聚焦前沿，發(fā)展壯大

環(huán)境地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室具有悠久的發(fā)展歷史，其前身為1974年正式組建的我國(guó)第一個(gè)環(huán)境地質(zhì)研究機(jī)構(gòu)：中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所環(huán)境地質(zhì)研究室。早在1968年，當(dāng)?shù)厍蚧瘜W(xué)環(huán)境思想處于啟蒙時(shí)期，中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所就率先開(kāi)展了地方病區(qū)的地質(zhì)環(huán)境調(diào)查和地球化學(xué)病因研究，提出的地球化學(xué)元素追蹤法對(duì)環(huán)境調(diào)查和評(píng)價(jià)發(fā)揮了重要作用，為我國(guó)環(huán)境科學(xué)的崛起發(fā)揮了奠基作用;1972年繼斯德哥爾摩《人類(lèi)環(huán)境宣言》的發(fā)表，中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所又開(kāi)始了環(huán)境污染規(guī)律和環(huán)境質(zhì)量研究，與有關(guān)單位一起開(kāi)創(chuàng)性地主持了我國(guó)最早的大型環(huán)境科研項(xiàng)目——“北京西郊環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)”和“京津渤地區(qū)污染規(guī)律和環(huán)境質(zhì)量研究”，中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所提出的地球化學(xué)環(huán)境分異的觀點(diǎn)在區(qū)域環(huán)境研究中發(fā)揮了指導(dǎo)作用;進(jìn)入20世紀(jì)80年代，全球變化問(wèn)題的提出為環(huán)境地球化學(xué)的發(fā)展提供了新的研究空間，中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所開(kāi)拓了環(huán)境界面地球化學(xué)和環(huán)境記錄研究新領(lǐng)域;通過(guò)上述工作，中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所在我國(guó)建立和發(fā)展了環(huán)境地球化學(xué)這一學(xué)科。

1989年，原國(guó)家計(jì)委批準(zhǔn)利用世界銀行貸款在中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所環(huán)境地質(zhì)研究室的基礎(chǔ)上組建環(huán)境地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“實(shí)驗(yàn)室”），實(shí)驗(yàn)室于1991年由中國(guó)科學(xué)院批準(zhǔn)正式對(duì)國(guó)內(nèi)外開(kāi)放，1995年10月建成并通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收。

實(shí)驗(yàn)室定位為基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究，圍繞環(huán)境地球化學(xué)學(xué)科前沿領(lǐng)域和發(fā)展趨勢(shì)，緊密結(jié)合國(guó)家在資源開(kāi)發(fā)利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和治理及人類(lèi)健康服務(wù)等方面的重大需求，將地球科學(xué)、生命科學(xué)和環(huán)境科學(xué)融為一體，將當(dāng)今的環(huán)境現(xiàn)象與地球歷史的長(zhǎng)期演化進(jìn)行結(jié)合，將地球環(huán)境系統(tǒng)的自然演化與人為影響進(jìn)行結(jié)合，探索自然作用和人類(lèi)活動(dòng)干擾下地球化學(xué)環(huán)境系統(tǒng)的變化規(guī)律，發(fā)展和完善環(huán)境地球化學(xué)理論體系，建成國(guó)際上有重要影響的環(huán)境地球化學(xué)研究基地。

多年來(lái)，實(shí)驗(yàn)室以地球化學(xué)理論和方法為主要研究手段，從地球環(huán)境的整體性和相互依存性出發(fā)，針對(duì)區(qū)域（特別是西南喀斯特地區(qū)）生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)和全球環(huán)境變化問(wèn)題，綜合研究天然和人為過(guò)程釋放的化學(xué)元素、同位素及化合物在地表各圈層（巖石圈-土壤圈-水圈-大氣圈-生物圈）之間的遷移和轉(zhuǎn)化規(guī)律，針對(duì)區(qū)域評(píng)估導(dǎo)致環(huán)境質(zhì)量變化的自然和人為作用份額，形成了環(huán)境地球化學(xué)過(guò)程與環(huán)境質(zhì)量變化、地質(zhì)環(huán)境與人體健康、地球化學(xué)記錄與環(huán)境和氣候變化三大研究方向。

