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你这随手一扔,可能就真的一眼千年了……|博览日报

玻璃瓶自然降解需数千年,因无微生物能分解且耐水耐氧化。水稻研究找到关键基因突变,实现低镉不减产。有机光伏催化体系高效净化含肼废水并产氢。日行6000-8000步健康效益最佳。一亿多年前恐龙已有羽毛。

今天聊几个有意思的发现。先说个你可能意想不到的冷知识——你随手扔的一个玻璃瓶,竟然能在自然环境中“活”上几千年。

玻璃瓶的“长生不老”之谜

提到难降解垃圾,大家首先想到的是塑料。但玻璃瓶的寿命,比普通塑料瓶还要长10倍以上。

我们日常用的玻璃瓶,学名叫钠钙玻璃,主要成分是二氧化硅。制作过程是将石英砂、纯碱等原料,在1500℃的高温下熔成液体,再快速冷却定型,形成一种通过桥氧连接的三维致密结构。

它在自然环境中完全降解需要4000~5000年。要是扔进填埋场,更是能“存活”百万年以上。美国国家海洋和大气管理局的长期监测发现,玻璃瓶“长生”的秘密有3点:

第一,没有微生物能“消化”它

纸张、果皮能腐烂,是因为有微生物分解。但玻璃是无机材料,目前没有任何微生物能以二氧化硅为“食物”。它不会发霉、不会腐烂,只能被风吹日晒慢慢磨损。

第二,它耐水、耐氧化

就算遇到日常的酸碱,也不会被腐蚀。我们看到玻璃“发白老化”,只是表面一层浅浅的水合反应,根本不是真的分解。自然环境中,它每年被侵蚀的厚度只有纳米到微米级别,想完全风化,得等上数千年。

第三,内部是连续无孔的“防护网”

水分子、离子根本钻不进去发生反应。它就像一块人造岩石,甚至比很多天然岩石还“耐造”,能在土壤、近海环境中稳稳待上千年。


图片来源:网络

科学家实现水稻低镉不减产

镉不是植物生长需要的元素,但它会沿着土壤—水稻—食物链,悄悄进入人体。长期摄入后,肾功能损伤、癌症、骨质疏松——每一样都不是闹着玩的。更棘手的是,水稻偏偏对镉有很强的吸收能力,这让“吃米安全”成了一个长期悬在心头的隐患。

水稻里有一个叫OsNramp5的转运蛋白,是镉从根部运往地上部分的“主干道”。想堵住镉,最直接的办法就是敲掉这个基因。问题来了:OsNramp5不光运镉,还同时负责运输锰等植物必需的金属元素。一刀切敲掉它,镉是降了,但水稻也跟着大幅减产——饿肚子和中毒之间,过去似乎只能二选一。

近日,中国科学院遗传与发育生物学研究所找到了第三条路。团队以OsNramp5基因为靶标,利用单碱基编辑器,采用碱基编辑饱和突变策略,设计了238个sgRNA,构建大规模突变体库,目标很明确:筛出一个能降镉、能保锰、还不减产的等位变异。

他们找到了。一个关键位点突变——将OsNramp5蛋白第441位的异亮氨酸突变为苏氨酸(I441T)——表现亮眼。田间试验显示,携带该突变的糙米镉含量显著下降,而产量和农艺性状纹丝未动:株高、分蘖数、单株产量、秸秆生物量,和野生型没有显著差异。锰、锌、铁等关键微量营养素在籽粒中的含量也保持稳定。换句话说,该拦住的拦住了,该保留的全保留了。

研究还顺带揭开了一个新发现:OsNramp5除了已知的镉和锰转运功能,兼具锌转运能力。而I441T突变恰恰增强了它对锌的选择性,让根系细胞内锌浓度升高,竞争性地把镉挡在木质部装载这一步,从根上减少了籽粒中的镉积累。

低镉、保营养、不减产——三个目标一次达成。这为后续培育安全高产的水稻新品种,提供了一个精准到单个氨基酸的解决方案。


图片来源:中国科学院遗传与发育生物学研究所

有机光伏催化废水处理获新突破

工业含肼废水来源广泛、毒性较强,并具有生态风险。芬顿氧化等传统处理技术难以兼顾处理效率和节能环保的双重需求。

太阳光催化技术凭借其绿色环保的优势被视为潜在净化方案。但现有光催化体系存在太阳光捕获能力不足、光生电荷利用率低等问题,制约了其太阳光驱动净化效能。

针对以上问题,中国科学院化学研究所科研团队发展了系列窄带隙有机光伏催化剂,并在太阳光下展现出优异的催化活性。近期,该团队将宽光谱、强吸收的OPC异质结应用于废水净化,并构筑了氧化铝包覆的OPC纳米催化剂(OPC@Al2O3)。

该催化剂能充分利用太阳光进行高效分离与提取光生电荷,且在复杂水质中运行稳定,易于回收并能重复使用。基于质子耦合电子转移机制,该体系实现了太阳光驱动含肼废水的高效、稳定、绿色净化,并同步生成了具有工业、能源附加值的氢气,有效避免了有毒副产物的产生。

在模拟太阳光(AM 1.5G, 100mW cm-2)照射下,5小时内可将640ppm的含肼废水降至痕量水平(0.038±0.01 ppm),水处理速率相比经典光催化剂体系提升约两个数量级。处理后水质符合工业与农业安全标准,生态安全性明显优于芬顿氧化法。

该研究发展了一种高活性、高稳定性的光催化剂体系,为太阳光驱动含肼废水净化及资源化转化提供了新思路,有望助力于可持续水资源的治理。


图片来源:中国科学院化学研究所

所有人请放下你的步数焦虑!

一说到走路,很多人脑子里就蹦出“日行一万步”。仿佛不走够五位数,今天就算白走了。但科学告诉我们,步数这东西,真的不是越多越好!

2019年《美国医学会内科杂志》一项追踪了1.6万余名老年女性的研究发现:每天走大约4400步,全因死亡率就开始明显下降;走到7500步左右,健康收益基本就“到顶”了,再往上加,边际收益变得很低。

西安体育学院运动医学教研室教授苟波曾介绍:“对大多数成年人而言,每天6000~8000步已满足推荐的身体活动量,能有效降低死亡、痴呆和癌症风险,且效率高、损伤小。”

步行带来的健康获益虽然不存在“封顶步数”,但超过8000步后随着边际收益递减,关节磨损、肌肉劳损等运动风险会明显增加。根据最新研究和临床建议,我们整理了几个“黄金步数区间”,大家可自行选择:

4000~6000步:健康收益就很明显

从4000步开始,身体便能获得明显的健康收益,包括降低全因死亡风险等。该区间适合60岁以上老年人,高血压、糖尿病、关节病患者以及术后恢复期人群,重在温和起步、长期坚持。

6000~8000步:普通成年人的理想选择

这个区间是普通成年人、日常上班族、无基础疾病人群的理想选择,能有效维持心肺功能、基础代谢和免疫力。8000步被认为是膝关节友好的上限,超过此数,对预防膝骨关节炎的额外益处不再明显。


图片来源:网络

一亿多年前的恐龙竟然是毛茸茸的?

1.25亿年前的白垩纪早期,亚欧大陆东北部地区生活着各种各样带羽毛的恐龙。其中,华丽羽王龙因华丽的羽毛惊艳世人,其化石上保存的羽毛印痕,结构特征与今天雏鸟身上的绒毛相同。

视频来源:CCTV纪录

内容综合自中国科普博览、上海科技馆、中国科学院遗传与发育生物学研究所、中国科学院化学研究所、数字北京科学中心、CCTV纪录

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