冰芯中人類(lèi)活動(dòng)信息記錄對(duì)環(huán)境政策制定的推動(dòng)作用

從農(nóng)業(yè)時(shí)代開(kāi)始，人類(lèi)從事冶煉、種植等活動(dòng)時(shí)的產(chǎn)物，以及工業(yè)化以來(lái)在化石燃料消耗、冶金生產(chǎn)、各種化學(xué)化工生產(chǎn)、核試驗(yàn)等活動(dòng)后的產(chǎn)物，通過(guò)大氣環(huán)流傳輸后，其中一部分會(huì)沉降到冰川表面，并在冰芯中記錄在案。通過(guò)對(duì)冰芯中人類(lèi)活動(dòng)各種產(chǎn)物含量與其自然環(huán)境背景含量的對(duì)比分析，可評(píng)估人類(lèi)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響程度，從而使冰芯研究成果服務(wù)于相關(guān)環(huán)境政策的制定。

冰芯中鉛含量記錄推動(dòng)含鉛汽油禁用政策的實(shí)施

工業(yè)污染物往往會(huì)對(duì)人體健康造成很大的危害。因此，各國(guó)政府和國(guó)際社會(huì)關(guān)于污染物對(duì)環(huán)境及人體健康的影響極為關(guān)注，并積極制定相關(guān)政策以防止污染。例如，鉛（Pb）是一種對(duì)人體危害極大的有毒重金屬，鉛及其化合物進(jìn)入人體后將對(duì)神經(jīng)、造血、消化、腎臟、心血管和內(nèi)分泌等多個(gè)系統(tǒng)造成危害。20?世紀(jì)?60?年代，對(duì)格陵蘭世紀(jì)營(yíng)地冰芯中鉛含量記錄的研究，發(fā)現(xiàn)自?1750?年人類(lèi)工業(yè)化開(kāi)始，冰芯中鉛含量逐漸增加；而從?20?世紀(jì)?30?年代歐美經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇及汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展以來(lái)，冰芯中鉛含量增加十分迅猛；到?20?世紀(jì)?60?年代大約增加到?7?000?年前冰芯中的?200?倍。正是這個(gè)發(fā)現(xiàn)促使歐美國(guó)家從?1970?年開(kāi)始限制含鉛汽油的使用。在這一政策的直接影響下，20?世紀(jì)?70—90?年代格陵蘭冰芯記錄中的鉛含量迅速降低（圖?1）。

冰芯中溫室氣體含量記錄推動(dòng)溫室氣體減排政策的制定

現(xiàn)代氣候變暖主要是由于大氣溫室氣體含量增加引起的。全球變暖會(huì)帶來(lái)冰川融化與海平面上升、極端天氣事件頻發(fā)、自然災(zāi)害加劇、土地荒漠化、水資源安全與生態(tài)安全等一系列關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重大問(wèn)題，因此各國(guó)政府與國(guó)際組織極為關(guān)注全球變暖問(wèn)題。冰芯記錄表明，大氣中?CO₂?含量在過(guò)去幾十萬(wàn)年的時(shí)間里從未超過(guò)?300?μL/L，而且在冰期-間冰期時(shí)間尺度上其變化振幅為?80—120?μL/L；1750?年，地球大氣中?CO₂?含量約為?280?μL/L（圖?2），維持在間冰期的自然含量水平之內(nèi)。然而，隨著人類(lèi)工業(yè)化進(jìn)程的加快和化石燃料的大量消耗，使得地球大氣?CO₂?含量在?20?世紀(jì)初就超過(guò)了?300?μL/L；到?2006?年時(shí)觀測(cè)到的地球大氣?CO₂?含量已超過(guò)?380?μL/L；2016?年已上升到?400?μL/L?以上。目前，地球大氣中?CO₂?含量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了間冰期時(shí)大氣中?CO₂?自然含量的上限，而且在工業(yè)化以來(lái)地球大氣中?CO₂?含量的上升幅度已經(jīng)達(dá)到甚至超過(guò)了地球大氣?CO₂?含量在?10?萬(wàn)年周期上的自然變化幅度。除?CO₂?外，冰芯記錄的?N₂O?和?CH₄?含量自?1850?年以來(lái)也迅速上升。人類(lèi)活動(dòng)排放引起的大氣溫室氣體含量的快速增加，已引起了全球科學(xué)家及各國(guó)政府的廣泛關(guān)注，催生了溫室氣體減排方案的制定。鑒于目前大氣溫室氣體含量仍處于“高速”上升狀態(tài)，減少溫室氣體排放、應(yīng)對(duì)全球變暖刻不容緩。

