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文章来源:    发布时间:2010-08-22      【字号:
  

上世纪上半叶,人类生存发展的要求和环境恶化之间的矛盾问题促使我们去认真思考和认识地球环境科学和人类未来的问题。基于这一背景,环境地球化学国家重点实验室的依托单位、中国科学院地球化学研究所自上世纪60年代以来就在我国率先建立发展了环境地球化学这一学科,并于1968年开展了地方病区的地质环境调查和地球化学病因研究;1972年继斯德哥尔摩“人类环境宣言”的发表,又开始了环境污染规律和环境质量研究,与有关单位一起开创性地主持了我国最早的大型环境科研项目—“官厅水系水源保护”和“北京西郊环境质量评价”研究。1974年正式组建中国第一个环境地质研究机构—中国科学院地球化学研究所环境地质研究室。

 

在早期地方病环境病因和环境质量研究中,地球化学元素追踪法对环境调查和评价发挥了重要作用,从而为我国环境科学的崛起发挥了奠基作用。随着认识的深化,从区域整体上认识和解决环境质量问题变得更加重要,地球化学环境分异的观点在区域环境研究中发挥了指导作用。80年代全球变化问题的提出为环境地球化学的发展提供了新的研究空间,1986年我们开拓了环境界面地球化学和环境记录研究新领域。

 

环境地球化学国家重点实验室(英文名称:State Key Laboratory of Environmental Geochemistry;简写为:SKLEG)自1991年建立开放、1995年建成并通过国家验收以来,我室将环境科学与地球科学融为一体,将当今的环境现象与地球历史的长期演化进行结合、将地球环境系统的自然演化与人为影响进行结合,为揭示导致环境质量变异的自然与人为作用份额,对地球各圈层间相互作用中地球化学过程的演变规律进行系统研究。

 

1、总体定位情况

针对制约区域和全球经济社会发展和影响人类健康的生存环境问题,开展与地球表面地球化学过程、全球变化的区域响应有关的重大基础和应用基础理论研究,建立自然和人为过程的环境地球化学理论体系,为国家及西南地区在国土资源开发和利用、生态环境保护和治理,以及人类健康服务等方面的重大决策提供科学依据,成为我国环境保护研究与人才培养基地。

 

2、研究方向与目标

以地球化学理论和方法为主要手段,从地球环境的整体性和相互依存性出发,针对区域(特别是西南喀斯特地区)环境和全球变化问题,综合研究天然和人为过程释放的化学元素、同位素及化合物在地表各圈层(岩石/土壤圈-水圈-大气圈-生物圈)之间的迁移和循环规律及其对生态环境系统的影响,发展和完善环境地球化学理论,评估导致环境质量变化的自然和人为作用份额,为环境保护、人类健康和社会可持续发展服务。

主要研究内容和目标:

地表环境地球化学过程与环境质量变化:主要研究地球表面各圈层之间的物质循环的生物地球化学过程及其生态环境效应,揭示物质生物地球化学循环与生态环境变化之间的关系,为生态环境保护和治理决策提供科学依据。

环境和气候变化的地球化学记录:研究各种环境和气候变化的地球化学代用指标,揭示地球过去(尤其是全新世和过去2000年以来)的气候和环境变化及其与人类社会发展的关系,为全球和区域环境、气候变化模式和预测理论的建立提供基础数据。

地球化学环境与人体健康:研究有害物质迁移、转化规律及其控制机理,揭示地球化学环境与人群健康的耦合关系,为人体健康风险评价和人体健康保护提供科学理论依据。

 

3、实验室的地位和作用

近年来,我室在逐步工作积累上进行创新,在地表环境地球化学过程与环境质量变化、环境和气候变化的地球化学记录和地球化学环境与人体健康三个主要研究方向方面突出了自身的研究特色,具体体现在如下方面:

(1)环境地球化学学科的前沿性得到突出和增强

在前期工作的基础上,进一步凝练科学目标,开展学科交叉、具有基础性和前沿性强的研究工作,国家基金面上项目从1996-1999年的23项上升到2000-2004年的39项,基金项目数明显增加,体现我室学科方向的前沿性。

(2)成果影响增大,论文数量和质量提高

近些年来,我室多人次获得省部级科技进步奖项。实验室发表国外SCI刊物论文和其他核心刊物论文的数量显著增加(见下表)。在本专业领域高水平的SCI刊物(一般影响因子大于2)如“Earth Planet. Sci. Lett.”、“Geochim. Cosmochim. Acta”、“Environ. Sci. Technol.”、“Chemical Geology”、 “J. Geophys. Res.”、“Holocene”、“Biogeochem.”、“Atmo. Environ.”、 “J. Anal. At. Spectrom.”等上发表数十篇论文,通过Web of Science和CNKI查阅,我室发表的SCI论文共被SCI论文引用次数以及中文论文他引次数均在提升,论文质量显著提高。

期间

SCI论文总数

国外SCI论文

CSCD论文

1996-1999年

42

22

173

2000-2004年

135

94

448

2005-2009年

303

246

522

 

