蒜黎芦碱

通过优化大气二氧化碳观测站点选址，中国科学院青藏高原研究所副研究员汪宜龙和研究员田向军联合多名合作者，提出了大气二氧化碳浓度观测的地面站点布设方案。研究认为，在我国建立60个大气二氧化碳观测站点很有必要，同化观测数据时，利用大气反演的方法估算我国陆地碳汇量的准确性将达到欧美先进水平。该成果近日发表在《科学通报》。论文第一作者汪宜龙介绍，陆地生态系统碳汇是中国实现碳中和的重要支撑，厘清中国陆地生态系统碳汇的大小和时空分布对于了解碳汇现状和预估未来碳汇潜力至关重要，也为中国制定减排增汇政策措施、实现碳中和目标起到关键支撑作用。大气反演法是一种测量碳汇的方法，是基于大气二氧化碳浓度观测数据与大气传输模型，结合人为源二氧化碳排放清单，评估陆地碳汇的重要手段。目前，我国高标准的地面二氧化碳观测站点较稀疏，是大气反演估算中国陆地生态系统碳收支的瓶颈。如何扩展、优化现有观测网络，通过科学经济方法选址，新增大气二氧化碳观测站点，提高中国陆地碳汇的估算精度是亟需解决的问题。该研究采用最优化思路，遍历所有模型网格，在现有站点基础上找到最优的新增站点位置，通过反复迭代，最终选取52个新增站点，连同现有8个站点构成中国大气二氧化碳浓度地面站点观测网络。研究结果表明，在现有站点基础上，亟需在植被生长季生产力较高的东南、东北、华北和青藏高原地区增设二氧化碳观测站点。若在我国建设30个观测站点，可将碳汇估算的不确定性从10亿吨碳每年降低至3亿吨碳每年；建设60个观测站点，可将不确定性进一步降低至2亿吨碳每年。研究人员还进一步证明该观测网络具有广泛适用性，当反演使用不同输入和配置时，该观测网络仍对中国碳汇有较高的估算精度。该研究中提出的站点位置包含了现有卫星覆盖度较低的区域和地形复杂区域，与卫星观测资料形成有效互补。这些站点将成为“天-空-地”综合碳观测系统的重要组成部分，服务于中国二氧化碳收支反演和精准核算。

吃饭不吃蒜、香味减一半！作为日常生活中最为常见的食材，大蒜既可以生吃，也可以作为提味增鲜的佐料，深受大众喜爱。中国作为农业大国，大蒜产量占全球的70%以上，也是中欧互认的地理标志保护产品之一，产地主要分布在山东、江苏、河南、河北、山西、四川、陕西、辽宁、黑龙江等地。山东的“苍山大蒜”头大瓣齐，皮薄如纸，粘辣清香，国家质检总局批准对“苍山大蒜”实施地理标志产品保护，并入选全国名特优新农产品名录。近日，浙江省农业科学院农产品质量安全与营养研究所袁玉伟研究员产地溯源团队，聂晶博士采用稳定同位素技术以及生物元素和含硫化合物含量分析，对我国主要产地采集的大蒜样品进行表征，并结合化学计量学方法构建了一个能够对我国不同生产地区大蒜的判别模型，该篇研究成果发表在《food chemistry》。（doi: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.133557）文献正文：（一）实验取样表1：大蒜取样地，黑龙江, hlj；辽宁, ln；河北, heb；河南, hen；山东, shd 江苏, js该研究收集了从我国东北部的黑龙江省（hlj，n=40）、辽宁省（ln，n=32）、河北省（heb，n=25）、河南省（hen，n=39）、山东省（shd，n=65）和江苏省（js，n=41）共计242份大蒜样品。（二）实验方法对于生物元素和稳定同位素分析：去皮的蒜头粉碎，液氮冷冻，在冷冻干燥机中冷冻干燥直到冻干，然后用研磨机研磨成细粉，通过60目的筛子，均匀化的粉末被储存在干燥器中直到分析。使用德国元素vario isotope cube联用vision分析δ13c,δ15n, δ34s以及%c, %n, %s含量，使用德国元素vario pyro cube联用isoprime100分析δ2h, δ18o。含硫化合物分析：蒜头去皮后整根液氮冷冻，放入冷冻干燥机冻干。干燥的球茎被磨成细粉，然后通过60目的筛子，均质粉末在80℃保存在冰箱中直到分析。该分析由液相串联质谱完成。（三）实验数据表1：不同地区大蒜的生物元素、同位素和含硫化合物（mg/100g干重）的范围、中位数、平均值和标准差（sd）表2：(a)不同地区大蒜含硫化合物与%s和δ34s值的pearson相关性；(b)不同地区大蒜含硫化合物与%s值的pearson相关性。注：pearson相关度衡量相关性的强度，*或**表示变量分别显著到p 0.05或p 0.01。