交汇点讯 6月24日，2023年度国家科学技术奖揭晓，江苏共有39项通用项目获奖。梳理本次获奖项目，我们不仅能发现科学家对于人类赖以生存的环境的积极探索，更能看到他们对探索可持续发展路径的深切关注。
从探索地球生命与环境的演变，到调查我国的土壤资源；从发明高效的气体净化技术，到从农林废弃物、水中找“能源”……江苏科学家们正以科技创新推动可持续发展，为应对全球气候变化和环境治理贡献智慧和力量。
图/视觉中国
探索脚下大地的奥秘
启迪可持续发展之路
生命起源与演化是人类永恒的主题。中国科学院院士、南京大学地球科学与工程学院教授沈树忠领衔的项目“泛大陆关键转折期生物与环境演化”获得国家自然科学奖二等奖。该项目自2011年起，历时10年，旨在精准刻画关键转折期地球生命与环境的演化过程，开启探寻地球历史进程的新窗口。
地球40多亿年的演化历程复杂而漫长，许多地质事件难以分辨。沈树忠团队通过野外考察获取第一手资料，从2006年开始，将全国各地各类文献中搜集的20多万化石信息全部录入数据库。
10年间，团队取得了丰硕的成果。团队建立了晚古生代高分辨率地层框架，为卡定泛大陆关键转折期生物与环境演变和重大事件发生的过程提供了精细的时间标尺。“人们普遍关心全球变暖后，地球环境和生物多样性会受到什么影响，但人类可直接观测的时间尺度实在太短，所以我们是很难对此进行准确预测的。”沈树忠表示，如果我们能清楚了解40多亿年以来地球发生了哪些快速变冷变暖的大事件，生物又如何响应，这对我们认识和理解当今地球的生物多样性与全球气候变化之间的关系，以及未来发展趋势都具有重要启示意义。
沈树忠团队的研究从地球的历史中发掘应对气候变化的启示，而此次获国家科学技术进步奖二等奖的“中国土系志与高精度土壤信息网格构建及应用”项目，则通过对我们今天脚下土壤的调查，为土壤的合理利用和管理提供了科学依据。
“江苏、黑龙江、海南的土壤都不同，某块土壤适合种植什么作物，需要多少的肥料、怎样的灌溉系统，这些都跟土壤的类型、性质是高度相关的，在利用管理的时候，就需要进行分区分类。”项目主要完成人中国科学院南京土壤研究所张甘霖研究员说。
2008年，科技部科技基础性工作专项“我国土系调查与《中国土系志》编制”项目启动。此后的十多年，张甘霖研究员牵头组织全国26家科研院校400多人的科研队伍开展了土壤基层分类调查研究。团队共调查了5696个典型土壤剖面，鉴别了覆盖全境的典型土系4351个，最终建立了我国土壤系统分类基层分类单元土系及土系数据库。
我国面积广大，对于土壤的调查无法穷尽每一寸土地，在构建土壤信息时就需要引入预测功能。张甘霖团队发明了土壤三维空间变异刻画与环境协变量优选新算法，以及高精度数字土壤制图模型，首次构建了我国90m分辨率高精度国家土壤信息网格。基于土壤信息网格的相关应用服务不仅成为农业农村部门、土地管理部门、林草部门制定决策的数据基础，更是已经向大众开放，服务智慧农业。
打好“蓝天保卫战”
以科技保障人民生命健康
随着工业化进程的不断推进，大气污染问题日益凸显。“十二五”以来，国家发布了系列大气污染防治计划，空气质量明显改善，pm2.5逐年下降，但现有空气质量与发达国家控制标准还有较大差距，其中一个重要因素是空气中的挥发性有机化合物（voc）和超细粉尘尚未得到有效控制。
南京工业大学材料化学工程国家重点实验室、化工学院金万勤教授主持完成的“气体净化膜材料的创制及应用”项目，此次荣获2023年度国家科学技术进步奖二等奖。“发展高效节能的气体净化与回收技术，是当前大气污染治理领域亟待解决的关键问题，也是我们科技工作者必须肩负起的‘国之大者’。”金万勤告诉记者。
