科研进展----中国科学院生态环境研究中心

赵利霞承担的中科院科研装备研制项目通过验收

6月21日，中国科学院计划财务局组织专家对生态环境研究中心赵利霞副研究员承担的“环境雌激素检测用化学发光免疫分析仪的研制”项目进行现场验收。测试组专家对仪器性能进行了现场测试。验收组专家听取了项目组的工作报告、使用报告、财务报告，测试组的测试报告，现场检查了实验装置的运行情况，审核了相关档案材料。经提问和讨论，验收专家组认为，该项目完成了任务书规定的各项任务，一致同意通过验收。验收专家组对该项目的研究结果给予了很高的评价，认为该项目采用自行设计的加样、温育控制、洗涤和光电检测四个模块，研制完成的具有自主知识产权的全自动化学发光免疫分析仪，可以实现环境水样中雌二醇的高灵敏度和高精确度分析检测，为开展水体中痕量雌激素分布、含量等研究提供有力工具，还可应用于环境内分泌干扰物分析、农药检测、临床检验、卫生监测、制药工业等许多领域。

环境雌激素检测用化学发光免疫分析仪的研制项目现场验收会场

环境雌激素检测用化学发光免疫分析仪现场测试
科技开发处
2011年6月28日

2011-06-28

生态环境中心中心城市供水管网漏损监测、预警与控制研究及应用取得重要进展

供水管网是城市市政基础设施的重要组成部分，而长期以来我国供水企业在管网运行管理上主要依靠经验和大量的人力投入，缺乏先进的管理理念和系统性的技术支撑。随着供水管网规模的快速拓展，如何保障供水管网安全运行、降低管网漏损及预防“爆管”，成为许多城市面临的重大难题。近年来，中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室在城市供水管网水质保障、漏失监测预警与控制、爆管预防以及管网管理平台开发等方面开展了系统的研究与开发，并结合北京自来水集团等供水企业的技术与管理需求，在实际应用示范上取得了重要进展。2011年3月，由环境水质学国家重点实验室强志民、陈求稳研究员负责的“十一五”国家科技支撑重点课题“城市供水管网系统漏损控制技术研究与应用”在住房和城乡建设部组织下完成课题验收，得到验收专家组的高度评价，认为该成果在基础研究、技术研发和工程应用方面均具有明显的创新性。
课题组在以下几个方面取得了重要进展：首先，利用信息挖掘与建模技术，成功开发了基于管道历史失效数据和管道属性等信息的管网失效概率预测模型，定量预测了全市不同管段的失效概率，确定了漏失重点监测区；其次，建立了基于GIS网络可达性分析的噪声记录仪优化布设方法与应用流程，并以获得的大量漏失信号为基础，开发了漏失信号甄别模型与漏失点辅助定位模型，提高了漏失点的定位精度；第三，针对北京市管网的独立计量分区（DMA）开展了系统的研究与应用实践，确立了特大型城市复杂环状管网DMA分区的基本原则与实施流程，完成了主城区管网的DMA分区规划；最后，结合供水企业管理特点，开发了《供水管网漏失监测预警与控制系统》的软件管理平台与使用手册，将新技术与管网日常管理工作融合，切实推进技术成果在供水企业中的应用。
该研究成果为优化城市供水管网漏损监测与实施精细化科学管理提供了重要依据，已成功应用于北京市自来水集团的日常检漏与管网管理工作中，并形成了固定的应用方案。自系统实施以来，北京市供水管网DN75及以上破损逐年减少，暗漏检出率显著提高，管网漏水量有效降低。此外，北京市自来水集团应用上述成果成功完成了“中非合作论坛”、“北京奥运”、“两会”等重大政治活动期间供水安全保障等任务，取得了显著的经济效益与社会效益。

