发布时间 : 星期五 文章国家科技进步奖公示材料环境保护部华南环境科学研究所更新完毕开始阅读
公示内容
项目名称 推荐单位 稻田镉砷污染阻控关键技术与应用 广东省科学技术厅 李芳柏、黄道友、马义兵、林玉锁、刘晓文、李永涛、刘代欢、 完成人 刘传平、刘承帅、朱奇宏 广东省生态环境技术研究所 中国科学院亚热带农业生态研究所 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 完成单位 环境保护部南京环境科学研究所 环境保护部华南环境科学研究所 华南农业大学 永清环保股份有限公司 推荐单位意见： 我单位认真审阅了该成果提名材料，确认真实有效，相关栏目均符合填写要求。已经进行公示，无异议。 第一、该成果服务于国家需求，价值重大。针对我国土壤重金属污染最严重的稻田，历经十余年攻关，以稻米安全为切入点，率先提出了土壤-水稻一体化的镉砷污染阻控的新思路，创建了铁循环调控的镉砷同步钝化技术、硅/硒营养调控的生理阻隔技术，集成了两大核心技术与源头控制等的技术组合，实现了大面积应用。 第二、该成果属国内外重大技术创新，原创性得到高度认可。两大核心技术的国内外第一件发明专利均由第一完成人申请，形成的两个专利群的授权发明专利数据与质量均处于行业领先地位。特别是申请了国际发明专利15件，其中9件已经授权。 第三、核心技术的先进性得到高度认可。核心技术被多个国家土壤重金属污染治理工程采纳，研发的“降镉灵”等多个产品在全国性的技术比选中名列前茅；铁改性生物质炭产品获我国第一个标注了“适合于砷、镉污染水稻土”的土壤调理剂认证。 第四、成果价值得到了学术界与行业的高度认可。总体成果获得省级技术发明奖一等奖2项与科技进步奖一等奖1项共3项，面向全球的企业奖励：大北农科技奖环境工程奖(一等奖)1项，获国家专利奖银奖、优秀奖、广东省专利金奖共3项。 鉴于该成果具有重大的国家需要与技术价值，其原创性与先进性得到高度认可，特提名该成果为国家科学技术进步奖 二 等奖。 项目简介： 我国耕地土壤重(类)金属污染较严重，导致了突出的农产品质量安全问题，其中第一主粮稻米的重金属超标最为严重，以镉/砷超标为主。稻田特殊的干湿交替过程与大量碳氮养分输入等人类活动，加剧了重金属污染危害。因此，稻田重金属污染治理是亟待解决的重大国家需求。美、日、欧的工程修复模式虽实现了土壤污染治理功能，但长期中断农业生产，不适应我国中轻度污染为主的稻田土壤治理需求，人多地少的国情决定了必须边生产边治理。以酸碱中和、吸附固定为思路的传统技术，带来次生环境风险。该成果基于稻田地球化学特征，历经十余年攻关，率先提出了土壤-水稻一体化的镉砷污染阻控新思路，阐明了稻田养分循环驱动的污染阻控新原理，创建了低成本、高效率、环境友好的阻控技术，优化了技术应用条件，实现了大面积应用。对解决我国稻田重金属污染治理难题、保障农产品安全具有重大意义。取得如下技术创新： (1) 针对酸碱中和钝化等传统技术的次生环境风险，大量施铵态氮与尿素显著影响钝化效果，通过长期的基础研究，发现铁循环是调控镉/砷行为的枢纽，硝酸盐还原明显促进铁循环调控，首创了铁循环调控的稻田镉/砷钝化技术，实现了稻田镉/砷污染的高效率、环境友好治理。实际成效：根据上述新原则，研制了铁改性生物质炭“U盾”、铁改性腐殖质“土十调”、养分型钝化剂“袁先生1号”等三个新产品；稻米降镉49.4%，降无机砷35.7%；稻米镉≤0.35mg/kg时，达标率由50%提升至90%；稻米无机砷≤0.30mg/kg时，达标率由60%提升至95%；克服传统技术活化砷的缺陷，突破了其局限于单一重金属钝化的技术瓶颈，增加了土壤有机碳，改良了土壤结构。 (2) 针对水稻吸收转运镉的能力较强，发现硅与硒具有调控水稻镉代谢的功能，阐明了硅与硒抑制水稻根系吸收、韧皮部转运镉的生理机制；首创了硅与硒营养调控的生理阻隔技术，开拓了稻田镉砷污染治理的新途径。实际成效：研制了硅溶胶“降镉灵”、硒/硅复合“喷喷富”等两个新产品，优化了应用参数；稻米降镉33.7%-37.4%，稻米镉≤0.30mg/kg时，达标率由60%提升至90%。 (3) 针对中度污染稻田(稻米镉≤0.60mg/kg时)单项阻控技术难以实现稻米90%达标率的难题，根据土壤中镉/砷活性、水稻富集系数等关键参数，创建了以铁循环钝化技术与生理阻隔技术相结合为主，集成源头控制、水肥调控的阻控技术体系。大面积应用，中度污染稻米镉达标率由30%提高至90%。 共授权发明专利42件，其中美国、日本、印度等国际发明9件(7件PCT)。共发表论文143篇，其中SCI收录111篇。获省级科学技术奖一等奖共3项、中国专利银奖1项与优秀奖1项、大北农科技奖环境工程奖1项。产品获农业部认证；核心技术已经大规模推广应用，取得了显著的社会经济效益。培养了国家重大项目首席、国家杰青、国家青年拔尖人才共6人次。为实现我国中轻度污染稻田安全生产提供了有力的技术支撑。 客观评价： (一) 科技成果奖励 1. 总体成果获得省级科学技术奖一等奖共3项。技术发明奖一等奖2项：“红壤区农田镉砷污染阻控关键技术”获2016年度广东省技术发明一等奖；“镉铅污染农田原位钝化修复与安全生产技术体系创建及应用”获2014年度湖南省技术发明一等奖。