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“百家大讲堂”、“21世纪学科前沿”系列学术报告

1月2日,由raybet最佳电子竞技平台研究生院主办,raybet最佳电子竞技平台承办的学术报告于良乡校区工业生态楼118会议室举行。应raybet最佳电子竞技平台张秀辉教授的邀请,海南大学孙轶斐教授、迟伟杰教授、华北电力大学孙振丽副教授、中国科学院生态环境研究中心李浩副研究员、中国科学院大气物理研究所李颖研究员、南京大学董新奕副教授、中国环境科学研究院张海杰助理研究员到访我校,并分别作了题为“固体废物焚烧过程中二恶英类污染物控制技术”、“计算化学驱动定量构建功能荧光染料”、“基于三维纳米传感器与机器学习的环境污染物快速检测方法研究”、“大气颗粒物界面形成机制研究”、“大气有机气溶胶挥发性、相态及气粒转化模拟”、“气候-化学耦合大气模式中的气溶胶化学过程模式开发及应用”、“生物质燃烧对PM2.5中芳香族化合物的贡献研究”的精彩学术报告。五十余名师生参加了此次讲座并进行了学术交流。

固体废物是大气、水、土壤三种环境介质污染的源头,其污染防控是国家的重大需求。焚烧、热解气化等热化学处理技术是固废处理最核心的技术手段。但是其中高毒性、超痕量二恶英的控制及减排,是亟待解决的重大技术难题。针对上述技术难点,孙轶斐教授团队从二恶英生成的机理、抑制碳骨架氯化促进脱氯等科学问题出发,开发了二恶英等痕量污染物的源头调控-过程阻滞-末端降解的全过程控制技术,并实现了工程应用。孙教授的工作,为超痕量二恶英的控制及减排提供了极大助力。

荧光染料在生物成像、化学传感、环境监测及肿瘤诊疗等领域具有重要应用价值,其性能的优化和功能的开发已成为研究热点。基于计算化学研究手段,可以精确预测染料分子的电子结构、光物理性质以及溶剂效应等关键参数,这使得研究者能够在分子设计阶段筛选出具有目标特性的潜在分子。基于密度泛函理论计算,迟伟杰教授团队围绕罗丹明和氟化硼二吡咯荧光染料构效关系和发光机制,率先提出了“分子内扭转电荷穿梭”的新概念,澄清了四嗪基团对染料荧光淬灭的分子机制,发展了“能量转移到暗态”荧光淬灭机理,设计合成了近红外、高荧光响应倍数的生物正交荧光染料;发现了评价染料量子产率的理论描述符,提出了描述光诱导电子转移过程的电子态模型,构造了预测罗丹明染料螺环化平衡的理论描述符,阐明了影响不对称花菁染料发光波长的理论参数。迟教授的研究为定量设计多功能荧光染料提供了理论基础。

环境污染物,尤其是大气细颗粒物(如PM2.5)、重金属及持久性有机污染物,对生态系统和人类健康构成严重威胁。随着工业化和城市化加速,污染物排放量不断增加。尽管传统检测方法已得到广泛应用,但在灵敏度、检测速度和效率方面仍有不足,亟需开发新型快速检测技术。基于此需求,孙振丽副教授团队从分子层面着手,采用高灵敏度、高选择性的快速光学分析方法,构建了三维纳米传感器,并结合机器学习算法高效处理复杂光谱数据,实现了对污染物的精准快速检测。孙教授团队的研究有望提升环境监测的实时性和准确性,为环境保护与公共健康相关决策提供可靠的数据支持。

近年来,我国空气质量不断改善,但空气污染形势仍然严峻。不同于伦敦烟雾和洛杉矶烟雾主要来自云雾化学和气相光化学过程,在我国的灰霾污染中,界面反应对大气二次污染的形成具有重要贡献。然而,污染物的界面化学过程及转化机制尚不清晰,限制了对灰霾成因和污染防治的认识。李浩副研究员为我们介绍了基于理论计算研究揭示的大气复合污染条件下,气态污染物在颗粒物界面的协同反应促进颗粒物爆发增长、增强大气氧化性的新机制,为我国颗粒物污染防治提供理论依据。

有机气溶胶(OA)是细颗粒物的主要组分且分子组成非常复杂,目前空气质量模式仍难以准确模拟其物理化学属性。李颖研究员为我们介绍了以下模拟研究:(1)基于分子组成等预测OA挥发性和相态的若干新方法;(2)利用一维分层动力模式和三维化学传输模式模拟挥发性和相态对气-粒转化及多相化学的影响。李颖研究员的工作为理解OA理化特性及生成转化机制提供了新研究方法,有助于改进大气化学输送模式模拟和预测气溶胶多相过程及其大气环境效应。

大气模式是研究气溶胶对空气质量和气候变化影响的重要工具之一,但当前模式对二次气溶胶化学过程的模拟存在很大不足,导致模式难以准确模拟二次气溶胶来源。董新奕教授的研究在气候-化学耦合模式中发展了沙尘非均相化学过程和高氧化态有机物(HOMs)化学过程,分别用于提高对二次硫酸盐气溶胶和二次有机气溶胶(SOA)的模拟能力。与观测数据的对比验证表明,完善后的模式显著降低了模拟误差。董教授的工作对深入理解沙尘、SOA等天然源气溶胶对大气环境和气候的影响提供了极大助力。