图1 北京市城区供水管网漏失概率预测

图2 北京市主城区供水管网DMA分区规划

2011-06-27

水质学室紫外消毒系统有效辐射剂量测试技术取得突破性进展

紫外光（UV）具有广谱消毒、效率高、无消毒副产物等优点，已越来越广泛应用于饮用水、市政污水、再生水和船舶压舱水等的消毒中。紫外消毒系统的整体消毒效果高度依赖于UV的实际（有效）辐射剂量。准确获得紫外消毒系统中UV的强度分布，对于计算消毒剂量、保证消毒效果具有重要的意义，同时也可以指导消毒系统内部结构的优化改造。然而，目前国际上还无法在实际运行条件下精确测量紫外消毒器内的UV强度分布。
中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室强志民研究组近期研发了一种新颖的原位荧光微探头，具有稳定性好、响应速度快（10-6 s）、体积小（0.07 mm3）等明显优势，其温度系数、非线性等探测性能相对于常规使用的化学感光计有大幅度的提高。原位荧光微探头近似360o响应的特性，可以很好地模拟水中致病菌接受紫外辐射的效果。在此基础上，开发出可测试管式紫外消毒器腔体内UV强度分布的测试平台，其主要部件包括荧光微探头、高精度导轨、温控装置、消毒器固定装置、误差校正装置、数据自动记录器以及紫外透过率（UVT）监测装置，可在不同UVT水体及不同水温条件下，实现UV强度分布的原位在线快速测试，标准偏差均值为0.04 mW/cm2（0.3%）。日前，此项研究成果已发表在环境领域的著名期刊Environmental Science &Technology （2011, 45(7), 3034-3039）上，并在2011年5月举行的世界紫外线和臭氧大会（Joint IOA-IUVA World Congress，Paris）上做了报告，各国学者、工程师对此成果表现了浓厚的兴趣并进行了广泛的交流。
国际上多名UV消毒领域权威学者参观该实验装置，对其创新性和应用前景给予了充分的肯定，并希望利用该平台的准确测试，将来在多个方面进行合作研究。该研究成果有望实现：1）对国际上现有的几种紫外强度分布计算数学模型进行校验，从而修正模型；2）对消毒系统的内部结构（如进出水口设置方式、灯管排列方式、内壁反射材料等）进行改进，提高消毒效率；3）结合计算流体动力学（CFD）模型，对各种紫外消毒器的实际UV剂量进行评估验证。
课题组已分别和安力斯科技发展公司、郑州水业科技发展公司等进行合作，对其生产的适用于饮用水消毒的单灯管和多灯管管式消毒器进行了系统的紫外强度分布测试，并通过优化消毒装置结构来大幅度提高消毒效果。课题组目前致力于继续优化与推广应用该测试平台，以形成一种具有自主知识产权的快捷、经济、高精度的紫外消毒器消毒效果评估验证方法，为紫外消毒市场的规范化和标准化、保障消毒安全性提供有力的技术支持。

2011-06-24

晏晓敏等发表的一论文获JCIS 2008-2009最佳引用论文奖

环境水质学实验室晏晓敏博士等2008年撰写发表的研究论文“Adsorption and desorption of Atrazine on carbon nanotubes”（Yan XM, Shi BY, Lu JJ, Feng CH, Wang DS, Tang HX, Journal of Colloid and Interface Science, 2008, 321(1): 30-38）近日荣获JCIS 2008-2009最佳引用论文奖。
环境水质学国家重点实验室
2011年6月20日

2011-06-20

环境毒理室在石墨烯富集材料及其性能研究中取得重要进展

中科院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室江桂斌院士课题组在石墨烯材料的高效样品富集性能研究方面取得重要进展，相关成果发表在国际著名化学期刊《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed. 2011, doi: 10.1002/anie.201007138）上。
对于复杂环境样品中的痕量污染物分析，高效的样品前处理是至关重要的一个环节。但是相比高速发展的分析仪器技术，样品前处理技术目前仍然是环境分析中的瓶颈问题。石墨烯材料具有超大的比表面积、稳定的物化性质和π电子共轭体系，因此有望成为一种优异的吸附材料用于高效样品分离富集。
研究人员将非极性的石墨烯和极性的氧化石墨烯分别负载在硅胶材料上，开发出新型的反相和正相吸附材料，可分别用于水相和有机相中的痕量污染物的高效富集和萃取。另外，石墨烯负载硅胶在生物分子如蛋白质和多肽的分析中也能提供卓越的萃取效果。这些新型吸附材料能够提供比常规材料更好的分析性能，并且能够克服单独使用石墨烯带来的填料堵塞、流失等问题，因而有望在未来的环境和生物分析中得到广泛应用。同行评审专家给予了该工作高度赞誉，认为该工作非常重要（highly important）。
该系列工作得到了国家自然科学基金项目、科技部973项目及中国博士后科学基金项目等的支持。