科技进步一等奖1项：“广东省典型区域土壤环境质量与农产品安全研究”获2009年度广东省科学技术奖一等奖。 2. 总体成果获国家科技部批准设立的、面向全球的企业奖励1项。“镉砷污染稻田安全利用关键技术及产业化”获2018大北农科技奖环境工程奖。 3. 创新点1获国家专利奖银奖。核心专利1“一种铁基生物炭材料、其制备工艺以及其在土壤污染治理中的应用(201410538633.8) ”发明了一种具有特殊零价铁负载结构的生物质炭新材料、热处理还原制备新工艺、土壤镉/砷同步钝化新技术，研制了铁改性生物质炭钝化剂新产品，实现了大规模应用，获2018年度中国专利奖银奖 。 4. 创新点2获国家专利奖优秀奖与广东省专利奖金奖。核心专利3“一种可抑制水稻吸收重金属的稀土复合硅溶胶(200610036994.8) ”发明了一种弱酸性硅溶胶制备新工艺、稻田镉污染生理阻隔新技术，研制了“降镉灵”硅溶胶新产品，实现了大规模应用，获2016年度中国专利优秀奖、广东省专利金奖。 (二) 成果总体水平第三方评价与验收意见 1. 广东省科技厅组织了赵进才院士、陈勇院士领衔的鉴定委员会认为：“该系列发明为红壤区镉砷污染控制与农产品安全生产提供了新技术”；“率先实现了我国红壤区中轻度农田重金属污染的大面积治理，…，取得了显著的社会经济效应”；“…总体达到国际同类研究的先进水平，其中红壤镉砷复合污染同步阻控技术达到国际领先水平。” 2. 依托的国家杰出青年基金“红壤铁循环及其环境效应”(2011-2015)作为优秀项目入选基金委2015年度报告，全委200项杰青课题仅22项入选。 3. 科技部农业科技成果转化资金项目“新型环保叶面硅肥的生产技术与应用示范”，2012年完成生理阻隔技术整体应用。科技部评阅专家认为：“该项研究是一个十分优秀的、原创性强的重大科研成果，……”。 4. 863课题“珠江西北江流域重点防控区稻田土壤重金属污染控制技术与示范”(2012-2017)，科技部验收专家组认为：“…实现了稻田镉/砷同步阻控，具有低成本、高效率的优势，并在珠江西北江流域…推广应用，…”。 (三) 高层次人才培养 培养了国家杰青、国家重大项目首席科学家、国家青年拔尖人才共6人次：该成果获批国家十三五重大研发计划农田重金属污染治理项目群中基础研究、关键技术、应用示范项目共3个(“农田系统重金属迁移转化和安全阈值研究”、“农田重金属污染阻隔和钝化技术与材料研发”、珠三角镉砷和面源污染农田综合防治与修复技术示范)以及2015年国家科技支撑计划项目“重金属超标农田安全利用技术研究与示范”。 (四) 国内外权威专家对技术原理的创新性评价与认可 1. 应两个知名国际期刊邀请撰写铁循环钝化技术原理综述：受前国际土壤联合会主席Donald Sparks教授的邀请，在美国农学会权威期刊Advances in Agronomy撰写发表了题为“Iron redox cycling coupled to transformation and immobilization of heavy metals: Implications for paddy rice safety in the red soil of South China”；受欧洲微生物学会权威期刊FEMS Microbiology Ecology主编Max M. H?ggblom教授邀请，撰写“Microbially mediated nitrate-reducing Fe(II) oxidation under anoxic conditions” 2.应邀为国际权威期刊Environmental Pollution邀请，组织专刊[Environmental and Biogeochemical Behavior of Heavy Metals in Farmland Soils] 3. 硒/硅营养调控的生理阻控技术：发表在环境工程一区期刊Journal of Hazardous Materials (2009, 161, 1466-1472)的论文“Foliar application of two silica sols reduced cadmium accumulation in rice grains”已引起广泛关注，2010年加拿大土壤学家Sukhdev Malhi发表在Journal of The Science of Food and Agriculture的综述文章(2010, 90, 925-937)整段引用，充分肯定了其新颖性，认为叶面施硅降低稻米镉积累，更加经济高效(Foliar application of Si to reduce Cd accumulation in grain is a more effective and economical strategy, as compared to application of Si to the root)。 4. 应邀在国际学术会议作重金属污染控制口头报告12次，在国内作大会报告10次。特别是2016年在日本举行的国际地球化学大会(Goldschmidt)，以稻田铁循环为主题被邀请做了5个口头报告，引领国际稻田铁循环发展。