環(huán)境地球化學(xué)過(guò)程與環(huán)境質(zhì)量變化方向主要研究地球表面各圈層之間的物質(zhì)循環(huán)的生物地球化學(xué)過(guò)程及其生態(tài)和環(huán)境效應(yīng)，揭示物質(zhì)生物地球化學(xué)循環(huán)與生態(tài)環(huán)境變化之間的關(guān)系，為生態(tài)環(huán)境保護(hù)和治理決策提供科學(xué)依據(jù)。

地質(zhì)環(huán)境與人體健康方向主要研究有害物質(zhì)遷移、轉(zhuǎn)化規(guī)律及其控制機(jī)理，揭示地球化學(xué)環(huán)境與人群健康的耦合關(guān)系，為人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和人體健康保護(hù)提供科學(xué)理論依據(jù)。

地球化學(xué)記錄與環(huán)境和氣候變化方向主要研究建立各種環(huán)境和氣候變化的地球化學(xué)代用指標(biāo)，揭示地球過(guò)去（尤其是全新世和過(guò)去2000年以來(lái)）的氣候和環(huán)境變化及其與人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的關(guān)系。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室定位和研究方向，實(shí)驗(yàn)室在揭示物質(zhì)生物地球化學(xué)循環(huán)與生態(tài)環(huán)境變化、地球化學(xué)環(huán)境與人體健康、地球過(guò)去氣候和環(huán)境變化與人類(lèi)社會(huì)發(fā)展等方面的耦合關(guān)系作出持續(xù)性的創(chuàng)新貢獻(xiàn)，為生態(tài)環(huán)境保護(hù)、人類(lèi)健康和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)性、前瞻性的科學(xué)決策依據(jù)，成為我國(guó)環(huán)境地球化學(xué)研究和人才培養(yǎng)的基地，在環(huán)境地球化學(xué)理論研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究和人才培養(yǎng)方面取得不可替代的地位，成為國(guó)際著名環(huán)境地球化學(xué)研究中心之一。

突破創(chuàng)新，捷報(bào)頻傳

今年上半年，實(shí)驗(yàn)室在國(guó)際知名期刊上發(fā)表多篇科研成果。

針對(duì)喀斯特碳酸鹽巖發(fā)育土壤中，碳主要以碳酸鹽形式存在，微生物如何利用無(wú)機(jī)碳獲取能量進(jìn)行亞鐵和砷氧化的過(guò)程仍不明確的問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)室課題組與廣東省科學(xué)院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所合作，利用穩(wěn)定同位素核算探針技術(shù)（DNA-SIP）進(jìn)一步研究了喀斯特稻田土壤微氧亞鐵氧化過(guò)程中的碳固定機(jī)制及砷的轉(zhuǎn)化規(guī)律。

研究表明，微氧型鐵氧化菌驅(qū)動(dòng)的亞鐵氧化耦合碳固定過(guò)程不僅能增加土壤中有機(jī)碳含量，還能促進(jìn)砷的氧化以及砷在鐵氧化物表面的吸附作用，有效降低砷的作物可利用性。研究結(jié)果對(duì)于利用土壤鐵循環(huán)提高土壤肥力及降低重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)具有重要的支撐作用。研究成果發(fā)表于環(huán)境科學(xué)重要期刊Environmental Science and Technology，并被遴選為封面論文。

