 信息來源： 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院
編輯：山石 | 責(zé)編：燕元近日，中國科協(xié)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)學(xué)聯(lián)合體向社會發(fā)布了“2020年度中國生態(tài)環(huán)境十大科技進展”。北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院倪晉仁院士團隊的科研成果“黃金航道開發(fā)與河流生態(tài)保護協(xié)同的理論與方法體系”和要茂盛教授團隊的科研成果“新冠病毒氣溶膠采集與監(jiān)測的研究”同時入選。
黃金航道開發(fā)與河流生態(tài)保護協(xié)同的理論與方法體系
黃金航道是構(gòu)建大河經(jīng)濟帶的紐帶與綜合交通主體骨架，在流域生態(tài)系統(tǒng)保護與綠色發(fā)展中具有極其重要的地位。黃金航道可持續(xù)發(fā)展要求既滿足當(dāng)代人對內(nèi)河航運的社會經(jīng)濟需求，又不能損害河流為后代人提供社會經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境服務(wù)的功能。如何合理確定航道開發(fā)規(guī)模，協(xié)同生態(tài)環(huán)境保護目標，把握航道擴能與生態(tài)制約的“度"，目前國內(nèi)外尚無相關(guān)理論依據(jù)。
十大科技進展宣傳畫冊：黃金航道開發(fā)與河流生態(tài)保護協(xié)同的理論與方法體系（來源：中國科協(xié)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)學(xué)聯(lián)合體）
倪晉仁院士與其合作團隊在開展國家重點研發(fā)計劃項目“長江黃金航道整治技術(shù)研究與示范”與中國科學(xué)院院士咨詢項目“長江經(jīng)濟帶生態(tài)環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展”研究過程中，探索了全球黃金航道的可持續(xù)發(fā)展道路，構(gòu)建了基于航道自然和社會經(jīng)濟雙重屬性的黃金航道識別方法；提出了黃金航道發(fā)展三階段理論，明確了各階段的劃分標準和發(fā)展特征�；诎l(fā)達國家航道發(fā)展歷程以及經(jīng)驗教訓(xùn)，指出了黃金航道開發(fā)度不宜超過80％，一旦航道開發(fā)規(guī)模超越合理范圍，河流生態(tài)系統(tǒng)功能便可能受到損害，具體表現(xiàn)為各類生態(tài)指標（如河流連續(xù)性、河漫灘連通性、河岸帶滲透性、流量干擾指數(shù)、物種豐富度和非本地魚比例等）出現(xiàn)異常。研究成果發(fā)表在Nature Communication并被Science亮點報道，填補了黃金航道理論研究的空白。
研究進一步針對航運與生態(tài)系統(tǒng)功能協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)鍵問題，構(gòu)建了長江黃金河道評價方法體系，在多個典型航道治理中得到應(yīng)用。建立了河流全要素監(jiān)測-檢測方法體系，揭示了長江全物質(zhì)通量（水、沙、無機元素、生源物質(zhì)、新興污染物、溫室氣體、底棲動物、藻類、魚類、微生物等）變化的驅(qū)動機制，提出了生態(tài)航道規(guī)劃、建設(shè)、運用、維護全過程開展長期生態(tài)環(huán)境監(jiān)察與審核的方案。研究成果凝練形成了中國科學(xué)院科技智庫報告和院士咨詢報告，為國家“十四五”規(guī)劃及未來航道開發(fā)長遠發(fā)展戰(zhàn)略決策提供了重要科技支撐。
新冠病毒氣溶膠采集與監(jiān)測的研究
新冠肺炎疫情給世界造成了巨大的經(jīng)濟和生命財產(chǎn)損失，嚴重威脅著人類的存亡。空氣的生物安全對人類是一個重大的挑戰(zhàn)，而氣溶膠傳播新冠肺炎，由于缺乏關(guān)鍵證據(jù)，一直存在爭論。世界衛(wèi)生組織在2020年3月官方宣布空氣不傳播新冠肺炎。新冠疫情暴發(fā)一年多來，世界衛(wèi)生組織一直沒有改變立場，直到近期（4月30日），在其官方網(wǎng)站上修改更新了指南，指出氣溶膠能夠傳播新冠肺炎。2021年5月7日，美國疾病預(yù)防控制中心也在其官方網(wǎng)站上更新了指南，同樣確定了氣溶膠傳播新冠肺炎的事實。