多环芳烃(PAHs)及其衍生物硝基酚(NPs)和含氧多环芳烃(OPAHs)是大气颗粒物中常见的重要芳香族化合物,对环境空气质量、气候变化和人类健康均有显著影响。张海杰助理研究员主要介绍利用外场观测和量子化学计算相结合的手段,揭示以石化工业著称的东营市PM2.5中芳香族化合物的污染特征、主要来源和形成机制,该工作为减少石化工业城市的芳香族化合物的排放和形成提供理论依据和支撑。

报告结束后,在场师生热情互动,七位老师就各自的报告内容与大家展开了激烈的讨论和交流,与会师生收获颇丰。

报告人简介:

孙轶斐,海南大学二级教授,环境学院执行院长,教育部长江学者特聘教授,国家重点研发计划首席科学家,日本京都大学工学博士。兼任固体废物领域顶刊Waste Manag.副主编,J. Hazard. Mater.、Sci. Total Environ.、Biochar等SCI期刊编委,担任固体回收资源/燃料国际标准化组织ISO/TC300技术委员会、中国环境科学学会固体废物分会等十余个专业委员会副主任委员或委员。长期从事固体废物综合处置利用过程中新污染物控制技术开发、能源转化利用研究,主持建成多项示范工程。主持了国家重点研发计划、国家自然科学基金企业、区域联合基金重点项目等共20余项国家级项目。获天津市技术发明一等奖、中国产学研合作创新成果奖一等奖、环境保护科学技术二等奖。在Nat. Commun.,Adv. Mater.,Adv. Funct. Mater., Environ. Sci. Technol.,ACS Catal.等期刊上发表论文100余篇,授权/转化国家发明专利20余件,公开国际PCT专利2件。

迟伟杰,海南大学化学化工学院教授,博士生导师,团队负责人,海南省高层次人才。2017年毕业于raybet最佳电子竞技平台化学学院,导师李泽生教授。2017-2021年于新加坡科技设计大学从事博士后研究,合作导师刘晓刚教授,2021年12月加入海南大学化学化工学院,长期从事荧光染料和有机半导体材料的理论研究工作。研究团队聚焦荧光探针设计与快速检测仪器研发。目前在JACS,ACIE等期刊发表SCI论文130余篇,主持国家级、省级科研项目,横向项目等10余项。

孙振丽,副教授,硕士生导师。2013年于中国科学院工程热物理研究所获得环境工程专业硕士学位,2016年于中国科学院生态环境研究中心获得环境科学专业博士学位。2019年从清华大学环境学院博士后流动站出站后,入职华北电力大学任教。研究方向为环境分析化学,长期从事环境污染物分析研究。基于纳米材料的光学性能及其对污染物分子的信号增强作用,针对细颗粒物、持久性有毒污染物和放射性核素开发了高灵敏检测方法。构建了复杂环境体系中污染物的光谱分析方法,并结合先进的机器学习和深度学习技术,开发了光谱分析算法,用于提升污染物分析的精准度,为深入理解污染物的环境行为提供科学依据。研究成果已在Anal. Chem.、J. Mater. Chem. A、Sensor. Actuat B-Chem.等刊物发表科技论文40余篇,授权国家专利6件,软件著作权2件,获2022年中国分析测试协会科学技术奖一等奖。

李浩,raybet最佳电子竞技平台博士,现任中国科学院生态环境研究中心副研究员,主要从事大气霾化学污染过程中的多相化学机制研究。以第一/通讯作者在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Edit.、Environ. Sci. Technol.等SCI期刊发表论文13篇。主持国家自然科学基金面上项目、青年项目,及中国博士后科学基金特别、面上资助等项目,作为核心骨干参与“大气霾化学”基础科学中心项目。获“首都前沿学术成果”、“raybet最佳电子竞技平台优秀博士学位论文奖”和“中国颗粒学会优秀博士学位论文奖”等荣誉。

李颖,中国科学院大气物理研究所研究员,博士生导师,国家优秀青年基金(海外)获得者。于中国科学院大气物理研究所获博士学位,并先后于德国马普化学所、日本国立环境研究所和美国加州大学尔湾分校任交流访问学者、博士后和研究科学家。主要从事气溶胶物理化学属性及多相过程模拟研究。近年成果包括发展了预测有机气溶胶挥发性和相态的系列新方法并得到较为广泛的应用,并较早模拟出有机气溶胶相态的全球分布,模拟了挥发性和相态对室内外有机气溶胶生成和转化的影响机制,相关成果发表于Nature Communications、Atmospheric Chemistry and Physics等。

董新奕,南京大学大气科学学院副教授。在武汉大学获得摄影测量与遥感学士及硕士学位,在美国田纳西大学获得环境工程博士学位。主要研究方向为大气气溶胶数值模拟,沙尘气溶胶非均相化学,二次有机气溶胶化学等。已发表SCI论文50余篇,近年来主持基金委、科技部、教育部前沿中心等多个国家级科研项目。

张海杰,中国环境科学研究院助理研究员。主要研究方向为大气污染成因解析、化学反应机制、颗粒物形成机制等,在国内外期刊发表论文数十篇。主持或参与国家自然科学基金青年项目、国家重点研发计划子课题、中国博士后基金面上项目、大气重污染成因与治理攻关等项目;参与多次环保部报告的编写工作;相关成果应用于榆林市、晋中市、福州市、广州市等大气污染防治项目,支撑环境空气质量持续改善,并获得地方认可。

(审核:黎汉生)