針對(duì)目前居民無(wú)機(jī)汞暴露途徑及貢獻(xiàn)份額認(rèn)識(shí)不夠準(zhǔn)確，制約著人體無(wú)機(jī)汞暴露的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)防控的難題，實(shí)驗(yàn)室基于前期開(kāi)發(fā)的低濃度樣品汞富集及同位素測(cè)定方法，以貴州萬(wàn)山礦區(qū)、貴陽(yáng)市區(qū)及長(zhǎng)順背景區(qū)居民作為研究對(duì)象，系統(tǒng)測(cè)定大氣、食用食物（大米、魚(yú)肉和蔬菜）和尿液汞含量和汞同位素組成，分析無(wú)機(jī)汞在人體代謝過(guò)程的分餾特征，以定量計(jì)算尿液汞的來(lái)源。結(jié)果表明，輕的汞同位素更易在腎臟富集并通過(guò)尿液排出。汞穩(wěn)定同位素是研究人體無(wú)機(jī)汞的來(lái)源和新陳代謝過(guò)程的有力工具，不僅可以準(zhǔn)確識(shí)別人體無(wú)機(jī)汞的暴露來(lái)源，而且為理解人體汞的新陳代謝過(guò)程提供獨(dú)特視角。相關(guān)成果發(fā)表在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域1區(qū)期刊Environment Internationa。

針對(duì)人類(lèi)活動(dòng)向大氣中排放大量的毒性重金屬汞，而各種排放源對(duì)周邊土壤汞的影響程度和污染貢獻(xiàn)份額并不清楚的問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)室選取我國(guó)4個(gè)典型汞排放行業(yè)（汞礦開(kāi)采、金礦開(kāi)采、鋅冶煉和燃煤發(fā)電），采用汞同位素示蹤與受體模型（PMF和PCA/APCS）進(jìn)行土壤汞的溯源研究。

結(jié)果表明，汞礦區(qū)、金礦區(qū)和鋅冶煉區(qū)土壤汞污染較為嚴(yán)重，而燃煤電廠周邊土壤汞略高于背景值，研究區(qū)域樣品的汞同位素與汞含量存在顯著差異。各排放源對(duì)其周邊（方圓半徑5km）土壤汞的貢獻(xiàn)率分別是92.2%±9.70%（汞礦區(qū)），63.5%±0.83%（鋅冶煉區(qū)），41.3%±1.90%（金礦區(qū)）和21.1%±3.58%（燃煤電廠）。

研究定量揭示了我國(guó)典型汞排放地區(qū)土壤汞的污染特征和污染來(lái)源，展現(xiàn)了汞同位素用于研究人為排放與土壤汞耦合的潛力，為我國(guó)土壤汞污染防控和修復(fù)提供重要科學(xué)依據(jù)。相關(guān)成果在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域1區(qū)期刊Journal of Cleaner Production上。

針對(duì)學(xué)術(shù)界對(duì)于方解石生長(zhǎng)速率對(duì)方解石δ13C值的影響存在的巨大爭(zhēng)議，劉再華研究員團(tuán)隊(duì)在研究中首次提出了水動(dòng)力條件通過(guò)影響擴(kuò)散邊界層（DBL）厚度從而影響方解石的同位素和元素組成這一控制機(jī)理。該理論對(duì)于理解自然界和實(shí)驗(yàn)室方解石的同位素組成和元素比值有重要指示意義。研究成果近期發(fā)表在地學(xué)知名刊物Earth and Planetary Science Letters上。

此外，實(shí)驗(yàn)室課題組還在國(guó)際著名SCI期刊Earths Future上發(fā)表的研究論文則探討了全球硅酸鹽巖風(fēng)化碳匯的空間分布及時(shí)間變化趨勢(shì)，并預(yù)測(cè)了未來(lái)不同情景下的碳匯量級(jí)。該研究對(duì)于改進(jìn)碳循環(huán)模型和評(píng)價(jià)硅酸鹽巖碳匯有重要意義，并為全球碳匯交易的公平性提供了參考，從而為全球環(huán)境治理提供理論依據(jù)。

未來(lái)，實(shí)驗(yàn)室將繼續(xù)依托中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所這一廣闊平臺(tái)，突出和增強(qiáng)研究的前沿性，加大人才培養(yǎng)、學(xué)術(shù)交流力度，為環(huán)境地球化學(xué)研究作貢獻(xiàn)。