面向国民经济主战场丨中国科学院改革开放四十年40项标志性重大科技成果(三)

2019年2月9日15:26:31面向国民经济主战场丨中国科学院改革开放四十年40项标志性重大科技成果(三)已关闭评论 28 views

面向国民经济主战场丨中国科学院改革开放四十年40项标志性重大科技成果(三)

40项标志性重大科技成果,是《改革开放先锋 创新发展引擎——中国科学院改革开放四十年》编委会以“三个面向”为线索,组织中科院机关有关部门在系统梳理改革开放40年来中科院广大科研人员取得的众多重要科技成果的基础上,经综合凝练归纳提出的具有代表性的重大科技成果。

在这40项标志性重大科技成果中,面向世界科技前沿的15项重大科技成果包括高温超导体研究、拓扑物态领域系列研究、粒子物理与核物理研究等;面向国家重大需求的15项重大科技成果包括载人航天与探月工程的科学与应用、北斗卫星导航系统系列卫星研制、空间科学实验系列卫星等;面向国民经济主战场的10项重大科技成果包括黄淮海科技会战和渤海粮仓科技示范工程、煤炭清洁高效利用核心技术和工业示范、非线性光学晶体研究及装备研制等。 

面向国民经济主战场(10 项)

31 黄淮海科技会战和渤海粮仓科技示范工程

20 世纪 70—80 年代,中科院组织院内外众多科研单位和上千名科技工作者,在京津冀鲁豫皖苏等五省二市,针对旱、涝、盐碱等多种自然灾害造成粮食产量长期低而不稳等情况,创建了黄淮海平原中低产地区农业综合治理模式,经过 20 余年的科技攻关与生产实践,改造中低产田 1 378 万亩,使粮食亩产由 194 公斤上升到 1 000 公斤,农业生态环境、农业生产条件得到极大改善,农民生活水平明显提高。“黄淮海平原中低产地区综合治理的研究与开发”获 1993 年度国家科学技术进步奖特等奖。

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《人民日报》报道农业科技“黄淮海战役”

在此基础上,2013 年,中科院与科技部联合冀鲁辽津等省市,启动实施了“渤海粮仓科技示范工程”,针对环渤海低平原区淡水资源匮乏、盐碱荒地制约粮食生产和现代农业发展问题,重点突破土、肥、水、种等关键技术,集成构建不同类型区粮食增产技术体系,建立规模化示范区,取得一系列重大进展和成果。2013—2017 年累计推广 8 016 万亩,实现增粮 105 亿公斤,节水 43 亿立方米;预计到 2020 年,实现年增产 50 亿公斤。

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“渤海粮仓”科技示范工程

在黄淮海平原中低产地区农业综合治理和渤海粮仓科技示范工程中,中科院作为组织者和先锋队发挥了重要的核心骨干和引领示范作用,为提升我国现代农业科技水平、保障国家粮食安全作出了重大贡献。

32 煤炭清洁高效利用核心技术和工业示范

面向国民经济主战场丨中国科学院改革开放四十年40项标志性重大科技成果(三)

神华宁煤400万吨/ 年煤制油工业示范装置

山西煤化所自主研发了高温铁基浆态床煤炭间接液化技术,关键技术指标国际领先,获 2005 年中国科学院杰出科技成就奖。以该技术为核心建设的首批 3 个百万吨级产业化示范项目取得了重大进展,神华宁煤 400 万吨/年和内蒙古伊泰杭锦旗 100 万吨/年煤炭间接液化项目已分别成功地实现了满负荷和超负荷运行;山西潞安100万吨/年煤炭间接液化示范项目也已投产出油,正在向满负荷运行迈进。该技术成功实现规模化工业示范和推广应用,标志着我国掌握了世界领先的百万吨级煤炭间接液化工程的工业核心技术。

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神华包头60万吨/ 年甲醇制取低碳烯烃工业装置

大连化物所开发出具有自主知识产权的甲醇制取低碳烯烃(DMTO)成套工业化技术,甲醇转化率近 100%,低碳烯烃选择性达 90%,处于世界领先水平。2010 年 8 月 8 日,应用该技术的世界首套 180 万吨煤基甲醇制 60 万吨烯烃工业装置(神华包头)开车成功,实现了世界上煤制烯烃工业化零的突破。获 2011 年度中国科学院杰出科技成就奖、2014 年度国家技术发明奖一等奖。截至 2017 年年底,DMTO 技术已许可 24 套装置,烯烃产能 1 388 万吨/年(约占全国 1/3);投产运行 12 套装置,烯烃产能 646 万吨/年。该所煤经二甲醚羰基化制乙醇(DMTE)技术于 2017 年 1 月在陕西延长成功进行了10 万吨/年工业示范,该技术还可利用炼焦厂或钢厂尾气生产无水乙醇。

