我国地表水微塑料丰度呈降态势

　　中国科研团队基于全国范围内重要湖库水体中微塑料的大量实测研究，发现中国地表水中微塑料丰度赋存态势自2016年至2022年呈现三阶段下降趋势，且生态风险较低。相关研究发表于《细胞报告·可持续性》。

　　环境中的微塑料污染已成为全球性问题。然而，微塑料在多介质环境中的赋存特征的大尺度综合实测研究依然面临严峻挑战，虽然科学家们已经开展了一些突破性研究，但由于已有微塑料“丰度-尺寸”模型建立多依赖已发表数据（粒径范围差异大），且缺乏实测数据验证，这使得校正结果的准确性和科学性受到了严重影响。

　　现在，研究者建立了一种全粒径范围的微塑料“丰度-尺寸”校正模型，在此基础上，将已发表的微塑料丰度数据校正到统一粒径范围，提升了以往研究数据的可比性和可用性，为科学理解中国地表水中微塑料的赋存丰度及其生态风险提供了重要的科学支撑。

　　数据结果显示，中国地表水微塑料赋存研究存在区域研究的不平衡性，主要集中在长江流域和黄河流域，占比分别达到62.7%和11.3%。中国不同流域微塑料丰度排序如下：西北诸河>珠江流域>黄河流域>东南诸河>松花江流域>西南诸河>长江流域>海河流域>淮河流域。全国1331个地表水采样点中79.7%的采样点存在一定程度微塑料积累，83.9%的采样点与低生态风险有关。

科学家开发单晶超晶格制备新策略

　　中外联合研发团队围绕配位模板驱动原位组装策略，利用锆（Zr）基金属有机框架（MOF）模板实现了金属卤化物亚晶格的定向成核生长，成功构筑了一系列新型多维单晶多孔超晶格框架，并实现了超晶格材料的手性转换与手性光功能调控，为手性材料的构筑与应用开辟了新的思路与方法。2月6日，相关研究发表于《自然》。

　　超晶格材料能够通过设计和调控周期性势能及高精度层状结构，实现可调的电子和光学特性，在二维电子气、高电子迁移率晶体管、量子级联激光器等领域得到广泛应用。如今，超晶格材料正从传统的半导体超晶格向多尺度构筑单元的自组装体系转型。发展新的合成策略，实现单晶超晶格的制备与结构解析，是配位化学、合成化学和材料化学等交叉学科中的关键挑战之一。

　　为解决单晶超晶格研究中的科学难题，研究团队提出了“MOF模板”策略，基于Zr-MOF配位模板，利用Zr簇不饱和配位节点的导向作用，成功合成了多系列高度有序的单晶多孔超晶格框架。在不同三维Zr-MOF框架内，原位限域生长的金属卤化物与MOF模板晶格精准复合，成功制备出多维度的单晶超晶格框架。

　　为进一步探究限域成核的生长机制，研究团队进行了时间依赖的成核控制实验，跟踪和监测碘化铅（PbI2）在MOF中的原位生长过程。结果显示，在不同胺类分子的修饰下，类钙钛矿超晶格表现出维度依赖的光致发光和手性诱导的圆偏振发光性能。这种结构/维度依赖的光电性能可以极大地推动光电子学的发展，在量子计算、安全通信和高效显示器方面具有潜在应用价值。

科学家发现水波是探索拓扑物理的全新平台

　　中外科研团队合作研究发现，水波涉及复杂的流体力学效应，能够构造丰富的拓扑矢量场用于粒子的操控，揭示了经典重力波系统中的自旋轨道耦合和锁定机制，开辟了水波力操控物体运动的研究领域。近日，相关研究发表于《自然》。

　　拓扑学是物理学界普遍关注的研究方向，近年来，拓扑效应逐步被引入电磁波、声波及液体表面波（水波）等经典波动体系，成为基础物理研究与应用技术的全新交汇点。传统意义上，水波被简化为一种横波，波动中的粒子仅进行上下运动。事实上，这些粒子还有复杂的椭圆轨迹运动，具有显著的斯托克斯位移效应和矢量特性。