2011-05-20

生态环境中心垃圾焚烧二恶英控制技术取得重要突破

中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室在废弃物焚烧二恶英类阻滞技术研究方面取得重要进展。在科技部科技支撑项目的资助下，依托于山东泰安生活垃圾焚烧发电厂建设的焚烧烟气二恶英类阻滞技术中试平台已建成，近期中试效果明显。
焚烧及烟气冷却过程二恶英类的生成主要通过前生体合成和de novo合成，通过向烟气中引入化学物质，可以产生不利于二恶英类生成的气氛，这种技术称为阻滞技术。基于实验室多年来对二恶英类生成机制的理论研究成果，实验室研究人员提出了钙基阻滞剂用于焚烧烟气二恶英类控制的新技术，前期实验室试验表明，钙基阻滞剂对于二恶英类的前生体合成和de novo合成都有很强的抑制作用。该技术获得了3项发明专利和1项PCT国际发明专利（PCT/CN03/00297）。
为将实验室的理论研究成果推向社会，解决目前社会高关注的生活垃圾焚烧二恶英类污染问题，实验室与中科通用能源环保有限公司合作，在山东泰安生活垃圾焚烧发电厂建成一套焚烧烟气二恶英类阻滞技术中试实验平台。该中试平台依托泰安2×500吨/天生活垃圾焚烧设施，在焚烧炉烟气出口引一旁路，在旁路真实烟气条件下验证阻滞效果。实验平台包括给料系统、热交换系统、烟气反应系统、除尘系统和自控系统，试验台高度约26米，设备总重约40吨。
山东泰安中试平台实验结果显示，在焚烧炉烟气出口喷入超细钙基阻滞剂，尾气和飞灰中的二恶英类总量与不加阻滞剂相比降低了79%，总毒性当量降低了70%；结合高效布袋除尘器，排放烟气中二恶英类的浓度低于国际上最严格的欧盟焚烧烟气排放限值。
目前通用焚烧烟气二恶英类治理技术是“活性炭吸附+布袋除尘”，该技术核心是将烟气中的二恶英类转移到飞灰中，减少向大气排放二恶英类。实验室开发的二恶英类阻滞技术是从根本上减少二恶英类的生成。中试结果显示，采用该技术烟气和飞灰中的二恶英类都显著减少。该技术成本低，易于推广，随着该技术的进一步完善有望在我国垃圾焚烧行业广泛应用。

2011-04-19

北京奥运会期间大气中二噁英浓度大幅降低

中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室张庆华课题组在北京奥运会期间治理措施对大气中二噁英浓度影响研究方面取得重要进展，研究表明：2008年奥运会期间北京大气中二噁英浓度大幅降低，相关成果于2011年3月21日发表在最近一期美国化学会《环境科学与技术》杂志（Environ. Sci. Technol., ASAP，DOI: 10.1021/es103926s）上。
为迎接2008年北京奥运会，北京市政府采取了诸多污控措施来提高空气质量。在机动车污染控制方面，提高机动车排放标准，奥运会期间实行机动车单双号限行措施；产业结构调整方面，搬迁、关闭重污染工业企业，调整能源结构，控制燃煤污染等。二噁英是一类持久性有毒污染物，具有“致畸、致癌、致突变”的三致效应。奥运会前后这些污控措施的施行对于减少大气二噁英排放有没有效果也是公众普遍关心的问题。
研究人员采集分析了北京奥运会前后（2007-2010）的120个大气样品，结果表明奥运会期间（2008年8月）北京大气中二噁英相比奥运会前一个月（2008年7月）降低了30%，相比奥运会前一年（2007年）同期降低了70%。二噁英浓度与温度、湿度、风速等气象因素无相关性，而与空气质量显著性相关。北京大气中二噁英的浓度呈持续降低的趋势，这也与国家“十一五”期间空气质量的持续改善相一致。研究人员还估算了北京大气中二噁英的半衰期为3.2-5.8年。
该研究对国家长期和短期污控措施在降低大气二噁英的排放方面提供了科学依据。

