“化学地球”与未来有个约定

　　经历漫长等待和精心准备，联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心（以下简称：中心）协定签署仪式终于圆满举行。
　　按照计划，该中心成立后，将依据目标与职能，在未来6年将重点开展以下研究工作：建立全球地球化学基准网，开展全球资源评价和环境变化监测。开展“一带一路”地球化学填（编）图，服务 “一带一路”建设。开展编制全球地球化学一张图与化学地球平台建设，向社会提供服务。积极准备“化学地球”国际大科学计划。
　　相关专家表示，这是国内地球化学界具有里程碑意义的大事。其中，“化学地球”国际大科学计划备受关注。活动过程中，全球尺度地球化学国际研究中心主任彭轩明也特别介绍了“化学地球”国际大科学计划。
　　将元素周期表绘制在地球上
　　国家“十三五”规划纲要提出“积极提出并牵头组织国际大科学计划和大科学工程，建设若干国际创新合作平台”。实施“化学地球”大科学计划，正是地球化学领域落实“十三五”规划的具体行动。
　　国土资源部部长姜大明在2016年全国地质调查工作会议上指出，要更加有效地搭建资源领域国际合作新平台，积极研究提出地质领域国际大科学计划。中国地调局局长钟自然在2016 年全国地质调查工作会议上也提出了实施科技创新驱动战略18条举措，探索实施大科学计划就是其中之一。
　　按照地球化学专家的说法，化学元素是地球的最小组成单元。“化学地球”是绘制地球化学元素图谱，将元素周期表上所有化学元素的含量和分布绘制在地球上，为全球资源可持续利用和全球环境变化研究提供基础数据，为政府决策提供科学依据，为社会提供公共服务。
　　彭轩明介绍说，“化学地球”国际大科学计划就是要系统测量地球五大圈层化学元素含量，持续记录全球化学元素基准与变化科学数据，绘制地球化学元素图谱。主要包括七大任务：一是建立全球地球化学基准网；二是建立地球关键带地球化学观测网；三是估算全球50种主要成矿元素分布与资源总量；四是评价全球重金属、放射性和碳元素环境变化；五是研究生物灭绝、古气候变化等重大地质事件的地球化学响应；六是合作填制“一带一路”地球化学系列图件；七是创建“化学地球”平台和大数据共享系统，提供全球地球化学大数据和知识公共服务。
　　王学求博士的说法更生动：“化学地球”国际大科学计划就是建立和完成一个完整的具有化学性质的地球导航。
　　合理利用资源 实现互利共赢
　　事实上，探索实施大科学计划，不仅仅是政策要求，更是当前政治、经济、环境形势的迫切要求。
　　从当前全球生态环境看，大气、水、土壤环境污染和资源短缺问题备受关注。联合国教科文组织需要一个权威机构提供系统的、持续的全球科学数据和解决方案。联合国教科文组织和中国政府批准在中国建立全球尺度地球化学国际研究中心，反应了国际社会期盼中国为人类做出更多贡献。地球化学中心已经制定了雄心勃勃的科学计划，将元素周期表绘制在地球上，记录全球地球化学数据，服务于全球地球科学团体。实施“化学地球”大科学计划，对创新发展地球科学理论、保护生态环境和合理利用自然资源具有重要意义。
　　迄今为止，人类发现存在于地球中的化学元素有 92 种，但一直没有系统研究这些元素在岩石圈、土壤圈、生物圈、水圈和大气圈的分布数据，影响了全球重大资源环境问题研究与解决。系统测量地球五大圈层化学元素的含量可为层圈之间相互作用、物质与能量交换机理研究提供基础数据，是地球系统科学创新和发展的重大需求；建立基于互联网的“化学地球”平台，提供全球视野的地球化学知识，也是为公众科学认知地球的需要。
　　碳排放引起的气候变化、重金属污染变化、放射性注入量的变化等全球变化问题是当今社会普遍关注的热点问题，但全球变化存在很大争议的一个重要原因是缺乏衡量标准。监测全球自然和人为引起的环境变化，需要建立全球地球化学基准作为定量标尺。例如通过中、美、欧、澳基准数据对比，重金属元素超标的采样点位分别为欧洲 10.9%、中国 4.1%、美国 2.6%、澳大利亚 1.8%——欧洲重金属污染最为严重，中国次之，美国略好于中国，澳大利亚最为清洁。这与工业化历史和人口密度是一致的。因此，开展化学地球大科学计划，建立全球 76 种元素地球化学基准，开展全球重金属污染、放射性注入、碳排放等评估和监测，是改善生态环境，促进人与自然和谐相处，加快建设资源节约型、环境友好型社会的迫切需要。
　　人类赖以生存的地球矿产资源总量以及发展的永续性，一直是社会关注的重要问题之一。过去，对全球资源总量的估算一直依据地壳克拉克值。为了弥补全球只有 1 个克拉克值来估算资源量的重大缺陷，科研专家利用单位为 20000 的网格化地球化学基准值估算全球资源总量，提供全球成矿物质背景。此举将提供更为准确的资源总量，为人类永续利用自然资源提供重要依据。
　　当下，我国提出“一带一路”发展规划。沿线国家矿产资源极为丰富，是世界矿物原材料的主要供给基地，在全球经济和社会发展中占有举足轻重的位置；同时，一些国家也面临自然环境脆弱等问题。合作开展地球化学填（编）图能够为“一带一路”沿线国家资源与环境协调开发利用提供基础数据,服务于“一带一路”经济建设和环境保护，是促进优势互补，实现互利共赢和开放发展的需要。
　　全球共同推进
　　地球科学进入了新的发展阶段，需要从大范围、大尺度、大数据来更好地认知地球，解决资源环境重大问题。
　　那么，有了目标任务，“化学地球”国际大科学计划又将如何实施？
　　彭轩明表示，要遵循从地球化学数据获取、数据管理、研究评价、图件制作到成果发布的技术思路，采用系统采样、精细分析和科学评估等工作方法，有效实施“化学地球”大科学计划。
