11月28日，由中国科学院科技战略咨询研究院（以下简称战略咨询院）、中国科学院文献情报中心与科睿唯安共同发布了《2023研究前沿》报告和《2023研究前沿热度指数》报告。《2023研究前沿》报告遴选了128个研究前沿，包括110个热点前沿和18个新兴前沿，较为客观地反映了相关学科的发展趋势，涵盖农业科学、植物学和动物学，生态与环境科学，地球科学，临床医学，生物科学，化学与材料科学，物理学，天文学与天体物理学，数学，信息科学，经济学、心理学及其他社会科学等11个大学科。

报告显示，综合11大学科领域整体表现，美国继续以强劲优势领先，在超过一半的研究前沿上排名第一；中国稳居第二，在约1/4的研究前沿上排名第一；英国、德国、法国保持前五。

本文展示了报告中提及的关于生态与环境科学部分的内容。

1热点前沿及重点热点前沿解读

1.1

生态与环境科学领域Top10热点前沿发展态势

生态与环境科学领域的Top 10热点前沿主要分布在生态科学和环境科学两个子领域（表7和图4），针对新型环境问题、新型解决方案的研究方向是本年度的主要关注点。

具体来看，环境科学子领域的热点前沿主要涉及微塑料、气候变化、臭氧等新型环境问题，及新型水体污染控制技术、废水流行病学等新型解决方案或新的研究方向。微塑料污染相关研究是近10年来在研究前沿报告中多次呈现的重要前沿方向，相关主题在2015-2017年、2020、2022年多次入选热点前沿。2023年微塑料相关的热点前沿有两个，分别是”环境微塑料颗粒对污染物的吸附”和“土壤微塑料的环境归趋和生态毒理”。此外，气候变化是当前全球关注的重大环境问题，二氧化碳捕获、甲烷减排是温室气体减排的热点，今年的两个相关热点前沿是“二氧化碳直接空气捕获的技术经济评估”和“全球甲烷排放趋势及来源”。近年，中国大气污染防治已取得阶段性成效，细颗粒物（PM2.5）浓度持续下降，然而大气臭氧污染呈现快速上升和蔓延态势，多次出现大范围长时间臭氧污染，形势严峻。因应这一问题的“中国臭氧污染状况及健康风险”也是今年遴选出的热点前沿。利用过硫酸盐降解有机污染物相关研究曾在2017年、2018年、2022年分别入选热点前沿。今年的热点前沿“利用单原子催化剂活化过氧单硫酸盐”展现了具有超高性能、环境友好、结构/化学稳定、能最大化利用活性金属位点等优点的新兴单原子催化剂用于环境修复的高级氧化过程。“废水中新冠病毒的检测及基于废水的流行病学监测”连续第二年入选热点前沿。在后疫情时代，基于废水监测的流行病学研究是监测药物、病毒、超级细菌及跟踪COVID-19爆发的新型、低成本解决方案。

生态科学子领域的热点前沿主要涉及生物多样性、生态治理两个方面，具体包括“昆虫衰退现状、灭绝危机与驱动因素”、“全球河流生物多样性危机及水坝对其的影响”及“‘基于自然的解决方案’的理论与应用”。其中，生物多样性相关研究持续多年成为研究热点，如“昆虫衰退现状、灭绝危机与驱动因素”是连续第三年入选热点前沿。基于自然的解决方案是一个综合利用生态系统多学科管理手段的新理念，其理论与方法研究及在众多领域的实践应用逐渐兴起。

1.2

重点热点前沿——“土壤微塑料的环境归趋和生态毒理”

微塑料的概念于2004年由英国科学家Richard Thompson首次提出，并逐渐成为全球环境领域的关注焦点。微塑料遍布全球环境，微塑料还在生物体及人体组织中被发现。微塑料可在食物链中积累，并可在生物体组织中进一步富集，危害生物体健康。微塑料污染正成为整个地球表层生态系统最严重的威胁之一。关于塑料污染的国际行动已经启动，2022年3月2日，在第五届联合国环境大会上，175个联合国成员达成一致，制定一份具有法律约束力的国际协议以防治塑料污染。

微塑料污染一直是研究前沿报告中的热点。此前，海洋、陆地水体中的微塑料污染研究分别入选历年热点前沿。近来，土壤微塑料污染成为新的微塑料研究热点。本研究前沿共48篇核心论文，主要研究方向包括：

（1）土壤微塑料的分析方法。

（2）土壤微塑料的来源和分布特征，及在生物体特别是农作物中不同组织部位的分布和积累。农田塑料地膜的使用带来严重的农田微塑料污染，中国微塑料污染分布也得到较多关注。

（3）微塑料单独或叠加其他环境问题产生的生态环境影响，如微塑料与重金属镉、砷等的协同污染作用，微塑料作为抗性基因、细菌等污染物的载体，对农作物生长发育及生理功能的影响，以及对土壤理化性质、土壤生态系统的影响。