冰芯科學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展源于學(xué)科交叉與分析技術(shù)的提高。認(rèn)識(shí)冰芯科學(xué)研究與其他學(xué)科研究之間的交叉點(diǎn)，是冰芯科學(xué)發(fā)展的突破口。提出影響人類(lèi)健康與發(fā)展的重大環(huán)境問(wèn)題的冰芯解決方案，是冰芯科學(xué)研究服務(wù)人類(lèi)社會(huì)的價(jià)值所在。建立冰芯中痕量、超痕量物質(zhì)連續(xù)的、高分辨率的分析方法與技術(shù)，是提取我們目前還沒(méi)有認(rèn)識(shí)到的、更多的地球氣候環(huán)境變化甚至宇宙環(huán)境變化信息與過(guò)程的關(guān)鍵。發(fā)展冰芯精確的測(cè)年方法與技術(shù)，是我們準(zhǔn)確理解氣候環(huán)境變化過(guò)程、機(jī)制與原因的重要支撐。這些是冰芯科學(xué)發(fā)展的必由之路，也是冰芯科學(xué)研究為提高氣候環(huán)境變化預(yù)測(cè)能力和促進(jìn)人地關(guān)系協(xié)調(diào)發(fā)展服務(wù)的科學(xué)基礎(chǔ)。

冰芯是地球氣候環(huán)境變化的天然檔案庫(kù)。然而，隨著全球氣候的進(jìn)一步變暖，山地冰川會(huì)逐漸消亡，極地冰蓋的消融也將呈增加趨勢(shì)。這意味著冰芯這一天然檔案庫(kù)存在“融化消失”的極大風(fēng)險(xiǎn)。為了更好地認(rèn)識(shí)我們所居住的地球環(huán)境的變化，拯救冰芯是當(dāng)務(wù)之急，而這一點(diǎn)西方國(guó)家走在了前面。早在?1993?年，美國(guó)在科羅拉多州首府丹佛建立了美國(guó)國(guó)家冰芯實(shí)驗(yàn)室（National Ice Core Laboratory）；2018?年，該實(shí)驗(yàn)室更名為美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)冰芯機(jī)構(gòu)（National Science Foundation Ice Core Facility）。該機(jī)構(gòu)是對(duì)取自全世界不同地區(qū)的冰芯進(jìn)行保存與管理，鼓勵(lì)不同學(xué)科的科學(xué)家利用該機(jī)構(gòu)的冰芯樣品開(kāi)展科學(xué)研究。2015?年，歐洲科學(xué)家發(fā)起了“冰存儲(chǔ)計(jì)劃”（Ice Memory），其目的是建立一個(gè)國(guó)際冰芯儲(chǔ)存庫(kù)，將取自全球關(guān)鍵山地、亞極地和極地冰川的冰芯儲(chǔ)存在溫度極低的南極地區(qū)，為未來(lái)的科學(xué)家提供高質(zhì)量的冰芯樣品以從事相關(guān)科學(xué)研究。

以青藏高原為主體的第三極是中低緯度冰川發(fā)育最多的地區(qū)，加強(qiáng)南北兩極研究是我國(guó)現(xiàn)在和未來(lái)發(fā)展的需要。在全球變暖加劇、冰川加速消亡的今天，應(yīng)盡快拯救冰芯資源，建立我國(guó)的冰芯檔案儲(chǔ)藏庫(kù)，為國(guó)家發(fā)展及后世科學(xué)研究服務(wù)。（作者：姚檀棟，中國(guó)科學(xué)院院士，中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所所長(zhǎng)；秦大河，中國(guó)科學(xué)院院士，發(fā)展中國(guó)家科學(xué)院院士，中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院冰凍圈科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；王寧練，中國(guó)科學(xué)院青藏高原地球科學(xué)卓越創(chuàng)新中心、西北大學(xué)  城市與環(huán)境學(xué)院、陜西省地表系統(tǒng)與環(huán)境承載力重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；劉勇勤^、徐柏青，中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所 、中國(guó)科學(xué)院青藏高原地球科學(xué)卓越創(chuàng)新中心 。《中國(guó)科學(xué)院院刊》供稿）