2017年环境科学发展与启示

提要

       2017年，环境科学领域在生态学理论、碳观测、气候历史重建、空气污染成因等研究中获得了突破性进展。重要国际组织和主要国家颁布了多项重要战略与规划，着力加强污染防治、生态系统保护、气候变化应对和水资源管理。总体而言，更加重视从全球视角以及政治、科技和经济等多方面解决环境问题，助推绿色可持续发展。

一、重要研究进展

1．美国生态学会提出转化生态学并推动其发展

        为促进生态学为环境政策的制定和管理提供信息，生态学家和生态研究使用者之间必须建立新的伙伴关系，一些科研人员呼吁发展“转化生态学”来解决该问题。2017年12月，美国生态学会主办的《生态学与环境科学前沿》期刊出版专刊，介绍了转化生态学的发展背景、概念、原则、机遇与挑战以及应用案例，旨在加快转化生态学的发展和应用。

2．NASA碳观测卫星OCO-2获得首批重要发现

       轨道碳观测卫星（OCO-2）是美国国家航空航天局（NASA）于2014年7月发射的首颗用于观测大气中CO₂的卫星，能够以前所未有的精度、分辨率和覆盖范围准确地表征全球CO₂源和汇的季节性周期变化。2017年10月，《科学》期刊发布特刊，介绍了OCO-2卫星获得的首批重要发现，OCO-2卫星数据已被成功用于空间观测CO₂、植物光合作用、碳循环、厄尔尼诺对碳循环的影响等方面的研究。

3．南极冰芯将气候历史向前推进170万年

       美国普林斯顿大学等机构在南极艾伦山（Allan Hills）钻取得到距今270万年的冰芯，比先前的冰芯记录向前推进了170万年。对冰芯的分析表明，更新世早期大气中的CO₂浓度在300 ppm以下，远低于目前的400 ppm，或推翻此前一些间接测量的结果。该发现还开启了找到更古老冰层的方法，冰芯取样来自一个以往被忽略的“蓝冰”地区，该地区具有独特的动力条件可以保存旧的冰层。此项研究入选《科学》期刊评选的2017年全球十大科学突破。

4．交通氮氧化物（NO_x）排放近年逐渐受到关注

        美国环境健康分析有限责任公司联合英国约克大学等机构的研究指出，在全球主要的11个柴油车市场中，有将近1/3的重型柴油车和1/2以上的轻型柴油车尾气排放超过NO_x的认证限制。奥地利因斯布鲁克大学联合德国拜罗伊特大学等机构的研究指出，交通对欧洲NO_x排放的贡献被严重低估。芬兰坦佩雷理工大学等机构的研究发现，汽车交通是大气纳米簇气溶胶的主要来源。挪威气象局联合奥地利国际应用系统分析研究所等机构的研究发现，2013年欧洲轻型柴油车NO_x排放造成的空气污染导致欧盟约1万人过早死亡，其中约一半由过量的NOx排放引起。

5．中国空气污染发生发展的因素研究获得新认识

       美国佐治亚理工学院研究指出，全球气候变化导致的北极海冰减少与欧亚降雪增加改变了区域大气环流结构，进而可能加剧中国近年来的冬季严重空气污染问题。中国海洋大学青岛海洋科学与技术国家实验室等机构的研究发现，全球变暖会增加有利于类似北京严重霾事件发生的天气条件，并增加未来冬季严重霾事件的发生频率和持续时间。美国加利福尼亚大学联合中国南京信息工程大学等机构的研究指出，近年来中国东部地区的气溶胶污染问题，除人为排放量的增加之外，很大程度上源自西部戈壁的天然沙尘数量下降。

二、重大战略行动

1．全球汞污染防治公约正式生效

        2017年8月，全球第一个汞污染防治公约《水俣公约》正式生效，目前已有128个国家和地区签署了该公约。公约旨在通过全球共同努力，防治全球汞污染，逐步降低汞对人类健康的威胁。公约重申了“共同但有区别的责任”原则，就汞的生产、流通、使用及污染控制做出具体安排。

