【《“十四五”生态环境领域科技创新专项规划》公布】11月2日，科技部、生态环境部等五部门公布《“十四五”生态环境领域科技创新专项规划》（以下简称《规划》），明确以生态环境质量改善和提升风险防控能力为目标，以解决“十四五”污染防治攻坚战的关键难点为突破口，坚持需求导向、前瞻布局、交叉融合，为提升我国生态环境治理能力，促进我国发展方式绿色转型，加快生态文明建设提供科技支撑。

《规划》指出，要深化生态环境健康、化学品安全、全球气候变化等重大生态环境问题的基础研究；研发环境污染防治、生态保护与修复、固废减量与资源化利用、生态环境监测预警与风险控制等关键核心技术，形成高端新技术、新材料、新装备，引领环保产业跨越式发展和国际竞争力提升；完善适合生态环境学科、产业特点的科技创新模式，构建面向现实与未来、适应不同区域特点、满足多主体需求的生态环境科技创新体系。

基于此，《规划》提出了十大重点任务，分别为：生态环境监测、水污染防治与水生态修复、大气污染防治、土壤污染防治、固废减量与资源化利用、多污染物跨介质综合治理、生态系统保护与修复、新污染物治理、应对气候变化、支撑国际生态环境公约履约。

在生态环境监测方面，《规划》提到，突破大气PM2.5与O_3及其主要前体物的精准探测、智能关联感知、天空地一体化遥感技术，发展污染源偷漏排预警与污染溯源技术，研究重大突发生态环境事件有毒有害化学物质及典型新污染物的溯源解析技术、监测方法和评价标准等。

针对公众关注的大气污染防治，《规划》明确，阐明大气污染组分和生物气溶胶的人体暴露特征、健康危害及其机制，构建居民对大气污染响应的全系列健康效应谱；研发高精度近地面道路交通特征污染物暴露评价技术，评估大气污染的疾病负担。

聚焦应对气候变化，《规划》强调，研发集气候变化风险识别—评估—预警—转移为一体的气候变化风险早期预警平台；研究火电、钢铁、水泥、化工、有色金属、交通等行业深度脱碳技术，和数字化与低碳化协同的分布式能源系统支撑技术。

值得关注的是，新污染物治理也被写入文件中，提出研究化学品分子结构设计与绿色合成替代技术，研发多种绿色替代品。

在保障措施中，《规划》要求创新组织实施机制、构建绿色技术创新体系、完善多元投入等。比如，探索实施生态环境科技创新任务部署与国家重点区域/重大工程建设、生态环境管理与产业发展政策多方联动机制，构建科技项目责任机制，采取“揭榜挂帅”等方式激发创新活力。

中国科学院西安光学精密机械研究所等在光子力学研究方面取得进展：近日，中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室研究员姚保利团队，联合暨南大学李宝军团队、新加坡国立大学教授仇成伟、西班牙国家研究委员会教授Nieto-Vesperinas，提出广义电磁虚动量力的高阶理论模型，全面揭示了光学力与虚坡印廷动量之间的普适性联系，并首次从实验上验证了电磁虚动量力对微粒的动力学操控，为电磁虚动量的有质动力学特性提供了直接证据。研究成果发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）。

　　光学力（光力、光子力）是光（光子）与微小粒子相互作用时由于动量传递导致的力，可以对微粒进行操控（称之为光子力学）。由此产生的光镊技术，自1986年诞生以来，作为一种不可替代的工具，已被广泛应用于物理、化学、生物和医学等领域，产生了巨大影响。迄今为止，共有三次诺贝尔物理学奖直接或间接与光镊技术相关。

　　通常认为在光镊中，入射光场施加在粒子上的光学力由强度梯度和相位梯度引起，对应于梯度力和辐射压力。其中的辐射压力直接与光场的实坡印廷动量（即坡印廷矢量的实部，也即通常认为的光学动量）相关。2010年，Nieto-Vesperinas提出，长期以来被忽略的、被认为无物理意义的虚坡印廷动量（即坡印廷矢量的虚部，IPM，也称为电磁虚动量）也能产生力学效应。这为我们认识光学动量这一最基本的光场动力学特性提供了新的视野，同时也为应用光镊来操控粒子开辟了一个新的自由度。然而，目前的IPM理论仅限于光与偶极子的相互作用框架，且没有关于虚动量力存在的明确实验证据。

　　鉴于上述问题，研究团队基于多极矩张量理论和角谱展开法，从理论上严格推导出了IPM在任意尺寸微粒上诱导的光学力表达式。该解析模型可适用于任意阶多极子，全面揭示了光学力与IPM之间的普适性关联，为实现不同阶、多种类型（包括电、磁、混合型）的虚动量力提供了完整的理论方法。新的普适公式表明，IPM对微粒具有非局域的有质动力学效应，即微粒在每个位置的力学响应不仅取决于该位置的IPM，还取决于其它位置的场量。在光学微操纵领域，光强梯度力和辐射压力是基于偶极子模型定义的两类光学力，在以往的研究中经常被用来解释或讨论相关物理现象，即使操控对象无法被近似为偶极子。本研究将有助于改变这一现状，促使相关领域的研究人员利用提出的理论和方法，发展高阶光强梯度力和辐射压理论，完善光子力学理论体系，从而为物理学、生命科学各相关分支的发展提供新的助力。