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陕西延长10 万吨/ 年煤制乙醇工业示范装置

2016 年,大连化物所突破了 90 多年来煤化工领域高水耗、高能耗的水煤气变换模式,开创了煤基合成气一步高效生产烯烃新路线,从原理上创立了一条低耗水的煤转化新途径。

2008 年,福建物构所世界首创万吨级一氧化碳气相催化合成草酸酯和草酸酯催化加氢合成乙二醇(煤制乙二醇)成套技术,在内蒙古通辽市成功实现了世界首套 20 万吨/年煤制乙二醇工业示范装置,改变了我国乙二醇原料长期依赖进口的局面,获 2009 年度中国科学院杰出科技成就奖。已技术许可 6 套装置并建成投产运行,形成 120 万吨产能。

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煤基合成气直接转化制低碳烯烃

煤炭清洁高效利用核心技术和工业示范,提升了我国新型煤化工领域的研究水平,突破了一批战略性关键技术,在若干方向上占据了国际技术制高点,为企业转型、产业升级和战略性新兴产业发展提供了关键技术支撑,对我国发挥煤炭资源优势、缓解石油资源紧张局面、保障能源安全、保护生态环境具有重要战略意义。

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内蒙古通辽20 万吨/ 年煤制乙二醇工业示范装置

33 非线性光学晶体研究及装备研制

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β–BaB2O4晶体

福建物构所相继于 1979 年和 1986 年发明出新型非线性光学晶体——低温相偏硼酸锂(β–BaB2O4,简称BBO)和三硼酸锂(LiB3O5,简称 LBO)。BBO 是世界上第一个具有实用价值的紫外非线性光学晶体,LBO 是可见与紫外光区频率变换特别是大功率器件应用的首选晶体,在科学研究以及精密加工、信息通信、医疗、半导体等行业具有广阔应用空间。LBO 获 1991 年度国家技术发明奖一等奖。BBO 与 LBO 晶体材料及元器件研制打破了国外垄断,以该技术为核心孵化出的福晶科技公司,长期保持全球最大非线性光学晶体和激光晶体制造商地位。

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LiB3O5晶体

理化所经过 20 余年的努力,在深紫外非线性光学晶体及激光技术方面实现突破,在国际上率先突破非线性光学晶体 KBBF(KBe2BO3F2)大尺寸生长技术和精密化、实用化深紫外全固态激光技术,研制出多个系列的实用化、精密化深紫外全固态激光源,并与物理所、大连化物所、半导体所等单位合作研制成功一系列国际首创/领先的深紫外激光前沿科学装备,构建了“晶体—光源—装备—科研—产业化”的完整创新链,标志着我国成为世界上唯一能够制造实用化、精密化深紫外固态激光器的国家。

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177.3 纳米固定波长深紫外全固态激光源

1984 年,金属所在钛镍钒急冷合金中发现具有 5 次对称的二十面体准晶,有力地论证了准晶的存在,打破了固体材料传统的晶体和非晶体分类标准,为物质微观结构及材料研究打开了全新的研究领域。获 1987 年度国家自然科学奖一等奖。该成果及后续有关研究工作为推动航空航天准晶热障涂层、太阳能选择性吸收薄膜、准晶复合材料、准晶热电材料等新材料研发及应用积累了理论基础。

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Ti-Ni 准晶相的高分辨电子显微镜图

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Ti-Ni 准晶相五次对称衍射图

34 干细胞与再生医学研究

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从iPS 细胞发育而成的小鼠

2009 年,动物所以合作方式,首次利用诱导性多能干细胞(iPS 细胞),通过四倍体囊胚注射得到存活并具有繁殖能力的小鼠,在世界上第一次证明了 iPS 细胞的全能性,为进一步研究 iPS 技术在干细胞、发育生物学和再生医学领域的应用提供了技术平台。获 2013 年度中国科学院杰出科技成就奖。此后,该所还率先建立哺乳动物孤雄和孤雌单倍体胚胎干细胞系,并形成具有国际优势的功能基因筛选和研究的技术体系;发现孤雌单倍体干细胞经过基因组印记修饰后可以替代精子,建立了“同性生殖”新方法等。

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世界首次利用经HLA 配型的人胚干细胞分化细胞治疗帕金森病

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世界首次利用经HLA 配型的人胚干细胞分化细胞治疗和年龄相关性黄斑变性

2012 年,广州生物院用尿液上皮细胞诱导产生神经干细胞,为神经类疾病的治疗提供了新途径。

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利用患者尿液细胞获得可移植的神经干细胞

2016 年,分子细胞科学卓越创新中心成功利用转分化技术构建肝细胞,开发出新型生物人工肝,治疗并挽救 10 多例肝衰竭病患,并实现产业转化。

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生物人工肝反应器

遗传发育所于 2015 年起利用神经再生胶原支架结合细胞移植治疗脊髓损伤获得良好效果;2013—2018 年利用干细胞结合胶原支架材料治疗子宫内膜损伤和卵巢早衰获得成功,有望成为女性生殖系统疾病的有效疗法。