所有大蒜样品的含硫量、硫同位素及含硫化合物含量pearson分析结果表明：不同地区的含硫化合物与硫含量基本无关，不同省份s-脱氧中间体（s-甲基-l-半胱氨酸，smc和s-1-丙烯基-l-半胱氨酸，spc）和蒜氨酸（alliin）却与硫同位素呈负相关。hlj、ln、js和shd大蒜的蒜素含量高于其他地区，但硫同位素值较低，尤其是位于中国东北的hlj和ln的大蒜，其硫同位素值最低，这一趋势确立了大蒜的地理来源与硫同位素之间的相关性。（四）化学计量方法在本研究中，利用谱系聚类分析（hca）、偏最小二乘判别分析（pls-da）和k近邻算法（k-nn）对大蒜数据进行了无监督和监督模式识别。hca是一种无监督模式识别，使用18个变量的平均值来确定大蒜的来源，图2构建了6个区域结合不同变量的热图。同时，研究团队利用稳定同位素、元素含量和含硫化合物建立了两种监督模式识别模型(pls-da和k-nn)，识别准确率分别为93.4%和87.8%。表3判别模型混淆矩阵，(a)基于所有稳定同位素和元素含量的k-nn模型，(b)基于所有稳定同位素和元素含量的pls-da模型，(c)基于含硫化合物与稳定同位素和元素含量结合的k-nn模型，(d)基于含硫化合物与稳定同位素和元素含量结合的pls-da模型。绿色方块表示模型识别正确，橙色方块表示模型识别错误。表4 基于含硫化合物结合稳定同位素和元素含量的pls-da模型 (a)第1潜变量vip图 (b)第2潜变量vip图 (c) 载荷-得分图（5）结论我国不同地区大蒜的同位素和元素空间分布格局不同，可为提高我国区域大蒜的溯源和鉴定水平提供参考。东北地区的大蒜c含量较低，n和s含量较高。这两个地区的大蒜含有较多的含硫化合物，特别是sac、spc和cys。hlj大蒜的δ2h值明显低于其他地区。heb和hen的δ15n值偏负，而heb、shd、hen和js的δ34s值偏正。生物元素和稳定同位素与地理因素，尤其是纬度的相关性较高。此外，一些含硫化合物的含量与不同地区的硫同位素之间存在明显的关系，gsac、alliin和alliicin与大蒜含硫量的相关性较高。最后，含硫化合物提供了额外的识别辅助，并提高了基于稳定同位素和生物元素的pls-da和k-nn两种监督模式识别模型的准确率，总体准确率分别为93.4%和87.8%。采用同位素、元素和硫化合物多变量结合的方法对大蒜产地进行精细鉴定，可以提高我国大蒜的原产地保护，识别产地误标，增加特定地区大蒜的品牌价值。浙江省农业科学院农产品质量安全与营养研究所团队简介袁玉伟研究员组建的农产品产地溯源团队，现有成员9名，其中研究员1名、博士3名、博士后1名，联合培养研究生3名，新西兰特聘研究员1名。针对农产品特征不明确、标识不真实和掺假不清楚等问题，团队致力于大米、茶叶和中药材等产地溯源研究，构建产品的稳定同位素数据库和鉴别模型，阐明成因机制和影响因素，为农产品品牌保护和贸易公平提供技术支撑。农产品产地溯源团队研究团队依托“农业农村部农产品信息溯源重点实验室”，加强平台建设和对外交流合作，承办iaea区域培训班，召开农产品溯源学术交流会，已与新西兰、韩国、日本、iaea和“一带一路”国家建立密切联系，实验室配置了两套同位素质谱仪（isoprime100和vision），两套元素分析仪（vario isotope cube和vario pyro cube），一套气相色谱及其联用接口（gc5），一套液相色谱及其联用接口（liquiface），一套痕量气体预浓缩装置（tracegas preconcentrator），并为国内外合作伙伴提供13c，15n，2h，18o和34s等测试服务。

钴是具有钢灰色和金属光泽的硬质金属，钴（Co）原子序数为27，位于元素周期表第八族，原子量为58.93，它的主要物理、化学参数与铁、镍接近，属铁族元素。钴是一种高熔点和稳定性良好的磁性硬金属。它是制造耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种钴盐的重要原料，广泛用于航空、航天、电器、机械制造、化学和陶瓷工业。因此，它是一种重要的战略物资。 钴产业链主要由上游钴矿石的开采、选矿，中游冶炼加工以及下游终端应用组成。下游消费方面，虽然钴应用领域广泛，高温合金、硬质合金和磁性材料等领域都有钴的身影，但有约60% 的钴用在电池领域。 上游钴矿：单独钴矿床一般分为砷化钴矿床、硫化钴矿床和钴土矿矿床三类。