摸清长江家底

    长江，中华民族的母亲河。千百年来，长江流域以水为纽带，连接上下游、左右岸、干支流，形成经济社会大系统。新中国成立特别是改革开放以来，长江流域经济社会迅猛发展，综合实力快速提升，人口和生产总值均超过全国的40%，是我国经济重心所在、活力所在。2014年，长江经济带建设成为党中央、国务院确立的区域协调发展战略之一。2016年，习近平总书记在重庆召开推动长江经济带发展座谈会，提出“要把修复长江生态环境摆在压倒性位置，共抓大保护，不搞大开发”。

    党的十九大报告将“坚持人与自然和谐共生”列为新时代中国特色社会主义的基本方略。践行这一理念，服务国家战略，一项聚焦长江流域地球科学研究的计划——“地学长江计划”（长江流域地质过程及资源环境研究计划）开始展开。

结合地学，用系统思维实现长江大保护

    长江拥有独特的生态系统，是我国重要的生态宝库。修复长江生态环境，实现长江大保护，必须要用系统思维。面向国家战略，“地学长江计划”提出从地球科学视域进一步系统地认识长江、研究长江，通过多学科交融，对长江进行更大时空尺度的系统性研究。

    地球科学是探求人类赖以生存的地球奥秘的基础性学科，包括地质学、地理学以及其他衍生学科，纵横几万里，上下数亿年，几乎辐射到自然科学的各个领域。这一视域不同于以往我们熟悉的环境治理和生态保护，对此，长江学者、“地学长江计划”工作组组长和首席科学家、中国地质大学（武汉）教授谢树成解释说：“长江流域地质和地表都具有典型性和复杂性，将其深部地质过程与表层系统结合起来进行研究，才能破解流域发展中所面临的资源环境问题。比如在远古时期，长江之北有一个很大的湖泊叫云梦泽，云梦泽消失而洞庭湖出现，就和地质构造运动有关。还有，长江流域各地的地质构造不一样，地貌不一样，植物、动物、微生物组成不一样，水的状态不一样，大气环境不一样，所受的污染和污染物排出也就不一样。这些问题都需要我们以更大的时空尺度系统地研究长江面临的问题，解决长江流域人与社会和谐发展中存在的突出问题。”

    以地球科学的视域来研究长江具有突破性。深部地质研究与地表研究结合的理念近年来在国际上刚刚兴起，属于非常前沿的领域，“地学长江计划”的开展，不仅使我们站在了国际前沿，而且还有可能引领国际。

    碳循环关系到全球气候变化，在国内外都是一项非常重要的研究。“地学长江计划”的研究主题之一就是“深部碳循环及其环境效应”。“通常人们认为二氧化碳的生成主要是在地球表面，其实地球深部也蕴含着大量的碳，它通过火山爆发、地震、断裂等地质过程以二氧化碳等形式排放出来，进入大气。深部碳循环对气候的影响属于国际前沿研究，在国际上也是刚刚起步。这一研究会拓展我们对碳循环的认识，比如，不同的地质结构的深部碳循环对地球表层系统的影响是不同的，这样我们在剖析长江流域不同区域、不同层次的土地的碳排放等问题时，就会更系统、更科学地提供决策咨询。”谢树成说。

    地球深部微生物的研究，也是近年来引起重视的国际前沿领域。“在地下几公里处，有许多微生物。它们与生态修复也有着紧密的联系。这些深部微生物在地下的作用是什么？它们对所在的环境有什么影响？是不是有一些微生物具有一些特殊功能，比如特别耐高温，那么我们就可以把这些具有特殊功能的基因应用到工业上。还有一些耐重金属的微生物，有的甚至可以吃重金属，我们是否可以把它们拿到地表来帮助转化重金属？现在研究已发现，有些微生物会产生甲烷，那么我们在做地下工程的时候就要注意这些微生物产生甲烷能力特别强的区域，以免发生危险。”谢树成说。在“地学长江计划”中，研究者将在长江中游围绕地质微生物功能群，选择与生物多样性、气候变化、粮食生产、资源开采及环境保护等密切相关的生态系统展开系统研究。“我们希望能做出长江中游资源微生物调查及其种质基因库，这是非常有战略性的。”谢树成说。

    治污防污是修复长江生态的重要方面。“地学长江计划”还将针对典型污染元素在气候变化下地球化学行为的转变及其生态效应，围绕江汉平原、武汉城市圈，选择湖泊生态系统、城市生态系统、农田生态系统和矿山生态系统为对象，长期监测并分析气候变化条件下典型重金属污染物在这些生态系统中的赋存状态、迁移转化行为及其毒理效应的转变，预测其可能导致的生态环境效应，研究长江流域农作物种植过程中的农残污染物、水产养殖过程中的激素污染物对水质、环境与生态的影响，进行开发治理，提出预防对策。

地学智库，助力长江经济带绿色发展

    长江经济带作为流域经济，涉及水、路、港、岸、产、城和生物、湿地、环境等多个方面，是一个整体。推动长江经济带绿色发展，各地改革发展、各项区际政策、各领域建设、各种资源要素，必须全面把握、统筹谋划。

    资源、环境承载力是长江流域发展的战略核心，全面把握、统筹谋划的前提是要摸清长江的这一“家底”。目前长江流域的长三角地区因为开发密度较高，资源环境承载能力开始减弱，而长江中游地区和上游的成渝经济区，被列入承载力较强的重点开发区域，但开发中如果仍走先污染、后治理的传统道路，长江中上游将很快超出生态承载力。“地学长江计划”提出摸清长江流域的资源环境状况与承载能力，研究如何在最大承载力基础上进行资源开发和经济社会活动。研究者们一方面以鄂西-江汉平原为重点地区，围绕长江中游因全球气候变化与重大工程所诱发的江湖关系变化过程，对流域在地下空间结构、地质灾害、地貌、水资源、生态系统、关键带、资源环境承载力等方面的整体变化开展研究，另一方面围绕地质过程对宜居地球形成与演化制约的关键科学问题，重点选择中上扬子地区，研究深部地质结构特征、壳幔相互作用及结构演变的动力学过程、元素迁移富集再分配及其资源能源效应。

    研究者们希望通过系统的研究，提出流域大保护的对策和依据，并对未来变化进行预测。如通过探索资源环境大数据获取、分类、融合、存储、处理技术集成，构建一体、智能的长江中游资源环境大数据集成管理与共享平台、智能计算与分析平台；通过探索多源数据融合和处理技术，开展多尺度、多要素资源环境综合承载力评价理论与方法创新，构建针对不同尺度和不同区域的资源环境承载力预警系统，服务于长江流域的生态文明、城镇化发展、精准扶贫、旅游地学、能源资源环境协调等方方面面。与此同时，人文社会科学也深度融入“地学长江计划”，基于科研成果为生态文明建设方略的完善提供决策与智力支持，如国土资源开发、布局、调整、规划和政策、法规与管理，支撑自然资源可持续利用战略发挥长效作用的价格、税收、补贴等经济政策，为健全生态文明系统建设的制度、法规体系和实施效益提供理论支持，涉及长江流域资源节约集约利用战略与政策、生态环境保护的战略与管理、生态文明的制度、文化与法规建设的方方面面。

    推动长江经济带发展，难免会出现“两难”“多难”问题，“地学长江计划”多学科交融、系统研究打造出的“地学大智库”，将在“两难”“多难”问题的科学论证、比较选优中发挥至关重要的作用。

    （本报记者 王庆环）