(3)逐步形成了喀斯特生态环境地球化学的理论成果体系

生态环境退化、石漠化,酸雨危害、水环境常发生二次性污染、重金属与健康等构成了我国西南喀斯特地区典型的生态环境问题。近年来实验室瞄准喀斯特地区主要的生态环境问题,围绕物质循环与生态环境演变之间的关系这一核心科学问题,凝练科学目标,开展了具有基础性和前沿性强的、突出地球化学和生态学、生物学等学科交叉特色的研究。在物质生物地球化学循环及其控制过程机理、如流域侵蚀与水土流失、岩石/土壤/植被界面物质循环与成土作用和生态退化、重金属循环与水体二次污染等方面获得重要系统认识,形成了喀斯特生态环境地球化学研究方法和理论的重要知识体系。有关研究成果《喀斯特(乌江)流域-湖泊物质的水文地球化学循环及其生态环境效应》于2004年获得贵州省科技进步一等奖

(4)全新世陆-气系统物质能量交换与全球变化研究获得国际高度评价

本项目突破了国际上长期来认为从泥炭的氧同位素组成中不能提取气候变化信号的概念,首次发表了吉林金川和四川红原等两条泥炭纤维素氧同位素时间序列,灵敏地指示了历史时期数十年至百年尺度上的气候变化。该项研究成果获得国际学术界的高度评价:如国际著名的全新世学者美国哥伦比亚大学气候变化研究中心、美国航空航天局的R.W. Fairbridge教授2001年在《The Holocene》杂志上发表专题评论文章指出:“洪业汤等人的论文是导向第三个千年研究工作的一条极好的路子。该论文使用了中国泥炭纤维素18O时间序列,构成了一个完全独立于其它的全新世代用记录,如冰芯18O、树轮14C和天文计时的代用资料基础。”“洪等人所获得的6000年18O时间序列为全新世年代学提供了一个新的、有价值的代用记录。”“洪等人值得整个全新世学术界感谢”。该成果于2004年获得贵州省科技进步一等奖

(5)天然溶解有机质地球化学领域的建立与成果

我室过去重点研究无机环境地球化学。在地表圈层界面物质生物地球化学循环中,有机质和生物作用在环境中的地球化学行为直接与生态环境变化、重金属迁移转化以及人体健康效应有关。因此,我们积极引进相关人才,建立相关学科,建设相关基础研究实验设施,推进了有机环境地球化学学科的发展。实验室吴丰昌研究员(中科院“海外引进人才计划”人才)有关天然溶解有机质的地球化学研究,在分析方法、研究理论及环境效应研究成果上都得到国外同行的认可,在《Environmental Science & Technology》,《Organic Geochemistry》,《Biogeochemistry》和《Geochemical Journal》等国际杂志上发表了10篇高质量学术论文。瑞士联邦研究所湖沼研究中心环境毒理学家Sigg教授认为吴丰昌等的工作对有机配位体研究有十分重要的价值,是认识金属铜有机配位体生物地球化学循环的关键。同时,吴丰昌研究员还被邀请参加国际色谱学专著《Chromatographic Analysis of the Environment》的编写工作,并将召集主持15届Goldschmidt地球化学大会“Dissolved organic matter and its interactions with trace metals and organic pollutants in aquatic waters”特别专题。

(6)积极推进国际合作,学术地位提升

我室近年积极进行国际合作,学术影响日益扩大,获得2006年第七届国际环境地球化学大会主办权(http://www.iseg2006.com)。

在环境与健康领域中有关地方性疾病环境病因及汞的分析方法和研究等方面的研究工作得到国际同行们的高度关注:2004年5月,冯新斌研究员应邀参加了由美国EPA和意大利CNR主办的国际汞污染研讨会“International Workshop on Harmonization of mercury measurements methods and models to assess source-receptor impact on air quality and human health”,并做了题为“Mercury pollution in China-an overview”的特邀大会报告。获得2009年第九届汞全球污染物国际学术会议的主办权。冯新斌研究员还被聘为2004年7月召开的第七届和2006年召开的第8届汞全球污染物国际学术会议的科学筹划委员会委员。

郑宝山研究员与美国地质调查所和美国病理学研究所多年对环境地球化学与健康和疾病合作研究的基础上,从美国政府争取到经费支持在环境地球化学国家重点实验室内建立国际医学地质中心,开展对医学地质和亚洲煤的地球化学的国际合作研究。为期5年,每年预算经费为75万美元。合作包括研究项目、实验室建设、人员培训与交流、出版、共同主办国际会议、宣传推广地方病防治知识、地方病防治试点。这一中心的建立将大大提升我室在相关研究领域的国际学术地位。

(7)地表水体稀土元素地球化学工作得到高度评价

刘丛强研究员对海水/河水混合过程重金属地球化学行为以及雨水稀土元素地球化学及其大气环境指示意义研究的工作得到地球化学领域权威刊物《Chem. Geol.》主编的高度评价:(1)“You have made an impressive systematic study of chemical changes along an esturary flow path, documenting compex changes in heavy metal concentration”,(2)“As this is among the first studies aimed at the behavior of REE in rainwater, and as studies like this have potial to 1)illuminate our understanding of the global REE cycle and 2) better define the transport of pollutants in the atmosphere. I feel this study will be widely appreciated by the geochemical community.”。