早在2020年2月初，北大要茂盛教授就一直認為存在氣溶膠傳播新冠肺炎，并通過新華社、中國科學(xué)進行解讀與科普（http://www.xinhuanet.com/politics/2020-02/10/c_1125554158.htm）。新冠病毒氣溶膠粒徑小、濃度低，有效采集捕獲足夠量難度大。要茂盛教授與其合作團隊在國家自然科學(xué)基金委專項項目“現(xiàn)場快速檢測氣溶膠中的新冠狀病毒的研究”與中國工程院疫情應(yīng)急專項“新型冠狀病毒感染的肺炎疫情環(huán)境風(fēng)險防控研究”的資助下，在新冠病毒氣溶膠采集與監(jiān)測方面取得重要進展，獲得氣溶膠傳播新冠肺炎疫情的直接證據(jù)。
十大科技進展宣傳畫冊：新冠病毒氣溶膠采集與監(jiān)測的研究（來源：中國科協(xié)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)學(xué)聯(lián)合體）
為應(yīng)對突來的新冠疫情，團隊緊急創(chuàng)建了基于機器人采樣的現(xiàn)場快速檢測技術(shù)Air-nCov-Watch（ACW），半小時濃縮12立方米空氣中的新冠病毒到2-3毫升采集液中，顯著地縮短了采集時間，極大地提升了檢出率。團隊于2020年2月底至3月初在武漢醫(yī)療環(huán)境空氣中，檢測到新冠病毒濃度可達9-219個每立方米空氣。該系統(tǒng)無需人員進入環(huán)境即可進行程序化掃描式地采集氣溶膠樣品，將采集到的樣品送到設(shè)置好的地點，能夠識別空氣中新冠病毒感染風(fēng)險，減少采樣人員感染風(fēng)險，保護醫(yī)療環(huán)境和生命財產(chǎn)安全，研究成果被選為專業(yè)刊物封面文章發(fā)表。
此外，團隊通過利用自主研發(fā)的呼出氣采集系統(tǒng)，首次發(fā)現(xiàn)新冠患者早期每小時通過呼吸可排放幾百萬個新冠病毒，揭示人體呼吸氣溶膠是新冠肺炎傳播的重要方式，為通風(fēng)、戴口罩、保持社交距離等防護氣溶膠傳播新冠疫情的措施提供直接科學(xué)依據(jù)，研究成果發(fā)表在傳染病領(lǐng)域頂級刊物Clin Infect Dis（CID，283，e652–e654），被Science刊物文章引用作為氣溶膠傳播新冠疫情的關(guān)鍵證據(jù)之一（Science，370, 6514, 303-304），同時也被NEJM刊物文章上開篇引用作為新冠病毒人體排放的關(guān)鍵文獻（N Engl J Med，383，1757-1766）。
最近，要茂盛聯(lián)合來自世界的38名頂級科學(xué)家在Science發(fā)文（Science，372(6543)，689-691）呼吁全球做出歷史性抉擇防控室內(nèi)氣溶膠傳播呼吸系統(tǒng)感染。要茂盛團隊研發(fā)的ACW以及呼出氣采集技術(shù)方法在新冠肺炎疫情防控中發(fā)揮了突出作用，研究成果為科學(xué)防控氣溶膠傳播新冠肺炎疫情提供了重要的科學(xué)數(shù)據(jù)。要茂盛也因此而榮獲北京大學(xué)抗擊新冠肺炎疫情標兵稱號。
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“中國生態(tài)環(huán)境十大科技進展”評選工作是在中國科協(xié)指導(dǎo)下，由中國科協(xié)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)學(xué)聯(lián)合體成員單位和兩院院士推薦，經(jīng)公示、初選和15位院士專家終選產(chǎn)生，旨在反映生態(tài)環(huán)境科技領(lǐng)域前沿發(fā)展動態(tài)，引領(lǐng)生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新，為我國生態(tài)環(huán)境保護和生態(tài)文明建設(shè)提供科技支撐。入選的項目需要在科學(xué)技術(shù)方面有重大進展，且具有創(chuàng)新性、先進性、重大學(xué)術(shù)價值和應(yīng)用前景或良好的社會效益。
