聚焦“化學地球”

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

環境變化和資源短缺是人類社會面臨的巨大挑戰，備受各界關注。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，我們需要一個權威機構提供全球性、系統性和持續性的觀測數據作為衡量標尺。

聯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，系統測量地球五大圈層化學元素的含量和分布，持續記錄全球化學元素基準與變化等科學數據，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”大數據平臺，支撐全球自然資源與環境可持續發展，為決策者、科學團體和社會公眾提供互聯網服務，為世界貢獻中國力量。

“化學地球”計劃的進展

“化學地球”是集研究與調查、科學與工程、資源與環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。全球地球化學基準計劃已經實施了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。

在中國政府部門、中國地質調查局、聯合國教科文組織、國際地質科學聯合會的支持下，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，建成中國關鍵帶地球化學觀測網實驗觀測點100個，建成“化學地球”大數據平臺，提交“一帶一路”重點國家地球化學圖500萬km2，發布第一期76個化學元素基準值和基準地球化學圖，發布中國、北美、歐洲和澳大利亞環境地球科學對比結果。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容有七項，可概括為兩網、一平臺、一張圖和三項應用：

建立覆蓋全球的地球化學基準網。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境變化問題，是當今社會普遍關注的熱點問題，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，該計劃的首要任務是建立一個覆蓋全球的地球化學基準網，獲取76種天然元素基準值，建立全球環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鍵帶地球化學觀測網。選擇世界主要大河入海口三角洲或內流河匯水盆地，設置2000個監測點，持續記錄化學元素在巖石圈-土壤圈水圈-生物圈-大氣圈之間的循環和變化，提供全球環境變化、模型建立及人為活動注入量實證性數據。建立基于互聯網的“化學地球”平臺，提供全球地球化學大數據和知識共享服務。將來進入“化學地球”，人們點擊就可查詢了解與環境或健康有關的巖石、土壤、地下水、大氣等有害和有益元素信息以及與資源有關的成礦元素分布信息等。

編制“一帶一路”地球化學系列圖件。“一帶一路”沿線國家礦產資源極為豐富，是世界礦物原材料的主要供給基地，在全球經濟和社會發展中占有舉足輕重的位置，同時，一些國家自然環境脆弱。合作開展地球化學填圖，為“一帶一路”沿線國家資源與環境協調開發和利用，提供基礎數據，服務于“一帶一路”經濟建設和環境保護，實現互利共贏。

估算全球礦產資源總量。過去對全球資源總量的估算一直依據地殼豐度，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，為人類永續利用自然資源提供重要依據。全球近20000個基準網格的深層樣品基準值數據，代表該流域未受人類活動影響的背景值，相當于一個基準網格內的元素豐度，估算出每個基準網格內的潛在資源量，將所網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境質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事件的地球化學響應。利用化學元素變化對重大地質事件靈敏響應這一特性，對生物滅絕、古氣候變化等重大地質事件提供科學數據。該計劃的優勢是利用全球基準值數據，篩選具有全球重大地質事件的元素異常。如中國峨眉山玄武巖大爆發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冰積物分布范圍。小行星撞擊地球導致恐龍滅絕事件的重要證據是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；中國地質調查局】