科學(xué)通報(bào) | 環(huán)境地球科學(xué)對人類文明的貢獻(xiàn)

地球環(huán)境是人類文明產(chǎn)生、延續(xù)和發(fā)展的重要基礎(chǔ)。從農(nóng)耕文明對土壤和水源的依賴，到工業(yè)化進(jìn)程中的資源開采和利用，再到今天人類共同面對的氣候變化、生態(tài)退化、環(huán)境污染、地質(zhì)災(zāi)害、健康風(fēng)險(xiǎn)，人與自然的關(guān)系始終深刻影響著歷史和文明的進(jìn)程。

環(huán)境地球科學(xué)正是在認(rèn)識自然、解讀自然和促進(jìn)人與自然和諧共生的過程中發(fā)展起來的。它以地球科學(xué)的理論、方法和手段，研究自然條件和人類活動影響下大氣圈、水圈、土壤圈、生物圈、表層巖石圈的演化過程及其相互作用，探索人類面臨的生態(tài)、健康、環(huán)境和災(zāi)害問題，服務(wù)于生態(tài)環(huán)境保護(hù)、資源可持續(xù)利用、災(zāi)害防控和公共健康。

一、環(huán)境地球科學(xué)：認(rèn)識人與自然關(guān)系的重要學(xué)科

如果說醫(yī)學(xué)關(guān)注人體健康，那么環(huán)境地球科學(xué)則可以被理解為守護(hù)地球環(huán)境健康的重要科學(xué)基礎(chǔ)。它關(guān)注土壤、水體、大氣、生物和地質(zhì)環(huán)境如何變化，也關(guān)注這些變化如何影響生態(tài)安全、公共健康、工程建設(shè)和社會發(fā)展等方面。

在生態(tài)文明建設(shè)不斷推進(jìn)的今天，環(huán)境地球科學(xué)不僅是一門認(rèn)識地球環(huán)境的學(xué)科，也是一門面向現(xiàn)實(shí)問題、服務(wù)國家重大需求的學(xué)科。它服務(wù)于美麗中國、健康中國建設(shè)，并為人類探索更加可持續(xù)的發(fā)展道路提供科學(xué)依據(jù)(圖1)。

圖1 環(huán)境地球科學(xué)以“地球環(huán)境醫(yī)生”為定位，面向健康中國、美麗中國等重大需求。

二、從文明發(fā)展看環(huán)境地球科學(xué)的四方面貢獻(xiàn)

環(huán)境地球科學(xué)的貢獻(xiàn)不僅體現(xiàn)在環(huán)境治理本身，更體現(xiàn)在其對農(nóng)業(yè)文明延續(xù)、重大工程安全、公共健康保障和全球環(huán)境治理的支撐。

1.守護(hù)土壤與水：支撐農(nóng)業(yè)文明延續(xù)和生態(tài)系統(tǒng)健康

環(huán)境地球科學(xué)建立和完善了表層地球環(huán)境演化理論，為農(nóng)業(yè)文明延續(xù)和生態(tài)系統(tǒng)健康奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。土壤發(fā)生學(xué)、土壤圈層理論、水循環(huán)理論、水環(huán)境化學(xué)以及碳、氮、硫、磷等元素循環(huán)研究，使人類能夠更加科學(xué)地認(rèn)識土壤、水和生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律。

科學(xué)施種、耕地保護(hù)、流域治理、農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展技術(shù)的發(fā)展有效支撐了糧食安全和資源可持續(xù)利用，也推動人類從單純依賴自然，走向科學(xué)利用自然、主動保護(hù)自然。

2.認(rèn)識地質(zhì)環(huán)境：保障重大工程建設(shè)與人居安全

環(huán)境地球科學(xué)發(fā)展了工程地質(zhì)環(huán)境理論與災(zāi)害防控技術(shù)，保障了重大工程建設(shè)與人居安全。鐵路、水利工程、城市地下空間和重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，都需要準(zhǔn)確理解地質(zhì)環(huán)境條件和災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。

工程地質(zhì)環(huán)境與災(zāi)害研究揭示了巖土體穩(wěn)定性、地質(zhì)災(zāi)害形成機(jī)制和重大工程環(huán)境效應(yīng)，為青藏鐵路、三峽工程等重大工程建設(shè)和長期運(yùn)行提供了科學(xué)支撐，為滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害及地震次生災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控提供了技術(shù)保障。

3.追蹤污染風(fēng)險(xiǎn)：推動環(huán)境治理走向一體化健康

環(huán)境地球科學(xué)揭示了環(huán)境污染與健康風(fēng)險(xiǎn)的內(nèi)在機(jī)制，推動人類從污染治理走向一體化健康。倫敦?zé)熿F事件、日本水俁病事件等環(huán)境公害事件表明，污染物會在空氣、水體、土壤和食物鏈中遷移、轉(zhuǎn)化和累積，并最終影響生態(tài)系統(tǒng)和人體健康。

