近二十余年，同位素地球化学家陆续在陨石、沉积物、冰芯等多种记录了太阳系和地球演化历史的天然载体中观测到多硫同位素（32S、33S、34S、36S）非质量依赖分馏效应（Sulfur Isotope Mass-independent Fractionation; S-MIF）。学界普遍认为，S-MIF导致的硫同位素33S和36S异常主要通过含硫分子（如二氧化硫）的短波紫外线光化学反应产生，是示踪大氧化事件、板块运动、平流层火山喷发、火星硫循环、太阳系原行星盘演化等过程的重要工具。然而，该同位素效应理论和地学应用领域的头上存在一朵“乌云”：在现代地球大气臭氧层阻隔了短波紫外线到达地面的情况下，为何我们在现代近地面大气中仍能广泛观测到S-MIF现象？ 为回答该问题，金沙威尼斯欢乐娱人城广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室（下称“广州地化所”）林莽研究员在早年引入了第五个硫同位素（宇生放射性同位素35S；半衰期约87.4天）作为高层大气的示踪物（Lin et al., PNAS 2016），率先开展了五硫同位素综合研究（Lin et al., PNAS 2018）。初步的五硫同位素分析结果显示，近地面大气的33S异常与35S相关，表明其产生机制可能与臭氧层上的光化学过程相关；而36S异常则与燃烧示踪物相关，说明其产生机制可能涉及燃烧这一非光化学过程。为深入探讨S-MIF的来源和化学机制，更合理地解读天然样品数据，提高35S和36S这两种丰度极低的硫同位素的分析精度和开展后续分析尤为关键。 近年，广州地化所博士后于晓晓和研究助理林晓敏在林莽研究员的指导下，筛查了影响35S和36S分析精度的潜在因素，提出了较为简易的解决方案，自主建立了五硫同位素高精度分析测试平台。最近，硕士生殷彬晏在林莽研究员指导下，在该测试平台开展了大气硫酸盐S-MIF后续研究。研究结果进一步支持36S异常与燃烧过程相关，其化学机制可能与高温气态硫重组反应中由分子对称性差异引起的同位素效应有关；但33S异常与高层大气并无关联，表明其来源和化学机制比想象中更为复杂，需要在未来的研究进一步深入探讨。鉴于类似幅度的S-MIF在火星陨石样品中广泛存在，研究团队从比较行星学角度思考，进一步提出，在解读地外样品多硫同位素数据时，必须慎重考虑S-MIF来源和同位素行星化学的复杂性。若简单地以“S-MIF只与光化学反应有关”作为数据解读的基本假设，在通过火星样品多硫同位素反演火星古大气过程的研究中可能会得到错误结论。 这一系列研究得到了中科院“从0到1”原始创新项目（ZDBS-LY-DQC035）、基金委专项项目（42241125）、南方海洋科学与工程广东省实验室重大专项团队项目（GML2019ZD0308）、国家高层次人才计划青年项目、珠江人才计划青年拔尖人才项目的联合资助。研究成果分别发表于化学期刊《美国化学会地球和空间化学》（ACS Earth and Space Chemistry）和《质谱学快报》（Rapid Communications in Mass Spectrometry），其中，关于S-MIF化学机制及其对行星大气启示的工作，于4月20日以主封面（Front Cover）文章发表在2023年第4期ACS Earth and Space Chemistry。 论文信息： Xiaomin Lin (林晓敏)#, Xiaomin Yu (于晓晓)#, Mang Lin (林莽)* (2022). Analysis of Atmospheric Radiosulfur at Natural Abundance by a New-type Liquid Scintillation Counter Equipped with Guard Compensation Technology. ACS Earth and Space Chemistry. 6, 7, 1868–1875. (#共同一作) 论文链接 Xiaoxiao Yu (于晓晓)*, Binyan Yin (殷彬晏), Mang Lin (林莽)* (2022). Removal of contamination in helium for precise SF6-based Δ36S measurements. Rapid Communications in Mass Spectrometry. 36(24), e9404. 论文链接 Binyan Yin (殷彬晏), Xiaoxiao Yu (于晓晓), Xiaomin Lin (林晓敏), Zhisheng Zhang (张智胜), Yanli Zhang (张艳利), Mang Lin (林莽)* (2023). Toward the origins of quadruple sulfur isotope anomalies in modern sulfate: A multitracer approach and implications for paleo- and planetary atmospheres. ACS Earth and Space Chemistry. 7(4), 800-811. 论文链接 图1 ：（左）多硫稳定同位素 S-MIF 与燃烧示踪物的相关性；（右）当期 ACS Earth Space Chem 主封面（Front Cover）。
