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荧光激活微液滴分选(FADS)技术助力新酶资源挖掘--中国科学院苏州生物医学工程技术研究所医药酶工程研究中心创新团队

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中国科技成果 2024年第1期25卷 48-50页

作者：马富强中国科学院苏州生物医学工程技术研究所

酶是高效、高选择性、绿色环保的生物催化剂,在化工、诊断、医药、环保、食品、能源、农业、畜牧、纺织等社会生活的各个领域都发挥着重要作用.工业应用场景往往要求酶在高温、极端pH值、非天然底物等苛刻条件下进行工作,然而大多数天... 详细信息

酶是高效、高选择性、绿色环保的生物催化剂,在化工、诊断、医药、环保、食品、能源、农业、畜牧、纺织等社会生活的各个领域都发挥着重要作用.工业应用场景往往要求酶在高温、极端pH值、非天然底物等苛刻条件下进行工作,然而大多数天然酶的工作环境仅限于温和的生理条件,因而在应用中往往存在催化效率低、稳定性差等问题.定向进化技术是在实验室中模拟自然界达尔文进化的原理,可以在短短几个月时间完成自然界亿万年才实现的酶分子进化,大大提升了人类自主改造天然酶的能力,彻底改变了人类社会用酶"靠天吃饭"的困境,推动了酶工程领域的进步,因而该技术的发明人美国Frances H. Arnold教授获得2018年诺贝尔化学奖.

关键词：诺贝尔化学奖苛刻条件生物催化剂天然酶生理条件达尔文进化催化效率定向进化

离子液体[Bmim][BF4]与氧化苯乙烯分子间相互作用及催化机理的和频振动光谱研究

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Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第2期37卷 420-428,I0088-I0098,I0105页

作者：孟杜娟韩琳玉刘彩合张悦凝秦绪金白羽郭源张贞中国科学院化学研究所中国科学院分子科学科教融合卓越创新中心北京分子科学国家研究中心北京100190 中国科学院大学北京100049

离子液体作为多用途的反应介质和催化剂,在绿色化学和可持续化学领域引起了广泛的关注.本文采用和频产生振动光谱技术,深入研究了1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim][BF4])与苯乙烯氧化物(SO)在空气/液体界面上的相互作用:在1000~3700c... 详细信息

离子液体作为多用途的反应介质和催化剂,在绿色化学和可持续化学领域引起了广泛的关注.本文采用和频产生振动光谱技术,深入研究了1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim][BF4])与苯乙烯氧化物(SO)在空气/液体界面上的相互作用:在1000~3700cm-1的光谱范围内,仅观察到了体系中碳氢键的振动模式.值得注意的是,研究发现苯乙烯氧化物的环氧环的取向是朝向体相的,而阳离子的咪唑环上的三个碳氢基则平行于界面表面,因此,在该体系中并未观察到阳离子与苯乙烯氧化物之间的相互作用.然而,在C-H键的振动谱中,发现CH(SO)和CH_(3)(阳离子)的振动光谱峰发生蓝移,这证明了阴离子BF4与环氧环上的CH_(2)基团之间存在相互作用,这种相互作用证实了离子液体首先催化苯乙烯氧化物并随后与CO_(2)反应的反应机制.本研究为反应界面的分子间相互作用和分子取向提供了重要的见解.

关键词：和频振动光谱离子液体分子间相互作用催化机理

人工诱导产生类C_(4)高叶脉密度水稻叶片

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科学通报 2024年第9期69卷 1108-1110页

作者：董文涛王鹏王二涛中国科学院分子植物科学卓越创新中心上海200032

植物进行光合作用将光能转换为化学能储存在有机物中,以满足自身生长发育的需求.光合作用主要包括光反应和暗反应两个阶段.根据固定CO_(2)后形成的化合物碳原子数目的不同,光合作用可以分为C_(3)光合作用(存在于C_(3)植物)和C_(4)光合作... 详细信息

植物进行光合作用将光能转换为化学能储存在有机物中,以满足自身生长发育的需求.光合作用主要包括光反应和暗反应两个阶段.根据固定CO_(2)后形成的化合物碳原子数目的不同,光合作用可以分为C_(3)光合作用(存在于C_(3)植物)和C_(4)光合作用(存在于C_(4)植物).在C_(3)植物中,CO_(2)经气孔进入叶片后,在叶肉细胞中被核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(RuBisCO)固定形成三碳化合物,并参与卡尔文循环.

