曲建升¹　曾静静¹　张志强¹　朱永官²　潘根兴³

（1. 中国科学院兰州文献情报中心；2. 中国科学院城市环境研究所；3. 南京农业大学农业资源与生态环境研究所）

经济社会发展导致的环境问题日益凸显，并影响到人类社会的健康发展。2014年，各国政府、国际组织和科学团体积极应对环境问题挑战，在环境污染、环境与健康、气候变化以及环境科学研究的新工具与新方法等方面的研究和行动持续深入，并取得了一系列重要进展。

一、重要研究进展

1． 环境污染机理问题备受关注并持续取得进展

亚洲大气污染对全球大气环流和气候影响研究获得新突破。美国得克萨斯州农工大学、加州理工学院和北京大学的科学家采用新的层级模拟方法和观测分析，证明了过去30年间的亚洲污染对中纬度气旋的影响。这一研究表明：亚洲污染增强了纬向热传输变化，使西北太平洋海域的冬季气旋加剧；使降水量增加了7% ；改变了区域辐射通量，使大气层顶端和地球表面的净云辐射强迫分别增加了1.0瓦/米² 和1.7瓦/米²。研究结果清楚地揭示了大气悬浮颗粒物，尤其是人为排放的污染颗粒物对全球大气环流和气候的影响，建议在开展全球气候预测、制定相关政策时，科学评估除温室气体之外的悬浮颗粒物的影响。

全球水资源污染问题与河流治理受到重视。德国科布伦茨—兰道大学的一项元分析研究表明，来自全球73个国家11300份地表水研究样本中有超过一半的农药浓度已经超过管理阈值，即便在管理严格的发达国家也是如此。国际水协会、大自然保护协会等机构发布报告对全球530个大中型城市的饮用水源地进行了深度分析，研究发现全球前100个最大城市的5亿人口的饮用水来自高沉淀物水源，其中还有约3.8亿人口的饮用水取自富营养化水源。地下水资源也面临巨大压力。德国法兰克福大学和波恩大学研究指出，印度、美国、伊朗、沙特阿拉伯和中国的地下水枯竭显得格外突出。英国伦敦大学学院研究指出，地下水资源的急剧消耗破坏了人类在全球变暖背景下应对水资源短缺的恢复力。

2014年4月，美国环保署（EPA）提出方案，建议对经历了一个多世纪的工业活动之后，遭受了农药、重金属、二英、多氯联苯（PCBs）和其他污染物侵蚀的帕塞伊克河8英里长的下游河段进行清理，以清除高达430万立方米的污染底泥。2014年9月24日，美国发布“五大湖恢复行动计划”，将联合联邦政府各机构积极采取措施，在未来5年内实现北美五大湖流域的水质保护、控制物种入侵、世界上最大的淡水湖水系栖息地恢复的目标。

2． 环境污染对人类健康影响的科学认识不断深入

环境污染对人类健康的影响及其造成的损失研究取得一系列新的认识。世界卫生组织（WHO）发布关于空气污染的最新估计指出，2012年全球约700万人的死亡与空气污染（包括室内空气污染和室外空气污染）有关，中低收入国家受影响最大，这些国家因空气污染死亡人数占全球的1/8，这一数据是先前估计的两倍。经济合作与发展组织（OECD）报告指出，城市空气污染引发的健康问题和过早死亡给发达经济体以及中国和印度等国每年造成的经济损失总额高达3.5万亿美元，而OECD成员国的空气污染约50% 来源于道路交通，其中，柴油车尾气排放危害程度最高。美国哥伦比亚大学和重庆医科大学的一项案例研究发现，燃煤电厂关闭前孕育的婴儿脐带血中脑源性神经营养因子（BDNF）的含量明显低于电厂关闭后出生的婴儿，BDMF是一种参与脐带血中神经元生长的蛋白质，这种蛋白质对大脑发育至关重要，该研究证明了孕妇对空气污染的长期暴露将影响儿童的神经发育，提供了燃煤电厂关闭后有益于儿童健康的直接证据。

3． 对海洋微型塑料及其危害的认识取得多项重要突破

有关海洋微型塑料的迁移和聚集规律，及其对海洋生态系统安全的威胁取得多项重要认识。近年来，海洋环境的塑料污染问题日益严重，有关海洋生态系统中的塑料垃圾研究也迅速增加。2014年6月23日，在首届联合国环境大会上，联合国环境规划署（UNEP）发布报告指出，海洋里大量的塑料垃圾日益威胁到海洋生物的生存，保守估计每年给海洋生态系统造成的经济损失高达130亿美元。美国达特茅斯大学和英国伦敦大学学院的科学家在北冰洋海冰中也发现数量巨大的微型塑料，总量比泛太平洋垃圾带里的塑料碎片要高3个数量级。西班牙国家研究委员会马拉斯皮纳（Malaspina）海洋考察队发现海洋上存在与环流特征相关的五大塑料碎片聚集地，该考察队同时指出，海面可能还不是塑料垃圾的最终目的地，大量的塑料碎片或许已经进入海洋食物链，对生态系统和人类健康产生负面影响。