钴除单独矿床外，大量分散在夕卡岩型铁矿、钒钛磁铁矿、热液多金属矿、各种类型铜矿、沉积钴锰矿、硫化铜镍矿、硅酸镍矿等矿床中，其品位虽低，但规模往往较大，是提取钴的主要来源。我国钴资源主要分布在甘肃、山东、云南、青海、河北及山西。 中游冶炼：钴中游冶炼的一大特点是中游冶炼产品众多，存在多条加工链条，如“钴精矿-硫酸钴 -四氧化三钴”、“ 钴精矿-氯化钴-四氧化三钴”、“钴精矿-氯化钴-碳酸钴-四氧化三钴”、“钴精矿-氯化钴-碳酸钴-钴粉”和“钴精矿-氯化钴-草酸钴-钴粉”等。这些钴产品中，硫酸钴和氯化钴是最为重要的中间品。其中，硫酸钴亦可直接应用于生产 3C 使用的钴酸锂电池。四氧化三钴则是最为重要的偏下游产品主要用于锂电池正极材料和磁性材料，用于新能源汽车的锂动力电池 。钴产品工艺流程图 电池级氧化钴主要用于锂离子电池正极材料钴酸锂的生产,其性能对钴酸锂材料性能,继而对电池的充放容量、使用寿命等有重要影响。用于电池的氧化钴除了严格的化学成分要求外,对物理指标,特别是粒度组成与分布和松装密度,有特别的要求。以碳酸盐沉淀制备前驱体,氧化煅烧后制备氧化钴的合成工艺为例： 试验结果表明，不同钴量与碳酸盐配比、晶型改变剂的选择、温度、反应时间、钴溶液浓度等都会对碳酸钴的粒度、形貌产生影响。除此之外，现有研究认为，钴盐前驱体颗粒形貌决定着钴粉颗粒形貌，后者对前者有很大的依赖性和继承性。图一：碳酸钴低倍（左）和高倍（右）表面形貌 扫描电镜作为材料表征利器，可以很好的用来观察碳酸钴颗粒粒度和表面特征；如图一所示，采用赛默飞Apreo2场发射扫描电镜拍摄。 Apreo 2具有业内最强的低电压超高分辨性能，分辨率可达到0.8nm（1kV），可以呈现材料最表面的真实形貌衬度，同时兼具高质量成像和多功能分析性能于一体，是科研和生产质控必不可少的理想分析平台。利用Apreo 2仓室内ETD探头，统计碳酸钴粒径，并获得其颗粒形态呈球形；同时在低电压800V条件下，利用镜筒内高分辨形貌探测器T2观察到碳酸钴表面呈不规则的台阶状。 再经过高温煅烧、干燥，即可获得电池级氧化钴原料。同样利用Apreo 2进行观察，发现氧化钴粒径大小近似于碳酸钴，如图二-a；进一步放大，其呈不规则分布，且表面光滑，如图二-b；Apreo 2镜筒内可同时放置3个探测器，再分别利用镜筒内成分探测器T1和形貌探测器T2观察样品表面，如图二-c和图二-d，获得氧化钴成分分布和一次颗粒表面特征。图二：不同探测下氧化钴形貌特征图 氧化钴作为重要的原材料，主要用来合成电池正极材料钴酸锂。钴酸锂(LiCoO2)是开发最早，应用最广的正极材料，其具备生产工艺难度低、工作电压高、释放电流稳定、循环寿命长的优点，但在高电压下LiCoO2晶格内部应力增大，引起结构坍塌和剧烈的界面副反应会导致电池性能不可逆恶化，因此需要对钴酸锂材料进行改性以提高其电化学性能。 表面包覆改性是通过表层包覆一层其他材料，从而能够抑制材料表层产生缺陷，提高材料结构的稳定性，改善在高电压下钴酸锂材料由于相变产生缺陷影响材料结构和电池性能的改性方法，其中大部分种类氧化物、各种导电石墨材料、无机酸盐中的磷酸盐和钛酸盐等都是被大量研究的包覆材料。 对于钴酸锂正极表面包覆物的观察，是分析改性后材料性能优劣的重要方法。利用Apreo 2在低电压下优异的表现能力，结合高灵敏度T1探测器，清晰观察到颗粒表面的包覆物分布状态，如下图三；而T2探测器主要用于观察颗粒表面形貌细节。图三：钴酸锂成分分布（左）和形貌特征图（右） 电池材料是钴的最主要消费材料之一，中国电池行业金属钴的消费量占中国金属钴总消费的60%左右。在电池材料生产中，用钴量大的主要是锂离子电池材料正极材料钴酸锂和三元材料，其他使用分别用在储氢合金、球镍等。虽然钴酸锂在电池行业正极材料中有被替代的风险，但是新能源汽车带动锂电池的需求增长和三元材料的使用，使钴在锂离子电池行业的需求量将会继续上升。参考文献1.钴产业链介绍--兴业经济研究咨询股份有限公司，20172.刘诚.电池级氧化钴的研制[J].有色金属,20023.董贵有 韩厚坤 王朝安 张志平 曲鹏.碳酸钴原料粒度对钴粉形貌影响的研究[J].硬质合金,20214.刘巧云 祁秀秀 郝卫强.锂电池用正极材料钴酸锂改性研究进展[J].电源技术,20225.徐爱东、杨晓菲. 全球钴市场现状[J].中国钴业分会报，20106.全球钴市场开启“扫货”模式[J].现代矿业,20187.钴产业链全景图-粉体网，2021