气孔导度是重要的植物生理生态性状。已有的研究表明气孔导度对环境变化十分敏感，但多个全球变化因子共同作用下，气孔导度的响应尚不清楚，因而限制了人们对陆地生态系统碳水循环的理解和预测。中科院华南植物园生态研究中心梁星云副研究员，利用全球实验数据，整合分析了CO2浓度升高、增温等全球变化因子及其交互作用对陆生植物气孔导度的影响。基于气孔导度对全球变化因子的响应，发现CO2浓度升高、增温、降水减少、地表臭氧浓度增加等因子显著降低气孔导度，降水增加和大气氮沉降则显著增加气孔导度。Bor . F ：寒带森林， Tem . F ：温带森林， Sub . F ：亚热带森林， Trop . F ：热带森林， Tem . G ：温带草地， Med . W ：地中海灌木林。 气孔导度是重要的植物生理生态性状。已有的研究表明气孔导度对环境变化十分敏感，但多个全球变化因子共同作用下，气孔导度的响应尚不清楚，因而限制了人们对陆地生态系统碳水循环的理解和预测。 中科院华南植物园生态研究中心梁星云副研究员，利用全球实验数据，整合分析了CO2浓度升高、增温等全球变化因子及其交互作用对陆生植物气孔导度的影响。基于气孔导度对全球变化因子的响应，发现CO2浓度升高、增温、降水减少、地表臭氧浓度增加等因子显著降低气孔导度，降水增加和大气氮沉降则显著增加气孔导度。但气孔导度的响应因实验强度、植物属性（包括自身气孔导度、生物群系、植物功能型）以及气候而异。基于气孔导度对全球变化因子交互作用的响应，发现除增温+氮沉降对气孔导度没有显著影响外，所有双因子的交互作用均显著降低了植物的气孔导度，且各因子的单独效应总体上是可加和的，但随着效应值的增加，倾向于拮抗（即双因子的共同效应小于单因子效应之和）。基于气孔导度对全球变化因子的敏感性及其变化程度，发现大气CO2浓度升高和增温对气孔导度的影响最大，而降水格局改变、氮沉降以及臭氧浓度增加的影响较小，进而预测了陆生植物气孔导度的未来变化趋势（图1）。 该研究为深入理解和精准预测全球变化背景下植物气孔导度的响应奠定了基础。相关研究结果已近期在线发表在Nature Communications（《自然通讯》）上。该研究得到了国家杰出青年科学基金、面上项目和广东省自然科学基金等项目的资助。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-37934-7 图1. 陆生植物气孔导度（gs）未来变化趋势的预测。a：大气CO2浓度升高导致的变化，b：气温上升导致的变化， c：降水改变导致的变化，d：大气氮沉降导致的变化，e：地表臭氧浓度增加导致的变化。 Bor.F：寒带森林，Tem.F：温带森林，Sub.F：亚热带森林，Trop.F：热带森林，Tem.G：温带草地，Med.W：地中海灌木林。
近日，金沙威尼斯欢乐娱人城南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室（OMG）赵明辉研究团队联合国内外多位科学家，对南海北部陆缘IODP钻探区的深部结构开展了深入研究，并提出大陆岩石圈破裂和洋盆打开的三维地质模型，相关成果发表在国际地学期刊Journal of Geophysical Research: Solid Earth （《地球物理研究杂志-固体地球》）上。张佳政为论文第一作者和通讯作者，赵明辉为共同通讯作者，丁巍伟、César R. Ranero、Valenti Sallares、高金尉、张翠梅和丘学林为共同作者。 南海是西太平洋最大的边缘海，其陆缘类型、张破裂模式及形成演化过程一直是国内外地学界研究热点。南海国际大洋发现计划（IODP）受到钻井数量及钻探深度的局限性，实施三维深部结构探测与研究，可以最大程度地解读南海如何经过张裂-破裂并演变成洋盆的过程。 基于三维OBS深地震探测实验结果（图1&2），结合重力、磁力、多道地震和IODP钻井资料，研究人员精准确定了南海北部陆缘IODP钻探区的陆洋过渡带（COT）范围，阐明了北部陆缘地壳结构在横向上的剧烈变化，划分出两个不同的陆缘段，东段（包含L5主测线）显示受到构造和岩浆的共同作用，西段（包含L2主测线）则以构造伸展为主，研究认为先存的岩石圈局部非均质性造成了陆缘分段破裂及其不同的张破裂样式。 本研究创新性提出南海大陆岩石圈破裂及其洋盆打开的三维地质模型（图3），实现了从“点（钻孔）”到“面（二维）”、到“体（三维）”的拓展，建立了一个有钻孔约束和多视角呈现的边缘海张裂陆缘研究范例，丰富和完善了张裂陆缘的形成演化模式。本项研究得到国家自然科学基金项目（41730532, 91958212, U20A20100）的联合资助。 相关论文信息： Zhang, J., Zhao, M., Ding, W., Ranero, C. R., Sallares, V., Gao, J., Zhang, C., Qiu X. (2023). New Insights into the Rift-to-Drift Process of the Northern South China Sea Margin Constrained by a Three-dimensional Wide-angle Seismic Velocity Model. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 128, e2022JB026171. https://doi.org/10.1029/2022JB026171 图1 南海北部陆缘IODP钻探区的三维OBS深地震探测实验
