Airborne trace elements (TEs) present in atmospheric fine particulate matter (PM2.5) exert notable threats to human health and ecosystems. To explore the impact of meteorological conditions on shaping the pollution characteristics of TEs and the associated health risks, we quantified the variations in pollution characteristics and health risks of TEs due to meteorological impacts using weather normalization and health risk assessment models, and analyzed the source-specific contributions and potential sources of primary TEs affecting health risks using source apportionment approaches at four sites in Shandong Province from September to December 2021. Our results indicated that TEs experience dual effects from meteorological conditions, with a tendency towards higher TE concentrations and related health risks during polluted period, while the opposite occurred during clean period. The total non-carcinogenic and carcinogenic risks of TEs during polluted period increased approximately by factors of 0.53–1.74 and 0.44–1.92, respectively. Selenium (Se), manganese (Mn), and lead (Pb) were found to be the most meteorologically influenced TEs, while chromium (Cr) and manganese (Mn) were identified as the dominant TEs posing health risks. Enhanced emissions of multiple sources for Cr and Mn were found during polluted period. Depending on specific wind speeds, industrialized and urbanized centers, as well as nearby road dusts, could be key sources for TEs. This study suggested that attentions should be paid to not only the TEs from primary emissions but also the meteorology impact on TEs especially during pollution episodes to reduce health risks in the future.

The bimolecular reactions between Criegee intermediates (CIs) and atmospheric trace species have been extensively investigated, with a particular focus on the reaction with water, while the catalytic role of atmospheric organic compounds in hydration reactions was often neglected. In this study, we employed quantum chemical calculations and Born-Oppenheimer molecular dynamics (BOMD) simulations to investigate the catalytic effects of atmospheric organic amines, organic acids, and alcohols on the hydration reactions of CIs in the gas phase and at the gas-liquid interface. The catalytic reactions were found to follow a cyclic catalytic structure and a stepwise reaction mechanism. Gas-phase studies revealed that organic acids exhibited stronger catalytic effects compared to amines and alcohols, and the catalytic efficiency of amines and alcohols was similar to those of single water molecule. In addition, the catalytic reaction barriers of organic acids and alcohols were positively correlated with their gas-phase acidity (R

Enzyme-based recycling of the extensively utilized polyethylene terephthalate (PET) is considered as a promising eco-friendly strategy to manage PET waste. Although efficient depolymerization of amorphous PET has been achieved, highly efficient depolymerization of the well-ordered crystalline region of PET presents a huge challenge. Herein, leveraged to molecular dynamics simulations and quantum mechanics/molecular mechanics calculations, we study the depolymerization mechanism of IsPETase toward both crystalline and amorphous PET to unravel the origin of the efficient depolymerization of the amorphous region. We demonstrated that crystalline PET is not well accommodated within the active pocket, and significant distortion energy is needed during its depolymerization. Poor stabilization within the oxyanion hole for crystalline PET was identified and confirmed to lead to higher energy barriers. In addition, after identifying the rate-determining step, we reveal that IsPETase prefers to depolymerize trans than gauche conformation of the PET polymer with a 2.4 kcal mol–1 lower energy barrier. Differences in structural/charge distributions within the active site of the enzyme between trans and gauche conformations were proposed to be responsible for this preference. The structure-charge-activity relationship for the rate-determining step was built. Our results will aid the rational engineering of PETases with high depolymerization efficiency toward the crystalline region of PET for fighting the challenges of industrial applications.

Poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) is widely utilized in the production of food packaging and mulch films. Its extensive application has contributed significantly to global solid waste, posing numerous environmental challenges. Recently, enzymatic recycling has emerged as a promising eco-friendly solution for the management of plastic waste. Here, we systematically investigate the depolymerization mechanism of PBAT catalyzed by cutinase TfCutSI with molecular docking, molecular dynamics simulations, and quantum mechanics/molecular mechanics calculations. Although the binding affinities for acid ester and terephthalic acid ester bonds are similar, a regioselective depolymerization mechanism and a "chain-length" effect on regioselectivity were proposed and evidenced. The regioselectivity is highly associated with specific structural parameters, namely Substrate@O4-Met@H7 and Substrate@C1-Ser@O1 distances. Notably, the binding mode of BTa captured by X-ray crystallography does not facilitate subsequent depolymerization. Instead, a previously unanticipated binding mode, predicted through computational analysis, is confirmed to play a crucial role in BTa depolymerization. This finding proves the critical role of computational modelling in refining experimental results. Furthermore, our results revealed that both the hydrogen bond network and enzyme's intrinsic electric field are instrumental in the formation of the final product. In summary, these novel molecular insights into the PBAT depolymerization mechanism offer a fundamental basis for enzyme engineering to enhance industrial plastic recycling.

Heatwaves have substantial but poorly quantified impacts on surface ozone photochemical regimes. As heatwaves of increasing severity occur, communities face more serious exposure to ozone, necessitating a more comprehensive understanding of the impact of heatwaves on the nonlinear response of ozone to its precursors for guiding policies in emission reductions. Here we estimate the spatiotemporal evolution of global ozone chemistry based on machine learning and in situ observations and show that emission changes and heatwaves alter ozone photochemical regimes, leading to diverse ozone changes across regions. Sustained emission reductions in East Asia decreased the ozone formation sensitivity to formaldehyde (HCHO) and fine particulate matter (PM