2023年度中國生態環境十大科技進展

2023年度中國生態環境十大科技進展是由兩院院士、聯合體成員單位、高校和科研院所推薦，由13位院士組成評審會評議投票產生。

2024年6月5日，中國科協生態環境產學聯合體在北京發布2023年度中國生態環境十大科技進展。

基本介紹

• 中文名：2023年度中國生態環境十大科技進展
• 發布單位：中國科協生態環境產學聯合體

發展歷史

2024年6月5日，中國科協生態環境產學聯合體在北京發布2023年度中國生態環境十大科技進展，包括：中國水質基準理論與技術體系構建、全球極端野火生消機制與氣候環境效應、植物群落功能性狀及其對生態系統生產力調控機制研究、長江模擬器研發及其套用、船舶清潔低碳關鍵技術及套用、農林廢棄物綠色循環“三碳”技術模式、大氣活性氮國產化高精度線上分析儀研製及套用、基於食物鏈的植被修復增效方案、鋼鐵行業重點工序煙氣多功能耦合超低排放技術集成與套用、陸海水域藻華與微小有害生物高效綠色防控新技術裝備及工程套用。

十大進展

一、中國水質基準理論與技術體系構建

　　水質基準是制修訂水環境標準、實施差異化管理及進行風險防控的科學依據，是國家水環境保護工作的基石、尺度與根本。項目以“理論方法創新-關鍵技術突破-管理與套用實踐”為主線，建立了適合中國國情的水質基準理論方法學，突破了水質基準制定和基礎數據獲取系列關鍵技術，成果上升為系列國家標準並首次發布水質基準閾值，形成環境基準管理基本制度並推廣套用，提升了中國環境管理和政策標準的有效性、科學性和規範性。

二、全球極端野火生消機制與氣候環境效應

　　項目團隊通過自主研製全球野火排放近實時量化追蹤系統，釐清了全球野火碳排放時空動態變化格局，揭示了北半球中高緯地區野火排放增加的驅動因素。項目揭示了野火在天氣尺度發生、發展和消亡的複雜理化機制與關鍵控制過程，發現極端野火排放氣溶膠的輻射效應可顯著增強全球不同沿海地區極端野火事件。指出北極加速變暖背景下北半球中高緯地區極端野火可能持續增加，削弱碳匯功能並加劇全球變暖，形成氣候變化-野火碳排放正反饋。

三、植物群落功能性狀及其對生態系統生產力調控機制研究

　　如何融入植物功能性狀準確預測生態系統生產力的時空變異，是當前國際研究熱點和難點。本研究發展了“植物群落功能性狀二維特徵”並引入了經典“發動機功率輸出模式”，原創性地建立了基於植物群落功能性狀的生態系統生產力預測理論框架（TBP），多項案例研究從樣地-區域-全球尺度、從單性狀-生產力和多種性狀-生態系統多功能等不同角度，均證明了新理論框架的高預測能力和科學性。TBP以群落功能性狀為核心，開拓了“光量子傳遞模式”和“分層光能利用率模式”外的第三種生產力預測模式，具有能整合多源數據與高新遙感數據的能力，為生態系統碳氮循環調控機理研究提供了新途徑、為新一代生態機理過程模型開發奠定理論基礎。

四、長江模擬器研發及其套用

　　長江模擬器是指以長江流域為對象，以流域水循環為紐帶，將自然過程與人文過程相耦合而研發的流域模擬系統及科學裝置。長江流域模擬器強調長江上、中、下游以及湖庫－岸線－城市群的互聯互動，強調長江洪水防禦、水力發電與水生生物保護等的聯合調度，強調長江流域保護與發展的協調，具有“監測—模擬—評估—預警—決策—調控”一體化功能。長江模擬器部分成果已套用於生態環境部、水利部、自然資源部、應急管理部、三峽集團、重慶市政府和武漢市政府等國家部委和政府部門。長江模擬器研發為長江大保護和長江經濟帶高質量綠色發展提供了重要科技支撐。