对于化工行业复杂的工业废气，现有处理技术如旋风、静电和布袋除尘等，往往存在处理效率偏低、运行不稳定、资源回收利用率不高等问题。而和传统气体净化技术相比，膜技术具有效率高、能耗低等特点，同时有望实现达标排放和资源回用。
在南京工业大学材料化学工程国家重点实验室里，金万勤向记者展示了这种膜层厚度不超过5微米的气体净化膜。“你看，管壁这层略有些发亮的就是膜层。”一根长约80厘米的陶瓷细管上均匀涂覆着有机膜材料，手感相比常规陶瓷更为光滑。气体净化膜材料从实验室走向中试，团队走过了十年时间。2014年开始，该技术产品正式步入市场，目前相关成果已在恒逸石化、中国石化、石药集团等企业实现200余套工程应用。
“一张膜无法解决所有问题，这也给我们科研工作提出了更高的要求。”金万勤说，下一步，团队将继续在提高气体净化膜材料分离性能及应用性上下苦功。“我们在有机－无机复合膜的基础上进一步创新研发了一种厚度在100纳米以内的混合基质膜，希望在未来1—2年里可以实现规模化制备。”
从废弃物到水
开辟清洁能源新道路
生物质能源是可再生清洁能源中唯一的含碳能源，已成为世界公认的零碳能源。南京林业大学新能源专业周建斌教授主持完成的“农林生物质废弃物气化供热联产电、炭、肥关键技术与产业化”项目，此次获得2023年度国家科学技术进步奖二等奖。
“在我国，每年会产生大量的农林废弃物，包括秸秆8.5亿吨、稻壳0.4亿吨，森林抚育剩余物等森林‘三剩物’数十亿吨，这些都是生物质资源。”周建斌说。所谓“三废变五宝”，就是将果壳类、木材类、秸秆类农林废弃物通过自主创新研发的多气多联产气化炉，经过限氧热解的过程，生成热燃气用于发电、供热、供暖。
20多年前的农林生物质炭化技术中，几乎都采用土窑烧炭技术，环境污染大，劳动强度高，时间长、得率低。为解决这些问题，周建斌带领团队潜心研发连续的、规模化的竹炭制备技术，在国内外首次系统研究炭化温度与竹炭各项理化性能的关系并推广应用到企业。他们指导企业开发了300多种竹炭、竹醋液等环保和保健产品，并建成20多条竹炭示范生产线。
近年来，周建斌团队在多地推广建成以秸秆、稻壳、杏壳、木（竹）废料等为原料的气化多联产工程多项并实现产业化。
科学家们对于清洁能源的探索，充满创想与巧思，“水中捕电”也成为一种能源新途径。南京航空航天大学航空学院郭万林院士团队完成的“基于固液界面力电耦合的水伏效应”此次荣获国家自然科学奖二等奖。
在郭万林看来，水伏是他们寻找的人类可持续发展新能力的“支点”，这个“支点”将撬起人类应对全球气候变暖、利用太阳光热的能力。
早在20世纪末，郭万林敏锐地察觉到科学研究前沿即将迈入纳米科技时代。于是，他牵头在南京航空航天大学成立了纳米科学研究所，成为国际上率先专注纳米科学研究的科研机构之一。
2018年，团队以“水伏技术的曙光”为题在《自然·纳米技术》上发表相关成果，首次提出水伏效应这一新概念，“水伏学hydrovoltaics：从水获电的新途径”从此诞生。
团队最初发现的水伏效应电信号极其微弱，必须用高灵敏的电表才能测出毫伏级的发电量。经过几年的发展，在2019年团队获批国家重点研发计划变革性技术项目资助的时候，他们已经实现了1伏、微安量级的发电量。
在该项目任务书中，他们提出五年内力争达到“10v＠10ma”（电压达10伏、电流达10毫安）的目标。如今，水伏能源技术被越来越多的人跟进研究，已发展成为国际学术研究的新兴领域。团队的成员们却保持高度理性。“水伏学还有大量的基础和技术问题没有解决，我们要持续攻坚克难，引领水伏学的发展。”郭万林院士这样对记者说。