海洋环境中的新污染物不仅直接危害生物群落，还可以通过迁移转化和在生态系统各单元之间的传递，对整个海洋生态系统构成严重威胁。因此，准确阐释海洋新污染物在生态系统层面的富集规律和传递机制成为海洋生态环境保护中一个亟待回答的重要科学问题。近日，金沙威尼斯欢乐娱人城南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室徐向荣团队在新污染物（有机磷阻燃剂和类固醇激素）河口食物网生物富集与传递机制方面取得了最新研究进展，详细解析了污染物代谢转化过程对河口食物网富集和传递效率的关键影响机制，为探索海洋生态系统层面新污染物的生态效应提供了新思路。 研究团队对珠江口典型食物网中有机磷阻燃剂（OPFRs）及其代谢产物的生物富集与传递机制进行了深入解析。研究发现，磷酸三(2-丁氧基乙基)酯（TBOEP）和磷酸三(2-氯丙基)酯（TCPP）是食物网中富集量较高的OPFRs；磷酸二正丁酯（DNBP）、2-(2-丁氧基乙基)磷酸酯（BBOEP）、磷酸二苯酯（DPHP）是丰度较高的代谢产物，且代谢产物浓度接近甚至超过对应的OPFRs。大部分OPFRs未呈现显著生物放大现象，有的甚至呈现生物稀释现象；与此同时，生物体中OPFRs代谢产物的浓度随营养级升高而升高，形成OPFRs代谢产物的“伪生物放大现象”。 然而，这这种现象并不是由于代谢产物的营养传递引起的，而是因为高营养级生物的代谢转化能力更强，使得更多的OPFRs被转化为代谢产物而富集于体内造成的。这一现象与阻燃剂母体化合物的生物稀释（或不显著生物放大）相对应，共同说明代谢转化是影响OPFRs食物网传递的重要机制（图1）。以上成果在发表环境领域权威期刊Environmental Science & Technology（自然指数期刊、IF: 11.357）上，团队硕士生黄倩怡为论文第一作者，侯瑞副研究员和徐向荣研究员为共同通讯作者。 图1 珠江口食物网中OPFRs及代谢产物的共富集与传递过程 此外，研究团队通过酶解的方法系统研究不同形态类固醇激素（自由态和结合态）在河口食物网中的组成、生物富集和食物网传递规律，讨论了类固醇激素的化学性质和生物自身因素对生物富集的影响。研究发现，与非酶解法处理的生物样品相比，经酶解处理的生物样品中检出的类固醇激素总浓度更高，且种类更多。自由态和结合态的代谢物是河口生物组织中类固醇的重要组成。大多数合成类固醇具有生物富集性。生物样品的体长、体重、水含率和营养级对生物富集有明显影响，而脂质含量和疏水性则无影响。在无脊椎动物食物网中，17α-methyltestosterone呈现生物放大，而17β-boldenone则呈现生物稀释现象。17β-boldenone、17α-methyltestosterone、prednisolone和norgestrel的结合态代谢物在整个食物网中呈现生物稀释现象。该研究结果表明，在以后的研究中应充分重视不同形态的代谢物的存在，特别是在生物样品中，否则可能会严重低估类固醇激素的生态风险和人体健康风险（图2）。以上成果发表于环境领域权威期刊Water Research（自然指数期刊、IF: 13.4）上，刘珊副研究员为论文第一作者，徐向荣研究员为通讯作者。 图2 珠江口食物网中类固醇激素及代谢产物的生物富集和食物网传递 综上所述，我们认为海洋新污染物的代谢产物本身同样具有一定生物累积性，解析污染物的代谢转化过程并甄别代谢产物在食物网中共积累情况可为揭示新污染物富集规律和食物网传递机制提供重要视角。 该研究得到了国家自然科学基金项目、国家重点研发计划、南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）重大专项创新团队项目、南方海洋科学与工程广东省实验室项目、广东省基础与应用基础研究基金、广州市科技计划项目等的资助。 相关论文信息： Huang, Qianyi; Hou Rui*; Lin, Lang; Li, Hengxiang; Liu, Shan; Cheng Yuanyue; Xu, Xiangrong*. Bioaccumulation and Trophic Transfer of Organophosphate Flame Retardants and Their Metabolites in the Estuarine Food Web of the Pearl River, China, Environmental Science & Technology, 2023, 57(9): 3549-3561. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.2c05619. Liu, Shan; Xu, Ru; Pan, Yun-Feng; Huang, Qian-Yi; Wu, Nian-Nian; Li, Heng-Xiang; Lin, Lang; Hou, Rui; Xu, Xiang-Rong*. Free and conjugated forms of metabolites are indispensable components of steroids: The first evidence from an estuarine food web. Water Research, 2023, 235, 119913. https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.119913.
