2. 中国科学院 南京地理与湖泊研究所, 南京 210008
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湖泊(水库)是地球表层系统各圈层相互作用的联结点,是陆地水圈的重要组成部分,与生物圈、大气圈、岩石圈等关系密切,具有调节区域气候、记录区域环境变化、维持区域生态系统平衡和繁衍生物多样性的特殊功能。同时,湖泊是重要的国土资源,具有调节河川径流、提供工、农业和城镇居民饮用的水源、繁衍水生生物、沟通航运、改善区域生态环境以及开发矿产等多种功能,在国民经济的发展中发挥着重要作用。然而,近几十年来,随着全球气候变暖及其不稳定性和人类活动加剧的双重胁迫,造成湖泊生态与环境日趋恶化,给区域经济和社会的发展带来巨大的影响和损失,湖泊环境已经成为当前区域自然环境变化和人与自然相互作用最为敏感、影响最为深刻、治理难度最大的地理单元。
湖泊分布地域广泛,具有沉积连续、分辨率高、记录时间序列长的优势。它是以水为纽带,将地理学、地质学、构造学、沉积学、生物生态学、气象气候学、地球化学等多学科交叉在一起的一个地球表层系统,加之人类活动的强烈作用,其湖泊环境过程是一个涉及到水-气、水-岩(沉积物)、水-生物(包括微生物)、水-人等界面各种地球化学过程的一个复杂过程。因此,研究湖泊环境及其演变离不开对其各种地球化学过程的深刻揭示。另一方面,随着科学技术的进步,各种高精尖的分析设备的应用,也使得各种复杂界面地球化学过程的揭示成为可能。因此近些年来,湖泊环境过程及其演变与各种地球化学过程相互关系的研究成为高分辨率揭示全球变化、人与自然相互作用、古气候古环境演变过程的热点及其重要载体,取得了丰硕的研究成果,在此不一一阐述。纵观国内外研究进展,今后的研究工作应重视以下几方面:
(一)湖泊(水库)及其流域系统的整体性和相互作用的研究。流域是湖泊之源、湖泊是流域之汇,要强调湖泊系统,湖泊水体与流域是一个自然与社会密切相关的互为反馈的动态变化系统。湖泊(水库)环境及其演变是湖泊-流域系统物质产生、输移、转化和控制相互作用的结果,因此要把湖泊及其流域作为一个完整的系统加以研究,特别是在利用湖泊沉积物研究古气候古环境演化方面更应加以重视湖泊系统本身的影响。
(二)要重视人类活动对湖泊(水库)环境演化过程影响的定量区分。当今社会人类活动对自然的影响力在某些区域一定程度上已经超过了自然力本身。研究不同自然地理区域、不同类型湖泊演化阶段、未来趋势及其与人类活动与全球变化的关系,寻求人类活动强烈干扰和全球变化背景下延缓湖泊生命对策; 定量模拟人类活动强烈干扰下湖泊环境变化与物质迁移、累积和生态退化过程与机理,并研究提出有效的调控技术与途径与策略。
(三)湖泊(水库)环境生物地球化学过程与机理研究。顺应当今地球科学研究宏观更综合、微观更深入的总体发展趋势,湖泊环境及其演变也更加重视各种界面的物质生物地球化学循环的过程、通量与机理研究。利用同位素地球化学、有机地球化学等高科技分析方法,研究湖泊营养盐循环和生物生态的影响,揭示湖泊生态系统中生物(尤其是微生物、酶)作用驱动下营养盐迁移、转化的途径、模式、动力学机制、调控途径及其潜在的环境效应,确定污染物在微观介质中的迁移/降解机制,悬浮颗粒物表面/界面结构和界面反应过程,以及一些非平衡体系的理论及方法等。
(四)湖泊(水库)环境变化与地球化学过程的监测与模拟。在数字地球理念的驱动下,对湖泊环境随着全球变化和人类活动的双重影响下而产生的过去变化、目前状况、未来趋势进行检测、监测和数字模拟成为湖泊环境演变与地球化学研究的重要内容,重视定点系统观测,积累长期数据,建立模型,可为湖泊流域环境变化流域管理与决策制定提供科学依据。
(五)要重视湖泊(水库)环境与地球化学研究的新技术新方法新理论的应用与创新。当前随着科技创新的日新月异,科学和技术结合的越来越密切,因此不断创新科学研究的技术与方法,为湖泊环境与地球化学理论创新添加腾飞的翅膀。