4． 气候变化科学研究和应对行动取得更多科学认同

气候变化的科学认识不断深入。美国科学促进会（AAAS）发布报告指出，人类社会正处在将气候系统推向突然、不可预测和潜在的不可逆变化的风险中，这将带来极具破坏性的影响。美国斯坦福大学研究指出，气候变化将增加未来大气的静稳事件，进而导致全球多地空气质量的持续恶化。荷兰环境评估署、荷兰能源研究中心、澳大利亚昆士兰大学、澳大利亚西澳大学和荷兰皇家气象研究所调查发现，90%的受访的全球气候变化领域的科学家认为是人为因素主导了全球变暖。瑞典、澳大利亚、丹麦等国研究机构开展的一项研究，称由于人类活动，地球的9个界限目前已有4个被突破，分别为：气候变化、生物多样性损失、土地系统变迁、生物化学循环改变，每一个界限的显著改变都可能将地球系统推入一个危险的状态。有关全球大气CO₂浓度的监测工作取得新发现，美国国家海洋和大气管理局（NOAA）基于全球40个观测站的大气样本数据的综合分析表明，全球大气二氧化碳月平均浓度首次突破400mg/kg（ppm），再一次有力证明了全球二氧化碳浓度持续增加的趋势。

气候变化评估报告强调积极应对气候变化的紧迫性。政府间气候变化专门委员会（IPCC）组织全球科学家完成了对全球气候变化及其影响和应对机会的新一轮评估，陆续发布的评估报告再次强调了积极应对气候变化的紧迫性。2014年3月发布的IPCC第二工作组报告指出，尽管管理气候变暖风险的难度不断增加，但应对这些风险的机遇依然存在。2014年4月发布的第三工作组报告指出，通过采取各种技术措施以及行为改变，有可能将全球平均温度升高幅度控制在不超过工业化前水平的2℃范围内。但是，只有通过重大体制和技术变革，才更可能将全球变暖幅度控制在上述阈值之内。2014年11月发布的综合报告指出，人类对气候系统的影响正日益突出，如果不加以制止的话，气候变化将很大可能会增加人类和生态系统遭受严重的、无处不在和不可逆转的影响。

国际应对气候变化行动进入全新阶段，新一轮气候变化行动框架逐步浮出水面。世界主要国家陆续提出自主贡献减排预案目标，以积极姿态迎接巴黎气候变化大会，截至2015年5月，已经有37个国家提交了自主贡献减排预案目标方案。中美两国于2014年11月发布《中美气候变化联合声明》，使国际气候政策进入一个新的水平，为巴黎大会达成新的气候协议奠定良好基础，该协议的达成也拉开了由煤炭时代向清洁能源时代过渡的新篇章，并将大大刺激清洁能源及相关技术的研发需求。

5． 应对环境问题的新工具和新方法的研制工作更加受到重视

浙江大学和美国北卡罗来纳州立大学的科学家研究指出，水喷雾地球工程方法可以在很短的时间内非常有效地将大气PM_2.5污染减少至35微克/米³（根据喷雾方式的不同，可以在几分钟到几小时或几天内取得显著效果）。美国哈佛大学公共卫生学院、麻省理工学院等机构的科学家指出，目前评估颗粒物对人体健康影响的方法还存在局限，科学家需要考虑使用“准实验方法”（QE）进行分析评估。美国华盛顿大学、斯坦福大学和挪威哥本哈根大学的科学家指出，对于许多物种和生态系统，特别是水生和海洋环境，缺乏实用的监测方法，环境DNA（eDNA）科学在改善环境管理方面前景广阔。澳大利亚阿德莱德大学化学工程学院与西班牙洛维拉·依维尔基里大学的科学家共同开发出一种新的超灵敏、低成本和便携式的监测环境水体中汞的方法。美国未来资源研究所评估了世界银行的室外空气污染暴露的损害成本和相关经济成本的估计方法，并建议用全球疾病负担（GBD）团队的计算方法来替代当前基于计量经济模型的成本估计方法。全球疾病负担团体将卫星数据与大气化学输送模式结合起来，对细颗粒物暴露进行全球评估。奥地利应用系统研究所的科学家提出用PM_2.5浓度造成的寿命损失（LLE）来评估人类暴露在细颗粒（PM_2.5）之下所受到的健康影响。在2009年2月发射首颗“轨道碳观测者”（OCO）卫星失败之后，美国国家航空航天局（NASA）于2014年7月成功发射了探测精确度远高于同类探测器的OCO-2，2014年12月18日，科学家首次发布了来自该卫星的首批图像。