通過研究污染物來源、遷移轉(zhuǎn)化、暴露途徑和健康效應(yīng)，環(huán)境地球科學(xué)為環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)制定、污染風(fēng)險(xiǎn)管控和公共健康保障提供了科學(xué)依據(jù)。面對新污染物、復(fù)合污染和氣候變化帶來的復(fù)雜風(fēng)險(xiǎn)，“人類—生物—環(huán)境”一體化健康正在成為環(huán)境地球科學(xué)的重要前沿。

4.觀測與模擬地球系統(tǒng)：支撐全球環(huán)境治理和國際規(guī)則制定

環(huán)境地球科學(xué)拓展了人類對地球系統(tǒng)的認(rèn)知邊界，為全球環(huán)境治理和國際規(guī)則制定提供了科學(xué)支撐。現(xiàn)代觀測、模擬與預(yù)測技術(shù)使人類能夠從單點(diǎn)觀測走向全球組網(wǎng)，從定性描述走向定量模擬，更系統(tǒng)地理解大氣、水、土壤、巖石生物等圈層之間的相互作用。

臭氧層保護(hù)、氣候變化應(yīng)對、可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)等全球議題背后，都離不開環(huán)境地球科學(xué)提供的證據(jù)基礎(chǔ)和科學(xué)判斷。從《蒙特利爾議定書》到《巴黎協(xié)定》，環(huán)境地球科學(xué)持續(xù)推動人類從局地治理走向全球協(xié)同，持續(xù)推動人類命運(yùn)共同體在全球環(huán)境共享共治中的有效實(shí)踐（圖2）。

圖2 環(huán)境地球科學(xué)正在突破單一圈層、單一介質(zhì)和單一過程的研究局限，走向系統(tǒng)化、綜合化治理。

三、面向未來：建設(shè)宜居地球的科學(xué)支撐

面向未來，環(huán)境地球科學(xué)將繼續(xù)承擔(dān)三方面的重要使命。

其一，深度融入國家生態(tài)文明建設(shè)戰(zhàn)略，圍繞碳達(dá)峰碳中和、流域綜合治理、土壤污染管控、生物多樣性保護(hù)以及清潔和綠色生產(chǎn)等重大議題，為美麗中國建設(shè)提供系統(tǒng)性科學(xué)支撐與技術(shù)方案。

其二，積極實(shí)施健康優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略，構(gòu)建人類—生物—環(huán)境一體化健康體系，深化污染物暴露來源解析、暴露途徑識別、健康風(fēng)險(xiǎn)評估、環(huán)境變化與疾病關(guān)聯(lián)等研究，為提升公眾健康福祉提供科學(xué)基礎(chǔ)。

其三，推動全球環(huán)境治理與國際科技合作，積極參與氣候變化、新污染物管控、減污固碳、環(huán)境健康等全球議題，為建設(shè)宜居地球和人類命運(yùn)共同體貢獻(xiàn)中國智慧與中國方案。

四、結(jié)語

從土壤到水體，從地質(zhì)到健康，從局地環(huán)境問題到全球可持續(xù)發(fā)展，環(huán)境地球科學(xué)始終與人類文明的命運(yùn)緊密相連。它不僅幫助人類認(rèn)識自然、利用自然，更重要的是推動人類在地球系統(tǒng)的邊界之內(nèi)，與自然和諧共生、永續(xù)發(fā)展。

吳豐昌中國工程院院士，中國環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)管控全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，研究員，博士生導(dǎo)師，《湖泊水環(huán)境質(zhì)量演變與水環(huán)境基準(zhǔn)研究》973項(xiàng)目首席科學(xué)家。主要從事湖泊污染機(jī)理與過程、水質(zhì)基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)、風(fēng)險(xiǎn)評估，及污染控制技術(shù)和管理等方面的研究。

朱永官中國科學(xué)院院士，發(fā)展中國家科學(xué)院院士，研究員，博士生導(dǎo)師，中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心主任。研究工作涉及土壤-植物-微生物相互作用與生源要素／污染物的循環(huán)與轉(zhuǎn)化，土壤-植物系統(tǒng)污染的生態(tài)和健康效應(yīng)。

彭建兵中國科學(xué)院院士，長安大學(xué)/中國地質(zhì)大學(xué)（北京）一級教授，陜西黃河科學(xué)研究院院長，中國地大（北京）地質(zhì)安全研究院院長。主要從事工程地質(zhì)與災(zāi)害地質(zhì)方面的科研教學(xué)工作，圍繞中游黃土高原滑坡災(zāi)害與下游華北平原地裂縫災(zāi)害開展了系統(tǒng)科學(xué)研究。

文章信息

吳豐昌, 朱永官, 彭建兵, 谷保靜, 蒲曉, 劉羽. 環(huán)境地球科學(xué)對人類文明的貢獻(xiàn).科學(xué)通報(bào), 2026, 71(19): 4438-4447

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