五、船舶清潔低碳關鍵技術及套用

　　船舶排放的污染物和二氧化碳是造成沿海地區和港口城市大氣環境問題的重要原因。高翔院士領銜的聯合攻關團隊攻克了船舶尾氣高效淨化、高效碳減排等關鍵技術，研發了船舶碳污高效協同治理技術系統，排放指標顯著優於國際海事組織法規要求。成果獲中、美、英等全球九大船級社認證，2023年以來在瑞士地中海、加拿大塞斯班等國際知名航運公司的496艘船舶上實現規模化推廣，推動了船舶清潔低碳技術發展，為實現中國成為世界船舶製造強國和綠色航運強國提供了關鍵科技支撐。

六、農林廢棄物綠色循環“三碳”技術模式

　　針對廢棄物腐解碳轉化慢與還田效率低的瓶頸，構建農林廢棄物綠色循環“三碳”技術模式。

　　創建了廢棄物“微環境調控法”定向保碳腐解技術，還田土壤定量增碳培肥技術，區域適配型農田耦合生態低碳技術模式。該技術模式成為農業農村部退化耕地治理主推模式，成果在密雲水源保護區建立示範工程，使密雲黑山寺村成為中國首個聯合國可持續發展示範村；技術模式得到18屆水資源大會瀾湄國家專家高度評價，以及聯合國開發計畫署相關部門採納。

七、大氣活性氮國產化高精度線上分析儀研製及套用

　　活性氮在對流層大氣化學中發揮著核心樞紐作用，是PM2.5和O3形成的關鍵驅動力。然而，目前中國大氣活性氮測量儀主要依賴進口且存在“水土不服”問題。為此，項目團隊自主研發了CH3C(O)OONO2（PAN）、NOx、HONO和NO3/N2O5線上分析儀，比對測試結果表明其性能指標和自動化程度達到或部分優於國際同類分析儀水平；基於上述儀器，探明了中國典型城市、農村及高原地區大氣活性氮的濃度水平、未知來源及其環境影響, 為大氣污染防治提供了技術支撐和理論依據。

八、基於食物鏈的植被修復增效方案

　　高效推進生態修復對實現人與自然和諧共生具有重要意義。復旦大學賀強團隊圍繞植被修復開展了系統研究，揭示了食物鏈多營養級動物對植被及其生態功能恢復的調控作用，構建了基於食物鏈的植被修復增效方案。研究成果於2023年以封面論文形式發表於Science等期刊，推動了植被修復從側重環境脅迫治理、樹種/草種選育向整合食物鏈等關鍵生態系統過程的綜合調控拓展，可為國家生態修復的綜合施策提供科學支撐。

九、鋼鐵行業重點工序煙氣多功能耦合超低排放技術集成與套用

　　鋼鐵行業面臨高污染物排放和環境有限承載力之間的矛盾，超低排放改造成為其綠色發展的關鍵。研究團隊攻克了常規減排技術簡單疊加帶來的能耗高、能效低、副產物利用率低等難題，開發了適用於鋼鐵行業複雜煙氣的污染物深度淨化、能源高效利用與副產物資源化的多功能耦合體系，達到國內外同類技術的先進水平。研究成果的規模化套用大幅降低了中國大氣污染物排放量，顯著改善了環境空氣品質，為美麗中國建設做出了積極貢獻。

十、陸海水域藻華與微小有害生物高效綠色防控新技術裝備及工程套用

　　當前中國陸海水域藻華與微小有害生物災害嚴重威脅了海洋生態系統安全，每年造成的經濟損失上千億元。本項目在大氣壓強電離放電羥基自由基（•OH）生成理論、技術/裝備方面取得了原始創新成果，創建了•OH高效綠色防控理論與工程技術體系，實現了流域藻華、海水養殖動物寄生蟲病和海洋赤潮災害防控的工程科技創新，在福建省九龍江流域-近岸海域和天津市海河流域-近岸海域工程套用，大幅減少陸源營養物質輸入到台灣海峽和渤海海域，為中國“陸海統籌”海洋生態環境保護提供了成功範例，為加快建設海洋強國做出了重要貢獻。