二、领域重要战略规划

针对环境问题这一人类社会的共同挑战，世界各国在2014年持续加强对主要环境问题的研发投入和科技布局的优化调整，推出了一批国家战略规划与工作计划。

1． 欧美环境机构优先考虑空气污染与气候变化挑战

2014年1月21日，欧洲环境署（EEA）发布《2014—2018年的多年工作计划：扩展政策实施和长期转化的基础知识》，指出鉴于自然环境挑战，在2014—2018年需要优先考虑并持续关注空气污染、气候变化、水管理、自然保护、土地利用和自然资源、废弃物管理、噪音、沿海和海洋保护等领域。通过收集数据、信息/指标和评估，适应和进一步发展EEA 信息系统，向欧盟委员会申报国家数据，以适应国家预期的变化，在以下9个主题领域，支持并告知政策制定和实施：①空气污染、交通和噪声；②工业污染；③减缓气候变化和能源消费；④气候变化的影响：脆弱性和适应性；⑤水资源管理、资源和生态系统；⑥海洋、沿海环境和海洋活动；⑦生物多样性、生态系统、农业和森林；⑧城市、土地利用和土地；⑨废物和材料资源。

2014年4月10日，美国环境保护署（EPA）发布《2014—2018财年美国环境保护署战略计划》报告，提出5项战略目标、4项跨部门战略和总体核心价值，支持管理层和EPA 重点工作的实施。5项战略目标分别是解决气候变化和改善空气质量、保护美国水资源、清洁社区和推进可持续发展、降低风险和增加化学品安全性、依靠法律的执行与遵守来保护人类健康和环境。EPA 的研究将继续集中于最关键的主题，为解决人类健康和环境问题找到更加可持续的解决方案。在应对环境挑战时，EPA 将继续延续科学、透明、法治的核心价值；将以最好的数据和研究以及透明度和问责制的承诺作为工作导向。

2． 联合国机构全力推进国际社会积极应对全球环境问题

2014年6月27日在内罗毕召开的联合国环境大会上共通过16项决定和决议，推动国际社会采取行动应对空气污染、打击非法野生动植物贸易、管理海洋塑料垃圾和微塑料、健全化学品与危险废物管理等主要环境问题。大会再次重申了成员国在《我们想要的未来》中做出的承诺，特别是可持续发展背景下的环境支柱部分和第88款加强环境署的作用。联合国环境大会期间举办的可持续发展目标和2015年后发展议程（包括可持续消费和生产）全体部长会议呼吁把环境支柱彻底地纳入可持续发展进程当中，承认健康的环境是实现有雄心的、普遍的和可实施的2015年后可持续发展议程的必要条件和关键因素。其他决议关注以下问题：①需要加快推进可持续消费和生产模式，包括资源效率和更可持续的生活方式；②通过所有国家全方位的合作，采取紧急行动，共同应对气候变化，包括全面实施联合国气候变化框架公约；③培养并鼓励合作伙伴关系，应对小岛屿发展中国家面临的环境挑战，特别是即将在萨摩亚召开的第三届小岛屿发展中国家国际大会需要讨论通过的优先事项；④需要加强科学与政策的结合，为更有效的可持续发展决策提供技术手段；⑤需要确保多边环境协定和其他国际与区域环境承诺的全面实施；⑥需要加强减少生物多样性流失、防治土地荒漠化和土地退化的工作。

联合国环境规划署（UNEP）于2014年6月发布《UNEP年鉴2014》，重新审视并评估了过去十年的年鉴所关注的十大紧迫环境问题，这些环境问题包括了氮元素过剩造成的环境影响、传染性疾病、海洋里的塑料垃圾、海洋水产养殖、甲烷水合物、公众科学潜力，空气污染、野生动物偷猎、土壤氮保护、北极的迅速变化等领域，并提供了新的应对方法。2014年年鉴再次证实环境对维持和改善人类及生态系统的健康起着至关重要的作用，经济发展不能以牺牲环境为代价，鼓励所有国家联合起来，共同应对气候变化带来的挑战。此外，人们越来越需要来自世界各地的及时、可靠的环境信息，以便能够识别出现的问题并采取有效行动和政策对其做出应对。

3． 国际机构积极部署应对水安全问题

联合国教科文组织于2013年11月发布国际水文计划第八阶段战略计划—— 《水安全：应对地方、区域和全球挑战》，重点围绕与水相关的灾害和水文变化、变化环境中的地下水、解决水短缺和水质问题、水和人类住区的未来发展、面向可持续性的生态水文学、水安全教育等六大主题，以及水资源风险管理、水安全的不确定性、地下水水质保护与可持续管理、生态水文学系统解决方案和生态工程、城市生态水文学等30个重点研究问题进行了科技战略规划。