植物（如木质素）和微生物代谢产物（如氨基糖）是土壤有机碳库的重要来源，由于微生物来源碳具有较高的稳定性，因此不同来源组成对土壤有机碳库的稳定性具有重要影响。同时，不稳定的颗粒有机碳和相对稳定的矿物结合态有机碳是目前国际上普遍认可的两大主要功能碳库组分，其分布对土壤有机碳的形成和稳定具有举足轻重的作用。533-546 ） ，但对恢复的逆向过程即热带原始林的转变下不同来源碳积累特征及功能碳库组分的分布对土壤有机碳库的积累和稳定缺乏比较和量化评估，相关研究的开展不仅有助于提升热带森林转变过程土壤碳固持的机制性理解。图：热带森林转变下土壤有机碳中氨基糖与木质素的积累受功能碳库组分的调控作用。 植物（如木质素）和微生物代谢产物（如氨基糖）是土壤有机碳库的重要来源，由于微生物来源碳具有较高的稳定性，因此不同来源组成对土壤有机碳库的稳定性具有重要影响。同时，不稳定的颗粒有机碳和相对稳定的矿物结合态有机碳是目前国际上普遍认可的两大主要功能碳库组分，其分布对土壤有机碳的形成和稳定具有举足轻重的作用。由于人口增长和经济发展的需求，大量热带原始林被砍伐转变为人工林，造成大量碳损失，严重威胁热带雨林的土壤碳固持。前期研究发现植被恢复可显著增加土壤有机碳固持和微生物来源碳的积累（Li et al., 2023, Global Change Biology, 29, 533-546），但对恢复的逆向过程即热带原始林的转变下不同来源碳积累特征及功能碳库组分的分布对土壤有机碳库的积累和稳定缺乏比较和量化评估，相关研究的开展不仅有助于提升热带森林转变过程土壤碳固持的机制性理解，也可为区域生态森林管理实践和气候变化应对提供科技支撑。 金沙威尼斯欢乐娱人城华南植物园恢复生态学研究团队基于马来西亚森林研究所的帕索森林保护区（2°58′N, 102°18′E）,以原始林、次生林、油棕林和橡胶林为研究对象，探究了热带原始林转变下土壤木质素与氨基糖的积累特征及颗粒有机碳与矿物结合态有机碳对土壤有机碳固持的影响。研究发现：（1）原始林转变为橡胶林显著降低了土壤有机碳及其功能碳库组分的积累，改变了功能碳库组分的分布，同时降低了土壤木质素的积累，但显著增加了氨基糖对土壤有机碳库的贡献；（2）随土壤有机碳浓度的增加，土壤有机碳中木质素（增加）与氨基糖（降低）呈现相反的积累趋势，却未在颗粒有机碳与矿物结合态有机碳组分中发现此趋势，说明不同来源碳积累的权衡关系可能是土壤有机碳库的整体属性，并受功能碳库组分的调控作用；（3）土壤理化性质对氨基糖的积累影响较大，木质素的积累受土壤微生物性质影响较大，表明热带森林转变可通过改变土壤理化和微生物性质影响土壤有机碳来源的积累；（4）热带原始林转变对土壤碳库形成与稳定的影响与转变的森林类型有关，并受人为管理措施如施肥等的影响，因此，可通过转变的植被类型和管理措施维持和提升土壤碳固持能力。 相关研究成果已近期发表在国际学术期刊Science of the Total Environment（《总体环境科学》）上，中科院华南植物园博士后李腾腾为论文的第一作者，刘占锋研究员和日本国立环境研究所梁乃申研究员为论文的共同通讯作者。该研究工作得到了广东省重点领域研发计划、国家自然科学基金和金沙威尼斯欢乐娱人城青年创新促进会项目等资助与支持。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.163204