关键词：卡尔文循环光能转换暗反应叶脉密度加氧酶光反应碳化合物人工诱导

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基于首光子时间的被动单光子点目标检测

光学学报 2024年第9期44卷 75-84页

作者：李昌恒刘璠王小庆朱露洁刘雪峰中国科学院国家空间科学中心中国科学院大学

针对暗弱点目标检测需求，提出一种基于首光子时间的点目标检测方法。在压缩感知单光子成像系统中，通过测量调制信号的首光子到达时间并采用阈值法获得估计目标是否存在的检测结果，利用压缩感知算法实现对点目标的快速高灵敏度检测。... 详细信息

针对暗弱点目标检测需求，提出一种基于首光子时间的点目标检测方法。在压缩感知单光子成像系统中，通过测量调制信号的首光子到达时间并采用阈值法获得估计目标是否存在的检测结果，利用压缩感知算法实现对点目标的快速高灵敏度检测。针对运动点目标的连续检测提出一种相邻帧差分算法，在有效去除成像结果中噪声点的同时，完美保留了待检测的点目标信息。相较于传统的压缩感知单光子成像需要进行大量光子才能实现目标重建，所提出的方法在每次调制时间内仅需要测量一个光子，并且在2.2%的采样率下就可以完成对暗弱点目标图像的获取，显著提高了点目标检测的灵敏度，加快了检测速度。仿真和实验结果表明，所提方法能够以极高的准确度实现对多个点目标的同时检测。

关键词：成像系统单光子成像压缩感知点目标检测首光子时间

农药施用对兴凯湖水中农药残留的影响及其风险评价

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环境科学 2024年第5期45卷 2678-2685页

作者：王蔚青徐雄刘权震林利华吕婧王东红中国科学院生态环境研究中心工业废水无害化与资源化国家工程研究中心北京100085 中国科学院大学北京100049

主要研究了中国东北兴凯湖周围水稻种植区域农药残留以及对湖水水质的影响.分别于水稻抽穗期和水稻成熟期在兴凯湖地区对稻田、排干和大小兴凯湖地表水进行采集并对27种农药及其降解产物进行分析.结果表明,在水稻抽穗期所分析的27种农... 详细信息

主要研究了中国东北兴凯湖周围水稻种植区域农药残留以及对湖水水质的影响.分别于水稻抽穗期和水稻成熟期在兴凯湖地区对稻田、排干和大小兴凯湖地表水进行采集并对27种农药及其降解产物进行分析.结果表明,在水稻抽穗期所分析的27种农药及其降解产物全部检出,总浓度范围为247.97~6094.49 ng·L^(−1);水稻成熟期检出25种,总浓度范围为485.36~796.23 ng·L^(−1),两时期对比,抽穗期的农药及其降解产物检出数量更多且总浓度更高;在水稻抽穗期阿特拉津、西草净和多效唑为主要检出农药,在水稻成熟期阿特拉津和稻瘟灵为主要检出农药;大小兴凯湖水中农药的分布特征与排干水相似,表明大小兴凯湖水中农药及其降解产物很可能来源于稻田排干的输入;在排干和大小兴凯湖水中,阿特拉津、西草净、扑草净、丁草胺、稻瘟灵和草酮RQ均值大于0.1,对水生生物存在潜在生态风险.

关键词：农药残留分布特征风险评价兴凯湖水稻

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新污染物的海洋行为与最终归宿

科学通报 2024年第6期69卷 655-658页

作者：宋金明戴佳佳中国科学院海洋研究所中国科学院海洋生态与环境科学重点实验室青岛266071 中国科学院大学海洋学院青岛266400 中国科学院海洋大科学研究中心青岛266071

新污染物(emerging contaminants,ECs/emerging pollutants,EPs)与常规污染物不同,是指在环境中具有生物毒性、环境持久性、生物累积性等特征,对生态环境和人体健康存在较大风险,但尚未纳入管理或现有管理措施不足的有毒有害化学物质.... 详细信息

新污染物(emerging contaminants,ECs/emerging pollutants,EPs)与常规污染物不同,是指在环境中具有生物毒性、环境持久性、生物累积性等特征,对生态环境和人体健康存在较大风险,但尚未纳入管理或现有管理措施不足的有毒有害化学物质.人工合成的化学物质和材料在新污染物中最受关注,常被分为持久性有机污染物(persistent organic pollutants,POPs)、内分泌干扰物(endocrine disrupting chemicals,EDCs)、抗生素(antibiotics)和微塑料(microplastics)等几大类.

关键词：有毒有害化学物质持久性有机污染物内分泌干扰物新污染物生物累积微塑料人体健康生态环境

铯榴石的正确名称是铯沸石——兼述铯的主要矿物与资源

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矿物岩石地球化学通报 2024年第2期43卷 474-476页

作者：赵振华中国科学院深地科学卓越中心中国科学院广州地球化学研究所广州510640

中国矿物学界在1984年之前将Pollucite译为铯榴石,因该矿物为等轴晶系,在正交偏光镜下具全消光。后经研究发现,其晶体结构特征同方沸石十分类似,特别是其中含少量H2O,经加热后其脱水特征和沸石类矿物一致。王濮等(1984)在《系统矿物学... 详细信息

中国矿物学界在1984年之前将Pollucite译为铯榴石,因该矿物为等轴晶系,在正交偏光镜下具全消光。后经研究发现,其晶体结构特征同方沸石十分类似,特别是其中含少量H2O,经加热后其脱水特征和沸石类矿物一致。王濮等(1984)在《系统矿物学》书中有关铯榴石的备注中提出该矿物属沸石矿物,其译名应改为铯沸石。中国地质学会新矿物及矿物命名委员会在1984年将铯榴石正名为铯沸石。

