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〔新華日報〕綠色與環保：2023年度國家科學技術獎的重點“熱詞”
時間：2024-06-26
來源：新華日報
作者：楊頻萍 葛靈丹 謝詩涵 楊易臻 張宣
攝影： 編輯：張恩斯
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□ 本報記者 楊頻萍 葛靈丹 謝詩涵 楊易臻 張宣
6月24日，2023年度國家科學技術獎揭曉，江蘇共有39項通用項目獲獎。梳理本次獲獎項目，我們不僅能發現科學家對于人類賴以生存的環境的積極探索，更能看到他們對探索可持續發展路徑的深切關注。
從探索地球生命與環境的演變，到調查我國的土壤資源；從發明高效的氣體凈化技術，到從農林廢棄物、水中找“能源”……江蘇科學家們正以科技創新推動可持續發展，為應對全球氣候變化和環境治理貢獻智慧和力量。
探索腳下大地的奧秘，
啟迪可持續發展之路
生命起源與演化是人類永恒的主題。中國科學院院士、南京大學地球科學與工程學院教授沈樹忠領銜的項目“泛大陸關鍵轉折期生物與環境演化”獲得國家自然科學獎二等獎。該項目自2011年起，歷時10年，旨在精準刻畫關鍵轉折期地球生命與環境的演化過程，開啟探尋地球歷史進程的新窗口。
地球40多億年的演化歷程復雜而漫長，許多地質事件難以分辨。沈樹忠團隊通過野外考察獲取第一手資料，從2006年開始，將全國各地各類文獻中搜集的20多萬化石信息全部錄入數據庫。
10年間，團隊取得了豐碩的成果。團隊建立了晚古生代高分辨率地層框架，為卡定泛大陸關鍵轉折期生物與環境演變和重大事件發生的過程提供了精細的時間標尺。“人們普遍關心全球變暖后，地球環境和生物多樣性會受到什么影響，但人類可直接觀測的時間尺度實在太短，所以我們是很難對此進行準確預測的。”沈樹忠表示，如果我們能清楚了解40多億年以來地球發生了哪些快速變冷變暖的大事件，生物又如何響應，這對我們認識和理解當今地球的生物多樣性與全球氣候變化之間的關系，以及未來發展趨勢都具有重要啟示意義。
沈樹忠團隊的研究從地球的歷史中發掘應對氣候變化的啟示，而此次獲國家科學技術進步獎二等獎的“中國土系志與高精度土壤信息網格構建及應用”項目，則通過對我們今天腳下土壤的調查，為土壤的合理利用和管理提供了科學依據。
“江蘇、黑龍江、海南的土壤都不同，某塊土壤適合種植什么作物，需要多少的肥料、怎樣的灌溉系統，這些都跟土壤的類型、性質是高度相關的，在利用管理的時候，就需要進行分區分類。”項目主要完成人中國科學院南京土壤研究所張甘霖研究員說。
2008年，科技部科技基礎性工作專項“我國土系調查與《中國土系志》編制”項目啟動。此后的十多年，張甘霖研究員牽頭組織全國26家科研院校400多人的科研隊伍開展了土壤基層分類調查研究。團隊共調查了5696個典型土壤剖面，鑒別了覆蓋全境的典型土系4351個，最終建立了我國土壤系統分類基層分類單元土系及土系數據庫。
我國面積廣大，對于土壤的調查無法窮盡每一寸土地，在構建土壤信息時就需要引入預測功能。張甘霖團隊發明了土壤三維空間變異刻畫與環境協變量優選新算法，以及高精度數字土壤制圖模型，首次構建了我國90m分辨率高精度國家土壤信息網格。基于土壤信息網格的相關應用服務不僅成為農業農村部門、土地管理部門、林草部門制定決策的數據基礎，更是已經向大眾開放，服務智慧農業。
打好“藍天保衛戰”，
以科技保障人民生命健康
隨著工業化進程的不斷推進，大氣污染問題日益凸顯。“十二五”以來，國家發布了系列大氣污染防治計劃，空氣質量明顯改善，PM2.5逐年下降，但現有空氣質量與發達國家控制標準還有較大差距，其中一個重要因素是空氣中的揮發性有機化合物（VOC）和超細粉塵尚未得到有效控制。
南京工業大學材料化學工程國家重點實驗室、化工學院金萬勤教授主持完成的“氣體凈化膜材料的創制及應用”項目，此次榮獲2023年度國家科學技術進步獎二等獎。“發展高效節能的氣體凈化與回收技術，是當前大氣污染治理領域亟待解決的關鍵問題，也是我們科技工作者必須肩負起的‘國之大者’。”金萬勤告訴記者。