世界银行与中国水利部联合完成《中国国家水资源合作战略（2013—2020）》报告并于2014年5月发布，该报告以提高我国国家水安全保障为目标，提出了中国在实现2020年战略目标进程中实施水资源综合管理及解决各类问题的要素与策略。

报告认为，中国经济的发展依然受制于水问题，中国未来经济和社会发展将面临洪灾风险、水资源短缺、水污染、水生生态系统退化以及水资源管理水平等五个战略性问题。我国政府和世界银行针对关键性战略问题，共同确定了防洪减灾战略、应对水资源短缺战略、水污染防控战略、水生态环境修复战略、水资源管理战略、应对气候变化战略等六方面具体战略，以及流域综合管理、生态脆弱与河流管理、缺水地区水量分配、农业高效节水灌溉、政策和战略对策、洪水风险管理、应对气候变化、流域生态补偿、地下水管理、饮用水安全、水利信息化建设和水价改革等12个近期工作重点。

4． 未来地球计划确定未来3～5年的优先研究领域

2012年6月，“未来地球计划”（FutureEarth）在“里约＋20峰会”上宣布成立，原有的全球变化研究计划将停止或部分停止。该计划着眼于运用跨学科观点和研究方法，开展动态行星地球、全球可持续发展、可持续性转型三大主题研究，以催生深入认识行星地球动态的科学突破，推动提出重大环境与发展问题的解决方案。2014年11月6日，未来地球计划科学委员会和过渡参与委员会发布《未来地球2025愿景》，制定了未来10年“未来地球计划”研究活动的框架体系，并提出将推进以解决方案为导向的研究，与社会各方合作伙伴协同设计、协同实施，不断增进新的科学认识并将科学知识联系起来，以扩大科学研究的影响、探索新的发展路径、寻找新的方法，实现人类社会向可持续发展加速转型。2014年12月4日，未来地球计划发布《战略研究议程2014》呼吁研究的逐步改变，以解决严重的环境、社会和经济挑战，敦促私营部门、政府和民间社团与研究人员合作，协同设计、协同实施一个更灵活的全球创新体系。

三、发展启示建议

总览2014年全球应对环境问题的科学进展与科学行动，世界各国环境压力总体不断增大，重视程度也持续增加，主要国家加强了环境科学领域的战略规划和科技布局的优化调整，科学问题进一步聚焦，研究手段得到进一步改善，新的科学成果在环境问题的应对决策和行动中发挥了重要作用。我国在环境科学领域也取得了若干重要成果，并在全球应对行动中发挥了不可替代的作用。建议我国环境科学领域继续加强以下工作：

1． 继续加大环境问题的研发投入，破解环境污染治理难题

我国30多年的经济快速增长，留下了严重的环境问题。建议从环境问题的科学机理研究与环境问题治理手段和对策的开发两个方面同时加大科技投入，实现摸清环境问题现状、认清环境影响机理、找准环境治理方法、推动环境质量改善的目的。

2． 积极应对气候变化，协调环境、能源和水问题

气候变化及其应对行动与我国经济社会各方面均有千丝万缕的联系和影响，也正因其复杂性，难以以单一手段解决。建议以环境与发展的全局观审视气候变化问题，将气候问题、环境问题、能源问题、水问题和发展问题纳入统一框架中进行科学布局，抓住经济增长转型的重要时期，破解气候变化与发展难题。

3． 结合可持续发展主题，布局环境问题研究，落实“未来地球计划”相关工作

未来地球计划作为全新的全球环境变化科学组织框架，将围绕“动态行星、全球可持续发展、可持续性转型”三大主题组织科学研究，我国已作为国家成员启动相关工作，但科学研究工作尚待进一步推进。建议围绕水、能源、食物、健康、低碳转型、区域发展、环境变化适应、自然资源保护等布局一批重要研究选题，并鼓励面向解决方案、科学支持决策的研究工作，实现科学研究范式的全面转变。利用未来地球计划推出整合全球变化研究计划之际，梳理我国原有全球变化计划的组织框架，并将其中活跃的且可与未来地球计划相对接的组织/团队作为项目/工作组吸收到未来地球框架中来，并结合未来地球计划学科交叉、面向可持续发展解决方案的特点，新设计和征集新的科学工作组。

本文由刘四旦摘编自中国科学院最新发布的《2015科学发展报告》。《科学发展报告》自1997年起开始发布，今年是第18本。报告全面综述分析2014年度国际科学研究前沿进展，展望研判国际重要科学领域研究发展趋势，报道介绍我国科学家具有代表性的重要研究成果，观察综述国际主要科技领域研究进展及科技战略规划与研究布局，概括介绍我国科学研究整体发展状况，并向国家提出有关中国科学的发展战略和政策咨询建议，为国家宏观科学决策提供重要依据。

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