关键词：中国地质学会等轴晶系方沸石沸石矿物晶体结构

14N_(2)和15N_(2)在解离通道N(2D_(5/2,3/2))+N(2D_(5/2:3/2))阅值以上光解离产物精细结构分支比N(2D_(5/2))/N(2D_(3/2))的测量

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Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第2期37卷 264-270,I0102,I0103页

作者：芦丽亚蒋攀程敏高蕻中国科学院化学研究所北京分子科学国家研究中心北京100190 中国科学院大学北京100049

精确测量解离产物的自旋-轨道耦合精细结构分支比对于进一步了解小分子的光解动力学具有十分重要的意义。本文利用真空紫外泵浦-真空紫外探测时间切片离子速度成像装置,测量了14N_(2)的c4′1∑_(u)^(+)(v′=6)态和b′1∑_(u)^(+)(v′=21... 详细信息

精确测量解离产物的自旋-轨道耦合精细结构分支比对于进一步了解小分子的光解动力学具有十分重要的意义。本文利用真空紫外泵浦-真空紫外探测时间切片离子速度成像装置,测量了14N_(2)的c4′1∑_(u)^(+)(v′=6)态和b′1∑_(u)^(+)(v′=21)态以及15N_(2)的b′∑_(u)^(0)(=20)态和b′1∑_(u)^(+)(v′=20)态和b′1∑_(u)^(+)(v′=21)解离至通道N(2D_(5/2,3/2))+N(2D_(5/2.3/2))产物精细结构分支比N(2D_(5/2))/N(2D_(3/2)).实验结果表明,产物精细结构分支比N(2D_(5/2))/N(2D_(3/2))与14N_(2)或15N_(2)所在的转动能级无关而与其电子态和振动能级的性质有关。14N_(2)的c4′1∑_(u)^(+)(v′=6)态和15N_(2)的b′1∑_(u)^(+)(v′=20)态均接近解离通道N(2D_(5/2,3/2))+N(2D_(5/2,3/2))的阈值,产物精细结构分支比N(2D_(5/2))/N(2D_(3/2))数值均为-1.35;而14N_(2)和15N_(2)的b′∑_(u)^(+)(v′=21)态均远高于解离通道N(2D_(5/2,3/2))+N(2D_(5/2,3/2))的阈值,产物精细结构分支比N(2D_(5/2))/N(2D_(3/2))数值均为-1.00.本文猜测氮气在接近解离通道值时是一个遵循统计规律的解离过程,而在远高于解离通道阈值时是一个非绝热过程,这可能是本实验中观测到的产物精细结构分支比振动依赖现象的原因.要定量解释本实验的测量结果,需要在该解离通道阈值附近的氮气高精度势能曲线及其相互作用信息。

关键词：精细结构分支比真空紫外光氮气分子光解离动力学科里奥利作用

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黄河源区河宽的高效提取算法及年内变化特征

地理学报 2024年第5期79卷 1146-1160页

作者：谢朝帅刘苏峡周浩伟莫兴国中国科学院地理科学与资源研究所、中国科学院陆地水循环及地表过程重点实验室北京100101 中国科学院大学中丹学院北京100049 中国科学院大学北京100049

河流宽度是河流动态过程研究和水文、水动力模型的关键参数之一。传统水文测站无法观测河宽的空间分布,而卫星遥感影像可以实现河宽的大范围观测。本文选取黄河上游唐乃亥水文站以上流域作为研究区,基于Sentinel-2遥感影像,采用Google E... 详细信息

河流宽度是河流动态过程研究和水文、水动力模型的关键参数之一。传统水文测站无法观测河宽的空间分布,而卫星遥感影像可以实现河宽的大范围观测。本文选取黄河上游唐乃亥水文站以上流域作为研究区,基于Sentinel-2遥感影像,采用Google Earth Engine大数据云计算平台和RivWidth方法提取河宽,并开发了一种新的河流连通性的构建方法,提高了RivWidth的运算效率,最终生成了2019—2021年黄河源区10 m空间分辨率的逐月河流宽度数据(Monthly River Width Data,MRWD)。结果表明,本文开发的河流连通性的构建方法使得RivWidth的运算效率提高了24.7%。逐月河流宽度数据包括6.1×106个河流宽度估算值,覆盖了黄河源区2035 km的河流。与水文站点实测河宽和全球河流宽度数据河宽(Global River Widths from Landsast,GRWL)对比验证结果显示,本文新算法反演的逐月河流宽度数据的平均绝对值百分比误差、均方根误差和相对均方根误差分别为7.82%、11.62 m、8.84%。基于逐月河流宽度数据,本文发现黄河源区范围内大约有41%的河道窄于100 m,85%以上的河道宽度小于500 m,仅2%的河道宽度超过1000 m。本文生成的逐月河流宽度数据可为地表水资源管理提供重要参考依据。

关键词： Sentinel-2 GEE 黄河源区河宽 RivWidth河宽提取算法