2011-04-13

生态环境中心有机污染物自由基反应机理研究取得重要突破

中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室朱本占课题组在有机污染物自由基反应机理方面取得重要突破。近年来，以自由投稿方式连续在《美国科学院院刊》（Proc. Natl. Acad. Sci. USA，PNAS）上发表4篇论文（2007: 104, 17575-17578; 2007:104, 3698-3702; 2009: 106,11466-11471; 2010: 107, 20286-20290）。
2007年，朱本占课题组首次发现五氯酚的代谢物四氯苯醌(TCBQ)和H2O2反应可以产生？OH，而此反应不依赖于金属离子的存在，也不依赖于半醌自由基的浓度。由此提出了TCBQ和H2O2反应产生？OH的全新机制，并发现了新型的以碳为中心的醌自由基。这一新机理适用于通过体内代谢或化学脱卤生成多卤取代醌的许多环境污染物。这些污染物不仅可以通过促进烷氧自由基（或羟基自由基）的产生发挥其毒性，而且还可以形成以碳为中心的醌酮自由基，直接与重要的生物大分子如DNA、蛋白质和脂类交联而产生毒性。
2010年，在苯异羟肟酸对四氯对苯醌转化过程作用的研究中，他们发现了可以在温和条件下进行的Lossen重排反应，这种新型的二次Lossen重排反应机制并不仅限于苯异羟肟酸和四氯对苯醌，而是具有普遍性，几乎所有的四卤代醌类化合物与异羟肟酸类化合物之间的反应都会发生相同的二次Lossen重排反应。这一发现可能具有重要的生物与环境学意义，因为许多广泛使用的多卤代芳香化合物特别是持久性有机污染物等均可通过体内代谢，化学反应或酶促反应途径脱卤生成相应的卤代醌。这些多卤代醌类物质不仅能导致DNA和其它生物大分子的氧化损伤，还能在体内或体外与DNA和蛋白质形成加合物。因此，如何在正常生理条件下破坏或降解这类对哺乳动物具有潜在致癌性的多卤代醌类物质就显得尤为重要。

2011-04-07

汪海林承担的中科院科研装备研制项目通过验收

12月9日，中国科学院计划财务局组织专家对生态环境研究中心汪海林研究员承担的“DNA损伤单分子偏振成像检测装置研制”项目进行现场验收。验收组专家听取了项目组的工作报告、使用报告、财务报告、测试组的测试报告，现场检查了实验装置的运行情况，审核了相关档案材料，经提问和讨论，验收专家组认为，该项目完成了任务书规定的各项任务，一致同意通过验收。
研制完成的“DNA损伤单分子偏振成像检测装置”，将高效快速分离和激光诱导荧光检测技术集成为一体，可高灵敏地检测DNA损伤产物；融入荧光偏振成像技术，可提供污染物引起DNA损伤的分子转动和构象等动态信息。该装置为阐明环境暴露引起的DNA损伤的分子识别、修复及突变机制等环境健康风险评估研究提供了新颖的分析平台，在提高人们的健康卫生水平方面也具有潜在的应用价值。

“DNA损伤单分子偏振成像检测装置研制”项目现场验收会

DNA损伤单分子偏振成像检测装置现场测试
科技开发处
2010年12月10日

2010-12-10

生态环境中心参加中国第27次南极科学考察

李英明博士抵南极长城站
中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室李英明博士参加我国第27次南极科学考察，于2010年11月29日顺利到达中国南极长城站，开始为期两个月的极地科考项目《南极地区持久性有机污染物生物富集效应》研究。
本次科考将在第26次南极科考研究的基础上，通过对南极地区大气、海水、浮游生物、藻类、磷虾、贝类等样品的采集和分析，研究持久性有机污染物（POPs）的生物富集机制和传递规律。研究获得的南极地区POPs结果不但可以为极地生态环境保护提供基础数据，也为制定我国优控POPs名录提供POPs的长距离迁移能力和生物富集影响等数据支撑。
2009年，生态环境研究中心江桂斌院士和张庆华研究员参加了第26次南极科考活动，并首次启动了南极POPs研究项目。今后，环境化学与生态毒理学国家重点实验室每年都将派出科研人员参加科考，确保南极POPs项目的长期延续性。
环境化学与生态毒理学国家重点实验室
2010年12月3日

2010-12-03