本前沿被引频次最高的一篇核心论文，综述了土壤中微塑料的分析方法和可能来源。土壤微塑料的分析方法晚于其他环境介质中的微塑料分析，仍需加强其方法和标准的研究。该文由德国波恩大学于2018年发表在《整体环境科学》(Science of the Total Environment)，被引频次达到522次。此外，瑞士伯尔尼大学学者Michael Scheurer和Moritz Bigalke于2018年发表在《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）的论文发现90%的瑞士洪泛区土壤含有微塑料，其主要来源于人类活动产生的塑料废物，并已通过风力扩散到了偏远地区。该论文被引用462次。

从核心论文的产出国家和机构来看（表8），中国是该研究前沿核心论文的最大产出国，共34篇，占核心论文总数的70.8%，远超其他国家。荷兰和德国分别排名第二、三位，核心论文占比分别为20.8%和18.8%。发文机构中，中国科学院和荷兰瓦格宁根大学分别以10篇和8篇核心论文位居前两位。

从施引论文的产出国家和机构来看（表9），中国仍是该前沿施引论文最多的国家，共有1567篇，占比超过一半。其次，美国和德国分别以303篇和261篇施引论文排名第二、三位。施引论文的Top 10产出机构中，除排在第9位的荷兰瓦格宁根大学外，其余9家均来自中国，其中中国科学院和西北农林科技大学表现不俗，施引论文数量分别达到305篇和123篇。从核心论文和施引论文数量来看，中国在该前沿研究中占据主导地位，贡献显著。

1.3

重点热点前沿——“'基于自然的解决方案'的理论与应用”

根据世界自然保护联盟（IUCN）2016年首次提出的定义，基于自然的解决方案（Nature-based Solutions，NbS）是保护、可持续管理和恢复自然的和被改变的生态系统的行动，能有效和适应性地应对社会挑战，同时提供人类福祉和生物多样性效益。NbS是应对全球生物多样性丧失和气候变化双重危机的必要手段，是实现可持续发展的必要机制，是促进保护和发展的关键工具。IUCN提出了基于自然的解决方案的8大准则及28项指标，倡导依靠自然的力量和基于生态系统的方法，应对气候变化、防灾减灾、粮食安全、水安全、生态系统退化和生物多样性丧失等社会挑战。作为一个全新的概念，NbS一经提出，即迅速被国际社会所接纳。许多国家已经采取行动，将NbS纳入国家气候战略。

本研究前沿共10篇核心论文，主要的研究内容是NbS的内涵探讨、应用原则、实施框架、多学科实践的案例和经验、其价值与有效性评估等。核心论文中被引频次最高的一篇论文是来自欧洲多国的科学家在《整体环境科学》(Science of the Total Environment)上合作发表的一篇论文，辨析了NbS与其他相近概念的含义，反思了其对科学、政策和实践的影响，提出了其实施的关键要素，确保多学科和跨学科知识的合理利用，强调将不同学科领域的从业者、政策制定者和科学家联系起来进行跨学科研究，来设计和实施基于自然的解决方案，且其实践应基于一套均衡、清晰、广泛接受和可实施的关键原则。该文发表于2017年，共被引用370次。

本前沿的数据显示，英国及其他主要欧洲国家在该前沿的研究中起到了引领和主导作用。核心论文产出国家和机构的统计结果（表10）表明，英国、瑞典、荷兰与德国等欧洲发达国家及其机构的核心论文产出数量较多。

从施引论文的产出国家和机构来看（表11），英国仍是施引论文的最大产出国，其276篇施引论文约占施引论文总数的四分之一；美国、德国的施引论文数量排在第二、三位；中国贡献了132篇施引论文，排名第七。在施引论文的产出机构方面，荷兰瓦格宁根大学和德国亥姆霍兹联合会的施引论文数量位居前两位，均超过50篇，中国科学院有29篇施引论文，位列第七，是施引论文Top10产出机构中唯一的中国机构。

2新兴前沿及重点新兴前沿解读

2.1

新兴前沿概述

生态与环境科学领域有一个方向入选新兴前沿，即“人体组织中微塑料的检测与暴露”。

2.2

重点新兴前沿——“人体组织中微塑料的检测与暴露”

如前文所述，微塑料是一种全球性污染物，在海洋、淡水、陆地土壤、沉积物、大气、生物体、食物和饮用水中被广泛检出。更为严重的是，研究表明，微塑料可能通过空气、水或食物等多种途径进入人体，也可能通过特定的牙膏、化妆品等进入人体。

该新兴前沿的两篇核心论文主要聚焦在人体组织中微塑料的定量检测和暴露研究。2022年，荷兰科学家发表在《国际环境》（Environment International）上的一项研究中，来自荷兰阿姆斯特丹自由大学领导的研究团队首次在人体血液中发现了微塑料。22位健康志愿者的血液样本中，80%的血液样本检测出微塑料。研究表明，塑料颗粒具有生物可利用性，可以被人体血液吸收。该论文目前已被引用172次。另一篇核心论文同样发表于2022年，由英国赫尔大学科学家在《整体环境科学》（Science of the Total Environment）首次报道了在人类活体肺组织中检出了微塑料污染，微塑料甚至存在于肺部的深处。该新兴前沿进一步引发思考，人体内的这些微塑料接下来会到何处？能被清除吗？还是会聚集在某些器官内，甚至通过血脑屏障？因此需要继续关注人体中微塑料的暴露情况以及此类暴露的相关危害，确定微塑料是否会构成公共卫生风险。