2．联合国重视荒漠化防治

        2017年9月，《联合国防治荒漠化公约》第十三次缔约方大会通过公约2018-2030年战略框架，明确了2030年前实现全球土地退化零增长目标的战略途径、步骤和监测指标。其战略目标为：改善受影响生态系统的状况；改善受影响人口的生活条件；减轻、适应和管理干旱的影响，提高脆弱人口和生态系统的抵御能力；通过有效执行公约带来全球环境效益；通过在全球和国家层面建立有效的伙伴关系，动员大量的额外财政和非财政资源来支持公约的执行。

3．欧英强调低碳经济发展

       面向“建立低碳、具有气候恢复力的未来”和“绿色循环经济”两大需求，欧盟和英国纷纷推出相应的战略与规划，描绘低碳发展的前景。2017年10月，欧盟发布《地平线2020工作计划（2018-2020）》，在应对“气候行动、环境、资源效率和原材料”的社会挑战方面，提出开展相关方向的研究和创新行动。同月，英国发布《清洁增长战略》，确定了在技术突破和大规模部署方面需要实现最大进展的关键政策行动，为2030年前英国低碳经济发展描绘了雄伟蓝图。

4．英国着力解决环境问题

       2017年7月，英国发布《英国二氧化氮（NO2）空气质量计划》，重点减少道路周围的NO2浓度，以在最短的时间内达到排放限制目标。2018年1月，英国发布《绿色未来：改善环境的25年计划》，其目标是实现清洁空气、清洁和充足的水资源、减少环境灾害造成的损害风险、更加可持续和高效地利用大自然资源、减缓和适应气候变化、减少废弃物、管理化学品暴露和加强生物安全等，并确定了未来25年需要实施的关键政策行动。

5．美国强化水资源管理

       2016年12月，美国国家海洋与大气管理局发布《水计划愿景及未来五年计划》，旨在通过提供水资源相关的科学信息和服务改善国家水资源安全，解决水风险的脆弱性，实现高效的水资源管理。2017年11月，美国政府发布首份《全球水战略》，其战略目标是获得安全饮用水和卫生服务，鼓励淡水资源的健全管理和保护，促进共享水的合作以及加强水资源管理部门的治理和融资。

三、启示

        结合国际年度重要研究进展、战略行动和我国的研究现状，建议我国加强以下方面的研究部署：

1．加强生态环境中长期战略规划制定

        国际组织和主要发达国家在整体环境保护及生物多样性、水资源、气候变化、空气质量、土地荒漠化、清洁能源、可持续发展等方面已制定了不少战略和规划。我国应积极关注国际环境领域的重要发展方向，并围绕我国未来社会发展的需求，加强环境领域研究的战略规划制定工作，促进生态文明建设。

2．加强我国空气污染归因研究及控制

        尽管我国实施了严格的大气污染物排放控制措施，但近年来，持续性霾污染事件仍呈频发趋势，其中冬季发生的频率最大。我国应加强工业、交通等人为污染物排放和气候变化相对贡献的量化研究，气候变化和大气化学过程的相互作用研究，以及空气污染的季节性预测，并在重点领域实施更加严格的空气污染预防和控制政策。

3．加强气候观测系统的设计和建设

        未来几十年，需要利用气候观测来解决一系列重大社会问题。目前的气候观测系统并不是以全面和综合的方式进行规划，无法充分满足各种气候需求。美国众多气候专家围绕世界气候研究计划确定的重大挑战，提出未来气候观测系统重点资助的7大优先需求。我国应紧跟国际步伐，加强良好气候观测系统的设计和建设，以支持气候变化的影响研究。

4．加强先进低碳技术的研发

        我国清洁能源投资、可再生能源装机容量、电动车市场等虽然居于世界首位，但是在大型风力发电设备、氢能技术、光伏电池技术及碳捕集与封存等先进低碳技术方面缺乏核心技术，难以形成核心竞争力。我国应加快这些先进低碳技术的研发和部署，推动清洁能源和可再生能源的发展。

5． 加强水资源管理

        我国面临的水资源压力正在急剧上升。我国虽然已经通过一些政策措施降低了由农业引起的水压力，但工业和生活水压力仍有所上升。我国亟需监测评估水资源的可持续性，并利用水资源管理工具、水供给的高效技术、使用替代水源等措施，提高水资源的利用效率，加强水资源的管理和保护，以解决水资源总量与用水量冲突带来的严峻水压力问题。

        （作者为曲建升 廖琴 曾静静 裴惠娟 刘燕飞 董利苹等，作者单位：中国科学院兰州文献情报中心）