對于化工行業復雜的工業廢氣，現有處理技術如旋風、靜電和布袋除塵等，往往存在處理效率偏低、運行不穩定、資源回收利用率不高等問題。而和傳統氣體凈化技術相比，膜技術具有效率高、能耗低等特點，同時有望實現達標排放和資源回用。
在南京工業大學材料化學工程國家重點實驗室里，金萬勤向記者展示了這種膜層厚度不超過5微米的氣體凈化膜。“你看，管壁這層略有些發亮的就是膜層。”一根長約80厘米的陶瓷細管上均勻涂覆著有機膜材料，手感相比常規陶瓷更為光滑。氣體凈化膜材料從實驗室走向中試，團隊走過了十年時間。2014年開始，該技術產品正式步入市場，目前相關成果已在恒逸石化、中國石化、石藥集團等企業實現200余套工程應用。
“一張膜無法解決所有問題，這也給我們科研工作提出了更高的要求。”金萬勤說，下一步，團隊將繼續在提高氣體凈化膜材料分離性能及應用性上下苦功。“我們在有機-無機復合膜的基礎上進一步創新研發了一種厚度在100納米以內的混合基質膜，希望在未來1—2年里可以實現規模化制備。”
從廢棄物到水，
開辟清潔能源新道路
生物質能源是可再生清潔能源中唯一的含碳能源，已成為世界公認的零碳能源。南京林業大學新能源專業周建斌教授主持完成的“農林生物質廢棄物氣化供熱聯產電、炭、肥關鍵技術與產業化”項目，此次獲得2023年度國家科學技術進步獎二等獎。
“在我國，每年會產生大量的農林廢棄物，包括秸稈8.5億噸、稻殼0.4億噸，森林撫育剩余物等森林‘三剩物’數十億噸，這些都是生物質資源。”周建斌說。所謂“三廢變五寶”，就是將果殼類、木材類、秸稈類農林廢棄物通過自主創新研發的多氣多聯產氣化爐，經過限氧熱解的過程，生成熱燃氣用于發電、供熱、供暖。
20多年前的農林生物質炭化技術中，幾乎都采用土窯燒炭技術，環境污染大，勞動強度高，時間長、得率低。為解決這些問題，周建斌帶領團隊潛心研發連續的、規模化的竹炭制備技術，在國內外首次系統研究炭化溫度與竹炭各項理化性能的關系并推廣應用到企業。他們指導企業開發了300多種竹炭、竹醋液等環保和保健產品，并建成20多條竹炭示范生產線。
近年來，周建斌團隊在多地推廣建成以秸稈、稻殼、杏殼、木（竹）廢料等為原料的氣化多聯產工程多項并實現產業化。
科學家們對于清潔能源的探索，充滿創想與巧思，“水中捕電”也成為一種能源新途徑。南京航空航天大學航空學院郭萬林院士團隊完成的“基于固液界面力電耦合的水伏效應”此次榮獲國家自然科學獎二等獎。
在郭萬林看來，水伏是他們尋找的人類可持續發展新能力的“支點”，這個“支點”將撬起人類應對全球氣候變暖、利用太陽光熱的能力。
早在20世紀末，郭萬林敏銳地察覺到科學研究前沿即將邁入納米科技時代。于是，他牽頭在南京航空航天大學成立了納米科學研究所，成為國際上率先專注納米科學研究的科研機構之一。
2018年，團隊以“水伏技術的曙光”為題在《自然·納米技術》上發表相關成果，首次提出水伏效應這一新概念，“水伏學hydrovoltaics：從水獲電的新途徑”從此誕生。
團隊最初發現的水伏效應電信號極其微弱，必須用高靈敏的電表才能測出毫伏級的發電量。經過幾年的發展，在2019年團隊獲批國家重點研發計劃變革性技術項目資助的時候，他們已經實現了1伏、微安量級的發電量。
在該項目任務書中，他們提出五年內力爭達到“10V＠10mA”（電壓達10伏、電流達10毫安）的目標。如今，水伏能源技術被越來越多的人跟進研究，已發展成為國際學術研究的新興領域。團隊的成員們卻保持高度理性。“水伏學還有大量的基礎和技術問題沒有解決，我們要持續攻堅克難，引領水伏學的發展。”郭萬林院士這樣對記者說。
2024年6月26日《新華日報》第11版：https://newspaper.xhby.net/?act=article&aid=1342103&layountIndex=9&date=20240626&siteID=2&id=1