　　“化学地球”国际大科学计划将根据七大目标任务，基于全球地球化学5000个基准网格建立18000个子网格，在全球最大汇水域出口采集样品，分析76种化学元素；建立1000个长期地球化学立体观测点，持续获得重金属、放射性和碳元素的变化和循环数据；采用面金属量、成矿富集系数及最低工业品位参数估算全球资源总量；按照中国和欧盟土壤重金属量标准，评价土壤污染状况，计算空气中铀、钍、钾天然放射性含量，监测碳质岩石和碳酸岩风化产生的碳排放量；利用化学元素变化灵敏响应特性，研究生物灭绝、古气候变化重大地质事件。
　　据介绍，目前，全球已有近30个国家先后联合实施了IGCP 259国际地球化学填图计划和IGCP360全球地球化学基准计划，完成陆地面积3200万平方千米，分析指标达81个。可以说，已经奠定了良好的工作基础。
　　就国内情况来看，我国现已经形成一套成熟的理论与方法技术体系，其中两项居世界领先地位：一是各种地貌景观汇水域样品采样理论，二是精确和大规模的实验分析系统。我国系统研制了250多种全球最齐全的国际普遍应用的标准物质，牵头制定了一系列技术指南，成功组织实施了国家区域化探、土地资源、地下水资源3项地球化学调查计划，形成了系统的管理模式。
　　同时，全球储备了大批优秀的专业技术人才。有69个国家、169位科学家带领的团队参与了全球地球化学基准计划，欧洲专门成立了地球化学专家组，美国、墨西哥和加拿大也专门成立了北美地球化学景观计划工作组；中国已建立起一支专门从事全球地球化学基准研究的队伍，举办了26次国际地球化学填图培训班，为60余个国家600余人次进行了培训，并与25个国家实施了地球化学填图合作。
　　下一步，在未来6年，联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心将按照3个阶段有序推进化学地球大科学计划实施。第一阶段，在今年广泛征求意见，形成化学地球大科学计划实施方案；第二阶段，2017 ～ 2020年建成覆盖全球50%陆地的地球化学基准网，建设地球关键带地球化学观测网，完成监测研究等任务；第三阶段，2021年，评估总结并编写大科学计划成果报告。该中心还计划针对3类情况开展区域部署：一是对已经建立基准网的欧美澳发达国家，补充分析未测试的元素；二是对与中国已签订谅解备忘录的国家，合作开展地球化学填图；三是对尚未建立基准网的发展中国家，组织申报地球化学填图国际合作项目。
　　据预测，未来，通过全球大区域和大数据的获取与监测，将形成一批基础扎实、创新突出和有国际影响力的大成果。到2021年，建成10000个基准点的地球化学基准网；建成地球化学观测网平台，在中国建立100个实验观测点，研制“化学地球”大数据平台，提交“一带一路”重点国家500万平方千米地球化学图；发布第一期76个化学元素基准值和基准地球化学图。为尽早实现此目标，联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心将加大国际合作复合型人才的培养力度，探索建立统筹部署、分工协调、合作共享的工作机制，完善科学适用和相互协作的技术保障体系；建立国际组织和各成员国参与的多元化、稳定化和专项化的资金投入保障体系。同时，2016～2021年，我国财政也将投入6亿~8亿元人民币，保障“化学地球”大科学计划实现预期目标。
　　身负厚望勇攀登
　　在联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心协定签署仪式上，姜大明强调，要不断总结中国地球化学研究的经验，推进“化学地球”大科学计划。
　　他表示，多年来，中国先后实施了区域化探全国扫面计划、全国土地质量地球化学调查计划、全国地下水质调查计划和全国地球化学基准计划，取得了较大成就。在全球范围内，地球化学填图理论和分析技术取得了瞩目的成绩，为开展“化学地球”大科学计划打下了坚实的基础。他呼吁，要加快建立覆盖全球的地球化学基准网和监测网，绘制地球化学图谱，持续记录全球尺度的化学元素变化，为自然资源与环境可持续发展提供良好的支撑。
　　他提出，联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心要充分发挥国际中心的平台作用，推动国际地球化学新发展。地球化学国际研究中心成立后，要在创新工作中主动作为，保持创新活力，提升创新水平；要紧扣协议确定的目标和职能定位，编制和落实好中心6年发展规划，确保各项目标任务落到实处；要深化合作，积极推动“化学地球”大科学计划落地，与世界各国开展务实合作，建立覆盖全球的地球化学基准网和监测网，搭建共建共享的“化学地球”大数据平台，为监测未来地球化学变化和科学决策提供参照标尺；要加强交流，广泛聚集国际人才和推动地球化学成果转化，定期向发展中国家提供全球尺度地球化学方法技术援助，促进地球化学研究能力的提升和成果转化应用，造福各国人民。
　　实力决定执行力。目前，我国在地球化学领域取得的成就，使得集研究、填图、勘查、工程一体化的大科学计划——“化学地球”成为可能。“化学地球”国际大科学计划将总结中国近 40 年的地球化学填图经验和逐步形成的方法技术体系，制定全球地球化学技术标准，并利用联合国教科文组织全球尺度地球化学中心平台，建立覆盖全球的地球化学基准网和数据管理与共享中心，实现对全球数据的权威发布。开展对发展中国家技术培训，共享中国地球化学调查成果和先进技术，是中国承担更多国际责任、服务经济社会发展的需要。