王學求，郝國杰

聚焦“化學地球”

王學求，郝國杰

為什么會有“化學地球”計劃

環(huán)境變化和資源短缺是人類社會面臨的巨大挑戰(zhàn)，備受各界關(guān)注。我們吃的大米含鎘嗎，哪里的大米富硒？我們飲用的水安全嗎，哪里的地下水可以直接飲用？我們呼吸的空氣除了PM2.5，是否還含有那些重金屬和有機污染物？為了找到解決這些問題的答案，我們需要一個權(quán)威機構(gòu)提供全球性、系統(tǒng)性和持續(xù)性的觀測數(shù)據(jù)作為衡量標尺。

聯(lián)合國教科文組織全球尺度地球化學國際研究中心，將與世界各國一道共同實施一項“化學地球”國際大科學計劃，系統(tǒng)測量地球五大圈層化學元素的含量和分布，持續(xù)記錄全球化學元素基準與變化等科學數(shù)據(jù)，繪制地球化學元素圖譜，將元素周期表上所有化學元素的含量和分布繪制在地球上，建立“化學地球”大數(shù)據(jù)平臺，支撐全球自然資源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，為決策者、科學團體和社會公眾提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，為世界貢獻中國力量。

“化學地球”計劃的進展

“化學地球”是集研究與調(diào)查、科學與工程、資源與環(huán)境一體化的大科學計劃。盡管該計劃還處在預研究階段，但已具備很好的前期工作基礎(chǔ)。全球地球化學基準計劃已經(jīng)實施了15年，有60余個國家的160余位科學家參加，目前已建立了覆蓋面積近3200萬km2、約占全球陸地面積22%的全球地球化學基準網(wǎng)。

在中國政府部門、中國地質(zhì)調(diào)查局、聯(lián)合國教科文組織、國際地質(zhì)科學聯(lián)合會的支持下，未來6 a將基本建成覆蓋全球50%陸地面積的地球化學基準網(wǎng)，建成中國關(guān)鍵帶地球化學觀測網(wǎng)實驗觀測點100個，建成“化學地球”大數(shù)據(jù)平臺，提交“一帶一路”重點國家地球化學圖500萬km2，發(fā)布第一期76個化學元素基準值和基準地球化學圖，發(fā)布中國、北美、歐洲和澳大利亞環(huán)境地球科學對比結(jié)果。相信隨著“化學地球”國際大科學計劃的實施，人類對地球的了解將更加透徹，解決全球資源與環(huán)境重大問題的能力將大幅提升。

“化學地球”計劃未來做什么

未來該計劃的核心內(nèi)容有七項，可概括為兩網(wǎng)、一平臺、一張圖和三項應(yīng)用：

建立覆蓋全球的地球化學基準網(wǎng)。碳排放引起的全球氣候變化、重金屬污染狀況、放射性注入量等全球環(huán)境變化問題，是當今社會普遍關(guān)注的熱點問題，但全球變化存在很大爭議的一個重要原因是缺乏衡量標準。因此，該計劃的首要任務(wù)是建立一個覆蓋全球的地球化學基準網(wǎng)，獲取76種天然元素基準值，建立全球環(huán)境變化和自然資源評價的定量標尺。

建立世界大河流域三角洲關(guān)鍵帶地球化學觀測網(wǎng)。選擇世界主要大河入?？谌侵藁騼?nèi)流河匯水盆地，設(shè)置2000個監(jiān)測點，持續(xù)記錄化學元素在巖石圈-土壤圈水圈-生物圈-大氣圈之間的循環(huán)和變化，提供全球環(huán)境變化、模型建立及人為活動注入量實證性數(shù)據(jù)。建立基于互聯(lián)網(wǎng)的“化學地球”平臺，提供全球地球化學大數(shù)據(jù)和知識共享服務(wù)。將來進入“化學地球”，人們點擊就可查詢了解與環(huán)境或健康有關(guān)的巖石、土壤、地下水、大氣等有害和有益元素信息以及與資源有關(guān)的成礦元素分布信息等。

編制“一帶一路”地球化學系列圖件?！耙粠б宦贰毖鼐€國家礦產(chǎn)資源極為豐富，是世界礦物原材料的主要供給基地，在全球經(jīng)濟和社會發(fā)展中占有舉足輕重的位置，同時，一些國家自然環(huán)境脆弱。合作開展地球化學填圖，為“一帶一路”沿線國家資源與環(huán)境協(xié)調(diào)開發(fā)和利用，提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，服務(wù)于“一帶一路”經(jīng)濟建設(shè)和環(huán)境保護，實現(xiàn)互利共贏。

估算全球礦產(chǎn)資源總量。過去對全球資源總量的估算一直依據(jù)地殼豐度，即克拉克值，但克拉克值估算資源量的缺陷是每個元素只有1個值。為了彌補這一缺陷，利用20000個網(wǎng)格化地球化學基準值，將更為準確估算全球資源總量，為人類永續(xù)利用自然資源提供重要依據(jù)。全球近20000個基準網(wǎng)格的深層樣品基準值數(shù)據(jù)，代表該流域未受人類活動影響的背景值，相當于一個基準網(wǎng)格內(nèi)的元素豐度，估算出每個基準網(wǎng)格內(nèi)的潛在資源量，將所網(wǎng)格累加計算即可得出全球潛在資源總量。

評價全球重金屬、放射性與自然碳排放現(xiàn)狀。建立全球10個重金屬（鎘、汞、砷、銻、鉛、鋅、鉻、鈷、鎳、釩）基準值，按照中國土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量標準和歐盟土壤重金屬標準評價土壤污染狀況。建立自然界鈾、釷、鉀基準值，按Beck公式計算離地面1 m處空氣中的放射性吸收劑量率，以便監(jiān)測人為活動引起的放射性注入量。

探索生物滅絕、古氣候變化等重大地質(zhì)事件的地球化學響應(yīng)。利用化學元素變化對重大地質(zhì)事件靈敏響應(yīng)這一特性，對生物滅絕、古氣候變化等重大地質(zhì)事件提供科學數(shù)據(jù)。該計劃的優(yōu)勢是利用全球基準值數(shù)據(jù)，篩選具有全球重大地質(zhì)事件的元素異常。如中國峨眉山玄武巖大爆發(fā)的直接標志是富含鉑族元素和超基性元素組合。歐洲最后一期冰期雪球事件，鈦元素和二氧化硅分布直接反應(yīng)冰積物分布范圍。小行星撞擊地球?qū)е驴铸垳缃^事件的重要證據(jù)是K-T界面存在高含量銥。?

（摘自《光明日報》2016年6月24日10版）

責任編輯：吳曉麗

【作者單位：聯(lián)合國教科文組織全球尺度地球化學國際研究中心；中國地質(zhì)調(diào)查局】