国家自然科学奖推荐公示材料

　　主要完成人：周东美，陈怀满，王玉军，李成保，汪鹏

　　推荐单位： 中国科学院

　　项目起止时间： 1994年1月1日—2011年12月31日

　　项目简介:

　　我国土壤重金属污染问题突出，而研究土壤中重金属的界面过程、环境效应及其修复原理对于认识重金属在土壤中的迁移转化行为、评价其环境风险并发展相关修复技术等具有十分重要的意义。本项目自1994年起到2011年底历经17年完成，得到国家科技部、国家自然科学基金委和中国科学院等相关项目的资助，并取得了一系列创新性研究成果：

　　揭示了土壤中重金属的界面分配、竞争及其交互作用机制。发展了土壤重金属形态分析和土-液界面分配系数预测方法；首次发现了土壤悬液中的Wien效应，并研制了一套强电场直流电导测量装置，获得了多种重金属离子与不同类型土壤胶体间的能量关系；首次提出了Pb-Cd共存土壤体系中Pb对Cd的竞争吸附作用，所得结果比其他国家学者发表的类似结果早8年；系统揭示了土壤中重金属间以及重金属与有机污染物间的交互作用分子机制；探讨了重金属污染与土壤退化间的关系，并明确了土壤中重金属与养分元素之间的交互作用机制。

　　探讨了不同生物对土壤重金属毒性的响应机制及其量化表征。建立了细胞膜表面Zeta电势的测量方法，创建了基于细胞膜表面电势预测土壤重金属生物毒性和吸收的理论模型并进行了模型验证。该方法克服了传统生物配体模型只能用于阳离子而不能用于阴离子重金属毒性预测的缺陷；发展了基于蚯蚓作为指示生物的重金属污染土壤评估方法，并首次采用通道抑制剂方法探明了蚯蚓吸收Cd和Zn的途径；建立了表征重金属复合污染土壤的综合污染指数（CPI），成果被引入到中华人民共和国环境保护行业标准HJ/T 166 -2004《土壤环境监测技术规范》使用。

　　发展了重金属污染土壤修复的原理与技术。较早发现土壤中活性硅显著影响重金属污染土壤的改良效果；将香根草成功用于重金属污染土壤或尾矿废弃地的复垦，获得了2003年度国际香根草协会奖；揭示了多种新型材料对重金属污染土壤修复的分子机制；率先在我国系统开展了重金属污染土壤的电动力学修复研究，并将电动修复技术与化学修复、植物修复和纳米技术等相结合发展联合修复技术；开创了电动修复后土壤生态功能恢复的评价工作，推动了污染土壤电动修复理论和技术发展。

　　至2011年底，共发表SCI论文81篇，被SCI论文他引1130次；CSCD论文87篇，总被CSCD论文他引975次；8篇代表性论文专著被SCI论文他引458次，20篇主要论文专著被SCI论文他引655次；出版了《土壤-植物系统中的重金属污染》、《土壤中化学物质的行为与环境质量》和《环境土壤学》共3部专著；《环境土壤学》一书已成为国内一些科研院所本科生和研究生的教科书；培养国家杰青、优青项目获得者各1名，中国科学院院长特别奖3名，全国优博论文获得者1名和中国科学院优博论文获得者4名。《土壤-植物系统中的重金属污染》获中国科学院自然科学二等奖（1998）、《土壤重金属污染及修复原理研究》获中国土壤学会科技奖一等奖（2007）等。该项目研究成果为解决我国土壤重金属污染问题、保障农产品安全与生态环境健康等方面提供了重要科学依据。