　　另一方面，为从实验上寻找虚动量力的直接证据，研究团队借鉴完美涡旋光场调控手段，构建出只携带虚动量涡旋的矢量光场，排除了实动量的影响，从而可以对IPM诱导的光学力进行独立探测。更为重要的是，当金属微粒被该矢量光场捕获时，偶极子散射将被完全抑制，而只激发由高阶多极子散射贡献的虚动量力，为观测高阶虚动量力提供了理想条件。基于这种结构光场，研究人员在无普通光学轨道角动量（OAM）入射的实验条件下，实现了对金微米小球的旋转操控，并成功观察到了在聚焦光场亮环内外侧，IPM对金微粒的不同非局域作用导致的不同旋转方向和速度（如图）。这是国际上首例基于电磁虚动量的光学微操纵实验，为推动电磁虚动量这一原先只在理论上存在的概念向实际应用迈出了关键一步，对于发展新型光扳手与光学转子技术具有重要参考价值，同时也为探索虚动量的其它应用场景如激光冷却、真空悬浮及光学分选等提供启发。验证光学虚动量力的微粒旋转实验。(a)产生光学虚动量涡旋的全息光镊实验装置；(b)两个金小球被分别捕获在IPM涡旋光束的内外侧平衡位置，并沿不同方向做轨道运动。

【代谢“明星”如何运作？上海科研团队研发高性能乳酸监测成像】澎湃新闻：近日，华东理工大学药学院，生物反应器工程国家重点实验室，上海市细胞代谢光遗传学技术前沿科学研究基地赵玉政教授、杨弋教授以及上海市第四人民医院王从容主任合作，在国际权威学术期刊《细胞-代谢》发表了题为“超灵敏传感器揭示了生理和疾病中乳酸代谢的时空景观”的技术长文，报道了一种高性能的乳酸监测成像新技术，实现了在活细胞、亚细胞和在体水平对乳酸代谢的原位、实时、定量动态追踪，并在乳酸空间分布、调控网络、药物筛选、临床诊断方面取得了重要突破。

传统认为，乳酸是糖酵解途径产生的代谢废物和能量代谢中的“丑小鸭”，但这种观念正在逐步发生改变。越来越多的研究表明乳酸是重要的能量燃料、合成砌块和信号分子，是具有多种关键作用的代谢“明星”，在生理和病理过程中发挥重要作用。

然而，乳酸代谢呈现剧烈的动态变化和复杂的空间分布，传统的生化方法难以实现活细胞和在体水平的动态追踪。因此，迫切需要建立一种面向活细胞和在体的、高时空分辨的乳酸代谢监测新技术。

遗传编码的荧光探针是解决这一技术难题的神兵利器。聚焦细胞代谢监测国际前沿领域，研究团队已针对细胞内关键辅酶NADH、NAD+、NADPH以及乳酸等，研发了系列高性能代谢荧光探针以及“高通量”与“全景式”活细胞代谢监测分析方法，成为该研究领域的重要标杆。

此次，研究团队基于理性设计和定向进化等策略，获得高特异、高响应、超灵敏的乳酸荧光探针FiLa，在乳酸监测分析的分辨率、准确度、便捷性方面具有显著优势，是能量代谢分析技术领域的重磅研究。

利用FiLa探针，作者首先绘制了亚细胞乳酸代谢图谱。现有观念一般都认为乳酸定位于细胞浆，或者被作为废物排放。上世纪90年代末研究者发现线粒体中存在乳酸脱氢酶，由此线粒体内是否存在乳酸这一问题引发了一系列研究和激烈讨论。利用FiLa探针，研究团队率先报道细胞核内乳酸水平与细胞浆水平相近，而线粒体内乳酸水平远高于细胞浆和细胞核。这一发现解决了该领域争议了几十年的重要科学问题，同时首次使人们观察到，人体细胞内乳酸具有更加丰富的代谢命运，从而打开了乳酸代谢研究的新窗口。

接下来，研究团队基于FiLa探针建立了活细胞水平药物高通量筛选方法，发现乳酸是感知各种代谢活动的关键枢纽。研究团队进一步利用FiLa探针对I型糖尿病和II型糖尿病小鼠开展了活体动物成像研究，并建立了基于FiLa探针的高通量临床样本即时检测技术，分别测定了成人隐匿性自身免疫性糖尿病（I型糖尿病的一类分型）、II型糖尿病、母系遗传性糖尿病伴耳聋（MIDD）患者以及健康人的体液乳酸水平，发现MIDD糖尿病人尿液中乳酸水平升高。

由于MIDD患者的发病年龄和临床表现缺乏显著的区分度，经常被误诊为I型或II型糖尿病，发现尿液乳酸显著升高可能作为该疾病的潜在筛查标志物，这将为临床诊断提供重要依据。

总的来说，该研究不但发展了具有广泛应用前景的乳酸代谢监测技术，解决了关于乳酸代谢的长期争议，引出一系列前沿研究问题，并且为生命现象解析、疾病机制探索、创新药物发现、疾病快速诊断等生命医学领域提供了创新性的研究工具，助力人民生命健康。

华东理工大学药学院博士后李写、王傲雪、邹叶君、李婷，博士研究生黄立、陈伟才，以及上海市第六人民医院张宜男副研究员、华东师范大学徐凌燕研究员为本研究的主要完成者。华东理工大学赵玉政教授、杨弋教授和上海市第四人民医院王从容主任为共同通讯作者。