面向国民经济主战场丨中国科学院改革开放四十年40项标志性重大科技成果(三)

引导脊髓损伤再生智能生物材料转化

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干细胞治疗卵巢早衰临床研究诞生首位健康婴儿

35 新药创制

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丹参多酚酸盐药物

上海药物所创新性地研制出丹参多酚酸盐及其粉针剂,于 2005 年 5 月获得新药证书和生产批件,被中国制药行业评为最具市场竞争力医药品种。2006 年投产以来,累计销售收入超过 200 亿元,惠及 1 500 万名以上患者,对我国中药现代化具有示范带动作用。获 2013 年度中国科学院杰出科技成就奖。

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盐酸安妥沙星片

2009 年,上海药物所历时 10 余年自主研发出我国第一个具有自主知识产权的国家一类氟喹诺酮类抗菌新药——盐酸安妥沙星,显著提高了抗菌活性和代谢性质,打破了我国长期依靠仿制药的局面。

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地奥心血康胶囊

经过 20 多年的努力,2018 年 7 月 17日,上海药物所合作研发的甘露寡糖二酸(GV-971)完成临床三期试验,治愈效果明显,标志着我国具有自主知识产权的治疗阿尔茨海默病新药取得重大突破。GV-971 新颖的作用模式与独特的多靶作用特征,颠覆了世界医学界对阿尔茨海默病发病机理的传统认识,为阿尔茨海默病药物研发开辟了新路径。

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甘露寡糖二酸(GV-971)胶囊

1986 年,成都生物所研制出预防和治疗冠心病、心绞痛的纯中药制剂——地奥心血康。1988 年被列为国家级新药。依托该成果创办的中科院成都地奥制药集团有限公司是首届全国高新技术百强企业之一。2012 年 3 月 14 日,地奥心血康胶囊在荷兰上市,成为我国首个在欧盟注册上市的具有自主知识产权的治疗性药品。

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肿瘤免疫靶向小分子抑制剂

2014 年,上海有机所研发出肿瘤免疫靶向小分子抑制剂(IDO)——吲哚胺 2,3 -双加氧酶,可用于治疗前列腺癌、胰腺癌、乳腺癌、胃癌等多种肿瘤疾病。2017 年 9 月,以 4.57 亿美元向国内生物制药企业转让许可。

36 远缘杂交与分子育种研究

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“科农199”

遗传发育所历经 50 多年不懈努力,通过系统的远缘杂交研究,培育出小麦与偃麦草远缘杂交的“小偃”系列小麦新品种,为小麦染色体工程育种开辟了一条新途径。其中“小偃 6号”不仅推广面积大、时间长,又是我国小麦育种最重要的骨干亲本之一,已衍生出高产优质小麦品种 80 余个。该所 2006 年通过国家审定的小麦品种“科农 199”,成为黄淮麦区的主栽品种之一。

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“中科804”

该所经过 10 余年攻关,综合运用基因组学、计算生物学、系统生物学、合成生物学等手段,创建新一代水稻超级品种培育的系统解决方案和育种新技术。在理论上深度解析了水稻耐寒性、杂种优势、广谱抗病与产量平衡等方面的分子机制;培育出适应东北稻区和长江中下游稻区等多个不同生态区的水稻模块新品种,如“中科 804”“中科 902”“嘉优中科”系列等,实现了水稻优质高产多抗的协同改良。该成果标志着我国初步建立起分子模块育种技术新体系,在现代育种理论研究和新一代设计型品种培育方面走在世界前列,是继农业“绿色革命”和杂交水稻后的第三次重大突破。获 2013 年度中国科学院杰出科技成就奖、2017 年度国家自然科学奖一等奖。

37 海洋生态牧场研究与示范

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海洋生态牧场示意图

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海湾扇贝养殖

针对我国近海渔业资源严重衰退、海洋生态环境严重恶化等突出问题,海洋所从 20 世纪 70 年代开始,提出在近岸海域实施“海洋农牧化”的创新思路,在山东胶州湾和广东大亚湾进行了试验示范,重点围绕鱼类、对虾、海参、贝类、藻类等优势水产经济种类,开展优质新种质创制与健康养殖技术研发,建立海湾型、岛礁型等可复制、可推广的海洋生态牧场模式,为实现渔民增收、渔业增效、产业升级提供技术和装备支撑。其中,“海湾扇贝引种、育苗、养殖研究及应用”获 1990 年度国家科学技术进步奖一等奖。