　　在简单的三波干涉场中，联合研究团队成功生成了多种拓扑水波结构，并系统揭示了拓扑学在水波体系中的丰富表现形式。研究人员在水面上实现了对粒子的自由操控，首次证明拓扑水波场在粒子精准操控中的应用潜力，表明通过调控波场的拓扑特性，可以实现粒子更加稳定且灵活的控制。

　　值得一提的是，通过多方的紧密协作，这项研究推动了波动物理、拓扑物理与实验技术的融合。研究团队基于国际合作开发的算法，在仅测量液体表面波的部分信息后，解析出液体表面波质元的运动轨迹、旋转方向等所有信息，揭示了此前学界未注意到的复杂现象。

　　研究团队表示，下一步将持续优化实验平台，研究拓扑水波结构中更丰富的物理特性，探索拓扑水波在粒子操控、机器人控制、水面漂浮物治理及水能利用等领域的潜在应用，并为光学、声学等学科中的拓扑结构波研究提供更多理论支持和实验依据。

新算法为组织发育和疾病研究提供重要支撑

　　中国科研团队成功开发了推断细胞时空分化轨迹的新算法SpaTrack，为揭示组织发育、器官再生和疾病进展的动态研究提供了有效的方法支持与重要见解。相关成果在线发表于《细胞》旗下子刊《细胞系统》。

　　空间坐标和取样时间可以作为补充转录组特征的重要约束条件，用于细胞分化的轨迹推断。基于最优传输理论和单细胞空间转录组学，研究团队开发了新算法SpaTrack，自然地将空间距离纳入细胞分化的成本测量中，能够准确捕捉生物组织的局部分化细节、空间上不连续的分化轨迹。

　　研究团队介绍，利用算法优势，SpaTrack能够实现以下几个主要功能：一是从单细胞空间转录组数据中，直接构建精细的细胞分化轨迹；二是通过直接细胞映射，追踪跨时间样本的细胞分化轨迹；三是通过建模预测转录因子在分化过程中对基因表达的调控关系，捕捉发育的驱动因素。

　　研究团队对SpaTrack在多种模拟和真实的分化场景下进行了性能测试，并与多种现行方法进行比较，均表明SpaTrack在稳定性和准确性上具有优势。进而，研究团队将SpaTrack应用于多个生物系统的研究中，结果表明，SpaTrack在重建细胞分化轨迹、揭示相关分化事件和寻找驱动因素等方面表现出色，并帮助研究取得了新的发现。

　　相关科研人员表示：“本次开发的新算法借助空间转录组信息，在解析组织发育和疾病进展的时空动态上取得了初步成效。接下来团队将进一步实现时空多组学的融合，解析多源分化、复杂分化等复杂问题。”

科学家发现草原极端干旱密码

　　中外科研团队联合研究发现了非优势物种这一“密码”，为更好地了解在未来气候变化的情况下，草原生态系统怎样响应长时间的干旱提供了帮助。近日，相关研究成果发表在《自然》上。

　　极端干旱通常会降低草原生态系统的生产力，进而削弱自然对人类的贡献。然而，不同类型的草原在经历多年极端干旱时，这种负面影响会有多大差异，以及这种差异随时间如何变化尚未可知。

　　科学家们通过极端干旱联网实验模拟了连续4年生长季干旱，比较了欧亚草原和北美草原各6个具有代表性的草原生态系统的干旱敏感性。经过调查研究，科学家们发现，在欧亚草原中，干旱导致植物地上生产力大幅下降，下降的程度随着干旱的年限而增加，表现为累积效应；而在北美草原中，植物地上生产力的下降幅度较小，下降的程度随着干旱的年限没有显著增加，表现为适应效应，这是由非优势物种的变化驱动的。