环境地球科学学科发展战略研究报告

一、引言

环境地球科学是研究地球环境系统及其与人类活动相互作用的综合性学科，涉及地质学、地理学、环境科学、生态学、大气科学、海洋科学等多个领域。随着全球环境问题日益突出，环境地球科学在解决资源短缺、环境污染、气候变化等重大挑战中发挥着不可替代的作用。本报告旨在系统分析环境地球科学的学科内涵、发展现状与趋势，提出未来战略布局与优先发展方向，为学科建设和科研规划提供参考。

二、学科内涵与战略地位

环境地球科学以地球表层系统（包括岩石圈、土壤圈、水圈、大气圈、生物圈）为核心对象，重点研究：

• 自然过程与人类活动耦合下的物质循环与能量交换；
• 环境演变规律及全球变化区域响应；
• 环境污染物的来源、迁移、转化与归趋；
• 生态退化机制与修复原理；
• 地球环境与人体健康的关系。

其战略地位体现在：支撑国家生态文明建设、碳中和目标、防灾减灾、自然资源可持续利用等重大需求；同时与联合国可持续发展目标（SDGs）紧密对接，是地球系统科学的前沿交叉领域。

三、国际发展态势与前沿方向

国际环境地球科学呈现以下趋势：

1. 地球系统科学视角深化：强调多圈层相互作用，发展耦合模型与大数据同化方法；
2. 全球变化与极端事件：聚焦气候变暖下的冰冻圈退化、海平面上升、极端水文事件；
3. 环境地球化学与健康：关注纳米颗粒、持久性有机污染物、重金属的跨介质传输与毒性效应；
4. 生态水文与修复：河流-地下水交互带、湿地恢复、土壤污染植物修复；
5. 地球工程与负排放：增强风化、碳捕集与封存、生物炭应用等；
6. 人工智能与地球大数据：机器学习用于环境遥感、污染预测、地学过程反演。

优先发展领域包括：临界带科学、环境界面过程、污染物多介质归趋、城市环境地球科学、极地与深海环境。

四、国内发展现状与挑战

我国环境地球科学经过多年发展，已形成较为完整的研究体系：

• 在区域环境演变、黄土与全球变化、水污染控制、土壤修复等方面取得国际影响力成果；
• 国家自然科学基金、国家重点研发计划持续支持；
• 建设了一批国家重点实验室与野外台站。

但仍存在不足：

1. 学科交叉深度不够，地球科学与环境工程、生态学融合欠缺；
2. 长序列、高精度环境观测数据积累不足，共享机制不完善；
3. 从微观机理到宏观政策的尺度桥接薄弱；
4. 重大原创理论与技术突破较少，依赖国外模型与仪器；
5. 应对全球变化与突发环境事件的预测预警能力有待提升。

五、发展战略与优先方向

未来10—15年，我国环境地球科学应坚持“地球系统科学”理念，实施以下战略：

（一）总体战略

• 交叉融合：推动地学与化学、生物、计算、工程、医学的深度交叉；
• 观测-理论-模拟-决策一体化：构建从监测到调控的闭环研究链；
• 全球视野与区域聚焦：参与国际大科学计划，同时解决中国典型环境问题。

（二）优先发展方向

1. 地球关键带过程与可持续利用：研究风化、成壤、水文与生态耦合，服务水土资源管理。
2. 环境污染物多介质循环与健康风险：发展非靶向筛查、同位素示踪、毒性通路预测。
3. 全球变化区域响应与适应：重点研究青藏高原、海岸带、干旱区的突变与恢复力。
4. 城市环境地球科学：聚焦城市地质、热岛、内涝、复合污染与绿色基础设施。
5. 地球工程与碳中和地质技术：包括CO₂地质封存、增强风化、地下储能的环境效应。
6. 环境地球大数据与智能模拟：建立多源数据同化平台，研发可解释AI模型。
7. 极地与深海环境演变：参与南极、北极及深海资源开采的环境影响评估。

六、保障措施与建议

1. 加强顶层设计：设立环境地球科学专项研究计划，促进跨部门协作。
2. 完善观测网络：整合生态环境、气象、地质监测站，建设国家环境地球科学数据中心。
3. 支持青年人才与创新团队：设立交叉学科基金，鼓励长期深耕。
4. 推动国际合作：主导或参与“未来地球”、“深时数字地球”等计划。
5. 促进成果转化：建立环境标准与修复技术认证体系，服务国家治理。

七、结论

环境地球科学正处于从静态描述向动态系统模拟、从单一介质向多圈层耦合、从区域研究向全球视野转变的关键时期。我国应抓住机遇，优化布局，强化交叉与数据驱动，力争在关键带过程、污染物循环、全球变化适应等领域达到国际领先水平，为美丽中国和全球可持续发展提供科学支撑。