在此基础上,该所持续创新海洋生态环境构建关键技术与设施,制定了海洋生态牧场建设标准,实现了海洋生态环境从局部修复到系统构建的发展、生物资源从生产型修复到生态型修复的发展、资源环境从单一监测评价到综合预警预报的发展。2015—2017 年,在大连、唐山、烟台、日照等地建设了 5 个海洋生态牧场示范区,应用示范推广面积达 45.6 万亩,生态环境显著改善,生态系统更趋稳定,核心区多保持在一类水质,经济生物种类增加 29%—46%,资源量增加 2 倍以上,渔户平均年收入由 5 万元提高到 11 万元,经济效益突破 55 亿元,推动了海洋渔业的技术革新、产业升级和可持续发展。

38 科技救灾

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北川县唐家山滑坡堰塞湖动态变化遥感监测图

长期以来,中科院秉持创新为民、科技报国理念,积极发挥科技和人才优势,开展地震、洪涝、滑坡、泥石流、干旱、沙尘暴、火灾、赤潮等自然灾害遥感监测和防治技术研发,提出一系列防灾减灾理论与方法,研制出一批救灾急需的高端设备,发挥了重要科技支撑作用,为国家和区域防灾救灾重大决策提供了科学、及时的智库支持,为保障人民生命财产安全作出了积极贡献。

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国家汶川地震灾后重建规划区重建条件适宜性评价图

在 2008 年四川汶川地震、2010 年青海玉树地震和甘肃舟曲泥石流灾害、2013 年四川雅安地震、2014 年云南鲁甸地震等灾害中,遥感地球所、成都山地所、地理资源所、上海微系统所、心理所等 20 多家单位,利用卫星和航空遥感监测技术、无人机等灾害监测装备、应急能源、无线应急通信设备、搜救机器人、地理信息数据和演示系统、防病防疫、低成本医疗、应急饮水设备、心理救助、资源环境承载能力评价等方面的科技积累和技术人才优势,在应急救灾、灾害排查、次生灾害防治、灾后恢复重建等方面,提供了重要的技术支撑保障和决策咨询服务。

39 中国生态系统研究网络

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中国生态系统研究网络

1988 年以来,中科院整合有关研究所野外观测研究站,建立了中国生态系统研究网络(CERN),旨在通过对全国不同区域和不同类型生态系统的长期监测与试验,结合遥感与模型模拟等方法,研究我国生态系统的结构与功能、过程与格局的变化规律,开展生态系统优化管理与示范,提高我国生态学及相关学科研究水平,为我国生态与环境保护、资源合理利用和国家可持续发展及应对全球变化等提供长期、系统的科学数据和决策依据。

经过 30 年建设发展,CERN 已成为集生态系统动态监测、科学研究、技术示范、科技咨询和科普教育为一体的国家科技平台,包括 44 个生态站、5 个学科分中心和 1 个综合研究中心,积累了大量监测和实验数据,取得了一系列研究成果,推动了我国生态环境领域科技进步和生态文明建设。获 2012 年度国家科学技术进步奖一等奖。

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沙坡头地区包兰铁路人工固沙植被防护体系鸟瞰图

沙漠所沙坡头沙漠试验研究站始建于 1955 年,是中科院最早建立的野外长期综合观测研究站。基于大量监测和试验,研究提出了“以固为主、固阻结合”的沙区铁路防护体系模式,保障了穿越流动沙丘的包兰铁路建设和顺利运行,并得到广泛推广。“包兰线沙坡头地段铁路治沙防护体系的建立”获 1988 年度国家科学技术进步奖特等奖。沙坡头沙漠试验研究站于 1992 年加入 CERN,2006 年成为国家野外科学观测研究站。

40 地域空间开发和功能区划研究

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《中国综合农业区划》

20 世纪中期开始,地理所(现“地理资源所”)和南京地理所主持开展了我国综合农业区划工作,1981 年编制出我国第一部《中国综合农业区划》,首次全面、系统地论述了我国农业资源特点、生产状况以及农业区划方案,为我国农业生产结构和布局的宏观决策提供了重要的科学依据,为我国后续农业区划工作奠定了理论和实践基础。获 1985 年度国家科学技术进步奖一等奖。

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全国主体功能区划方案

1984 年,地理资源所提出了我国社会经济空间组织的“点-轴系统”理论及国土开发与经济布局的“T 型”空间构架,科学反映了我国经济发展潜力的空间组合框架,1987 年被写进《全国国土规划纲要》。此后,该所创建了地域功能理论和主体功能区划技术规程,研编出我国首部全国主体功能区划方案,被纳入国家规划并提升为国家战略和基础制度,获 2009 年度中国科学院杰出科技成就奖。2015 年,该所利用创建的区域资源环境承载能力系列研究方法和预警模型,首次对全国区域可持续发展状态进行了诊断。上述成果对推动我国国土空间治理体系和治理能力现代化、促进生态文明建设起到重要作用。

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