2021年度中国生态环境十大科技进展发布

6月5日是世界环境日，中国科学技术协会生态环境产学联合体组织发布了2021年度中国生态环境十大科技进展——卫星遥感碳核算、大气污染会如何影响人类健康、纳米材料在环境保护中能发挥什么作用、我国的生物多样性观测有什么新进展、如何高效控制农畜牧业氨排放污染、污泥全链条处理处置与资源化、中国旱区生态系统等热点研究入选。这些进展是由两院院士、联合体成员单位、高校和科研院所推荐，由15位院士组成评委会评议投票产生。它们都破解了哪些生态环境难题？记者一一解析。

一、国产超光谱卫星痕量气体遥感及应用

由中国科学技术大学、中国科学院合肥物质科学研究院、生态环境部卫星环境应用中心组成的项目团队围绕“痕量气体时空分布表征”关键科学问题，研制了我国分辨率最高的紫外-可见超光谱卫星载荷，研发了从超光谱卫星发射前定标、在轨定标到多组分痕量气体反演的完整遥感算法。数据结果被广泛应用于我国的大气污染防治工作，并成为生态环境部卫星环境应用中心大气环境遥感监测和分析的业务化标准产品。

●突破之处：在载荷关键部件遭到国际禁运的不利客观条件下，实现国产卫星多组分痕量气体反演精度达到国际同类最先进卫星的同等水平。

二、空气污染全组分暴露表征及健康效应机制

北京大学环境科学与工程学院、北京大学公共卫生学院针对科学、精准治理空气污染，聚焦从污染源到健康效应的证据链及因果关系，开发暴露组学技术识别关键危害组分，量化生物质燃烧源颗粒物的全球健康风险，揭示臭氧非均相氧化对室内污染的影响。

●突破之处：揭示空气污染显著影响脂质代谢，提出臭氧造成氨基酸代谢紊乱的原理，发现空气污染导致的新型健康结局；建立以“准实验”评价大气污染治理健康效益的新范式。

三、新型功能性工程纳米材料研发关键技术与环境应用

水污染治理关键新材料和技术创新突破是打好碧水保卫战的重要科技保障。中国环境科学研究院、广东省科学院生态环境与土壤研究所组成的研究团队以“纳米材料可控制备—原理与关键技术突破—工程示范应用”为主线，在可控制备和高效利用技术方面取得了突破，在制备原理、高效水处理技术应用和工程示范、推广等方面取得了重要进展。

●突破之处：实现了新型功能性工程纳米材料的自主研发、环境应用和工程示范的有机融合，为深入打好碧水保卫战提供科技支撑。

四、大气污染时空变化驱动力研究

清华大学地球系统科学系、清华大学环境学院研究研制了高分辨率大气污染时空变化近实时追踪数据集。定量了社会经济发展、能源环境政策、气象条件变化和人群脆弱性等4个方面共8项因素对PM2.5污染和健康风险的影响，揭示了近年来污染治理和能源结构转型措施对推动PM2.5浓度下降的决定性作用。

●突破之处：突破了大气污染多驱动因素解耦技术，解析了我国PM2.5污染长期变化趋势及主要驱动因素，成果支撑了国家清洁空气行动计划实施效果评估和冬奥会空气质量保障工作。

五、中国生物多样性观测网络的关键技术与标准体系

生态环境部南京环境科学研究所、中国科学院成都生物研究所、北京大学组成的团队建立了生物多样性观测网络设计的理论和方法以及观测技术、标准体系和信息管理平台。2021年，《自然》杂志对中国生物多样性观测网络进行专题报道，《中国的生物多样性保护》白皮书将该网络作为重要成果进行重点推介。项目成果已应用于《生物多样性公约》第十五次缔约方大会。

●突破之处：累计在全国31个省（自治区、直辖市）建立了749个观测样区、1.1万余条样线，涵盖森林、草地、荒漠、湿地、农田和城市等代表性生态系统。

六、农畜牧业氨排放污染高效控制技术

中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心、中国科学院生态环境研究中心、中国科学院南京土壤研究所等多个单位组成的科研团队，针对农畜牧业氨减排的技术与模式瓶颈，提出了氨减排理论框架；实现了密闭堆肥反应器等设备的产业化；创建了以目标为导向的分步式氨减排模式。集成了全国可复制的县域畜牧业全链条氨减排“射阳模式”和农牧双循环氨减排“南小吾模式”。

●突破之处：编制了我国高精度动态氨排放清单，建立了氨排放评估与预警平台；为我国氨减排提供了创新的技术路径、可落地的技术方案和可复制的运行模式。

七、卫星遥感碳核算系统和中国碳卫星全球高精度碳产品

中国碳卫星TanSat，是我国首颗、国际第三颗温室气体监测卫星。中国科学院大气物理研究所团队，自主研发了碳反演数据分析系统IAPCAS。反演获取了TanSat全球XCO2数据，精度达国际先进水平，被列入欧空局第三方卫星计划；研究我国碳通量时空格局，揭示了我国陆地生态系统碳汇的巨大潜力；计算获得了首个通量产品，降低不确定性30%~50%。

●突破之处：为基于我国碳卫星研究碳排放、碳汇等碳中和重大科学问题奠定基础，利用该系统设计论证我国下一代碳卫星。

八、大气重污染硫酸盐快速形成的化学原理

硫酸盐是颗粒物的重要组分，对我国北方冬季重污染形成起到重要作用。中科院化学所与北京大学等国内多家单位合作，首次揭示二氧化硫气溶胶表界面锰催化反应主导重污染硫酸盐的快速生成，北方冬季低温、高湿、高离子强度等会使表界面化学生成速率相比传统反应高2至3个量级。结合外场观测和区域数值模式，发现新机制可解释超过九成的硫酸盐生成。

●突破之处：首次揭示北方冬季大气重污染硫酸盐快速形成的化学原理，为我国推进清洁能源使用和区域联防联控等提供科学依据，也为其他国家空气污染控制提供借鉴。

九、污泥全链条处理处置与资源化关键技术及工程应用

围绕我国污泥处理处置难题，同济大学等单位组成的项目团队突破了适合我国泥质特征的污泥处理关键技术和装备；编制了覆盖我国污泥处理处置主流技术路线的工艺包，发布了污泥处理处置与资源化系列标准、指南、规程。

●突破之处：建成了北京、上海两大全链条综合示范区，初步构建了我国污泥处理处置与资源化技术标准体系，为我国污泥处理处置高质量发展打下了坚实基础。

十、中国旱区生态系统结构与功能随环境梯度的变化规律及其调控机制

兰州大学团队建立了调控植物生物量分配规律的一般性理论模型；揭示了不同环境下植物根茎叶生物量与元素含量等功能性状的变化规律。解析了我国旱区不同生活型植物多样性的时空动态格局及其形成机制；提出并验证了环境胁迫—植物与微生物多样性—生态系统功能关系互作原理及其转变机制的理论假说。

●突破之处：在对我国旱区生态系统进行8年大规模野外调查基础上，揭示了中国旱区生态系统结构与功能随环境梯度的变化规律及调控机制。

记者詹媛