土壤“疗伤”还需加强修复技术创新

2016年10月14日08:49  来源:中国知识产权报
 

土壤环境事关农产品质量和人体健康,事关经济社会发展和国家生态安全。2016年初,全国环境工作会议将土壤治理列为与大气治理、水治理并列的3项重要工作之一,国务院于5月28日和8月8日先后印发了《土壤污染防治行动计划》和《“十三五”国家科技创新规划》,指出要发展土壤污染防治等生态环保技术,加强农业面源污染防治和重金属污染农田综合防治与修复,发展高效安全生态的现代农业技术。笔者认为,这些政策将对土壤修复行业的发展产生巨大的推动力。据悉,“十三五”期间我国耕地修复的市场规模将达到5000亿元,那么,我国现有的专利技术储备能否满足产业发展的需求呢?

技术研发起步较晚

土壤重金属污染修复技术分支包括物理修复法、化学修复法、生物修复法等。物理修复主要包括工程措施和热脱附,化学修复主要包括电动修复、淋洗技术和稳定修复技术,生物修复法包括植物修复和微生物修复。

笔者在中国专利文摘数据库(CNABS)中对土壤重金属污染修复技术进行检索后发现,截至2016年8月20日,涉及该技术的专利申请共2435件。笔者通过统计分析,以期为我国土壤重金属污染修复技术的发展和专利布局提供参考借鉴。

根据我国土壤重金属污染修复技术专利申请趋势,可以将该技术的发展分为3个阶段。

第一阶段(2000年以前)涉及土壤重金属污染修复技术的专利申请仅有25件,专利申请人均为国外申请人,重金属污染及其治理尚未引起国内广泛关注,对土壤修复的研发投入不足。从研发方向上看,这一阶段的专利申请仅涉及物理、化学修复,这是由于超积累植物以及可转换重金属的微生物还未被发现或被研究。

第二阶段(2000年至2004年)共有专利申请44件,以中国科学院沈阳应用生态研究所为代表的国内申请人提交了第一批关于土壤重金属污染修复技术的专利申请,翻开了我国土壤重金属污染修复领域的新篇章。此时正处于我国“十五”时期,土壤污染问题逐渐引起重视,其被列入了高技术研究规划发展计划,这一举措有效地推动了该技术的起步和发展。

第三阶段(2004年至今)相关专利申请出现井喷现象,共有2366件,增速达到每两年翻一番。在此期间,随着矿产资源的大量开发利用,工业化进程加快,土壤重金属污染带来的危害也逐渐显现出来。我国相继出台了一系列政策法规,《重金属污染综合防治“十二五”规划》成为第一个被国务院正式批复的专项规划,土壤污染防治法也已纳入全国人大1类立法规划,这些都标志着土壤修复产业发展与生态安全已提升至国家战略高度。

值得注意的是,我国植物修复虽然起步较晚,但该技术的专利申请量已迅速增至专利申请总量的37%,取得了很大进步。如申请人加大重金属超积累植物的研究力度,专利申请文件中已披露了100余种重金属超积累植物在土壤重金属污染修复中的应用;同时,基因技术凭借其对植物改性方向的准确性,仍然是今后该领域的研究热点。

产业应用尚不广泛

在土壤重金属修复技术的国内申请人中,排名前十位的均为国家机构(高校、科研院所)。申请量居国内申请人前3名的分别是沈阳应用生态研究所、四川农业大学和中国科学院南京土壤研究所。从申请人的整体分布看,我国高校及科研院所提交的专利申请约占82%,企业的专利申请量约占12%,个人提交的专利申请约占6%,这主要是由于该领域的技术门槛较高,且短期内实现产业化并产生良好的经济效益存在一定难度。

企业申请人中专利申请量最大的是武汉都市环保工程技术股份有限公司,该公司提交了18件涉及土壤修复技术的专利申请。发明人方面,中国科学院地理研究所研究员陈同斌,早在20多年前就已开展相关研究。1997年,陈同斌带领的团队率先发现了蜈蚣草,它可以把土壤中的砷“吸”到植株内,蜈蚣草收割后,污染就被“带走”了。随后,在我国科学技术部的支持下,蜈蚣草的人工种植与修复技术逐渐产业化。陈同斌带领的团队先后就该技术提交专利申请10余件,并推广应用到云南、广西、河南等10个省、自治区的耕地修复中,开创了环境科学领域的一片新天地。

加强创新赢得先机

从目前的专利布局以及产业应用情况来看,物理、化学修复技术由于具有其他技术无法比拟的修复效率和综合效果,在现阶段以及未来的一段时间内仍会处于产业优势地位,但该技术若想长期发展,未来的研究方向必然是降低或避免二次污染的风险。在植物修复技术中,如何选择更多的适当的植物组成间套作体系以提高修复效率也是今后研究的一个方向。另外,微生物难以从土壤中分离,还存在与修复现场土著菌株竞争等现象,因此,驯化和筛选高效菌株,优化组合修复技术将是未来研究的重点。

现阶段受生物修复技术修复周期长、技术门槛高、盈利模式不成熟等因素制约,该技术在产业中应用受限,但随着社会对土壤重金属污染认识的深入以及对环境保护和人类健康要求的提高,该技术因其环境友好性和可持续发展性必将成为具有巨大发展潜力和广阔应用前景的技术。

笔者认为,土壤“疗伤”催生了万亿元市场,我国企业要想从中分一杯羹,没有技术上的创新作支撑,愿景将无从落地。只有加强专利布局,把握良机,我国企业才能赢得土壤修复市场的未来。(杨少华 陈蓬)

(责编:杨阳(实习生)、赵竹青)