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    地球生命的灭绝与复苏是国际地学重大前沿科学问题。今年36岁的文芠,已经在这个领域摸爬滚打了十五年。从实习生到项目骨干、访问学者、读博到罗平生物群野外科学观测研究站副站长……一直在拼搏、一直在突破,每一次坚持都不是命运使然的随波逐流,而是文芠坚守内心作出的笃定选择。她是一位被热爱所驱动、全身心栖息于科研世界的果敢女性。 

    热爱——追寻心中的理想

    “让陌生的宇宙与你我息息相关,去阐释浩瀚宇宙中每个生命瞬间穿过永恒之美”,这是文芠在修化石过程中逐步萌生的理想。

    古生物研究的入门任务是修理化石,这是化石研究的基础,也是一件精细活,稍有疏忽,就可能造成无可挽回的损失。在非常坚硬的灰岩盖层下,修复化石的工作十分艰难,需要借助显微镜用风笔和钢针一点点地将轮廓以外的围岩剥离。修理一块10平方厘米的化石,最少也要耗费两个星期。但文芠却十分热爱这项工作,即使由于长期弯腰导致腰椎间盘突出,也丝毫不影响她这份热爱。“因为你不知道隐藏在岩石中的化石究竟以何种形态保存着,保存的完整程度又是如何,每修一寸化石我都饱含着对未知的探索和期待,当化石完全展露的时候,成就感油然而生。”文芠这样解释。

    2009年11月,文芠怀着好奇和憧憬的心情第一次踏上罗平这块神奇的土地,参与了罗平生物群门前坡采场的化石采集工作。2014年7月,她作为罗平古生物群化石采集项目负责人,和同事完成了三千余件化石采集,并在整理原有化石名录的基础上鉴定各类古生物化石标本近九千件,建立了罗平生物群化石数据库,建成罗平生物群国家地质公园化石展厅。这些为2016年罗平生物群国家地质公园的成功挂牌和罗平生物群野外科学观测研究站的评估优秀奠定了坚实的基础。

    提升——积跬步以至千里

    为掌握化石的分支系统学分析等前沿方法,文芠作为访问学者于2012年5月前往英国布里斯托大学进修,并与前国际古生物学会主席Michael J. Benton教授开展合作研究。一次次研讨、一篇篇文献、一摞摞报告,以及每个挑灯夜战、废寝忘食的日子,结成累累硕果。

    其先后新命名鱼类化石4属5种;发现了世界上分异度最高的早三叠世陆相软骨鱼类微体化石群落,为二叠纪末生物大灭绝之后陆地生态系统的复苏研究提供了重要材料;发现空棘鱼类卵胎生最早的化石证据,为空棘鱼独特的生殖方式的演化提供了实证;首次在我国发现了扁颌鱼类化石,并重新厘定了其分类位置。其成果被应用在国际古生物学经典教科书《Vertebrate Paleontology》(古脊椎动物学)第四版第七章重要内容,得到了国内国际同行的认可。

    突破——翻越自我的山丘

    2020年,罗平生物群国家地质公园和罗平生物群野外科学观测研究基地已经成熟运转,研究成果在国际国内获得了广泛认可。但文芠意识到自己和这个平台的发展都到了瓶颈期,“加把劲儿”再上一层楼,“松口气”滑向另一端。此时,她已经是一位五岁孩子的母亲。是以家庭孩子为重,还是追求更高的目标?无数次的思想挣扎,以考取南京大学古生物学专业博士研究生告结。她说,想和国内最好的古生物学团队共事,是促进自我成长,也是帮助罗平生物群研究打开国内合作通道。

    一边读书、一边工作、一边带娃,读博期间的辛苦可想而知。“读博这几年,很忙,为了学业、工作两不误,我的每个阶段做什么事都是卡死的。”她的工作包括科学研究、科普工作、科研平台建设工作,这些工作的核心目的都是拓宽合作、深化研究。

    在文芠牵头下,罗平生物群野外科学观测研究站,先后成功申报获批中国地质学会第二批地学科普研学基地、全国科普教育基地、国家自然资源科普基地。与此同时,罗平生物群研究的合作平台进一步拓展,达成了与中科院北京古脊椎动物与人类研究所、中科院南京古生物研究所及南京大学、英国布里斯托大学、美国肯特州立大学、奥地利维也纳大学等国内外优秀院所的合作,还获得了云南省野外科学观测研究站建设专项,实现了罗平生物群研究自我造血的突破。2023年12月,我国古生物界大咖周忠和、沈树忠、徐义刚、朱敏、谢树成、徐星等6位院士在云南会泽开展联合地质考察。成都地调中心古生物团队在展示重要成果的同时,又明确了新的科研目标。

    “我相信,中心古生物研究之路会越走越宽。”文芠满怀信心地说道。

    感恩——是源泉更是动力

    文芠从事古生物研究15年来,作为项目负责人主持国家自然科学基金、公益性地质调查项目和成果转化项目6项,在国内外学术期刊发表论文40余篇,出版专著2部,入选国家古生物化石专家库专家和云南省化石专家委员会特邀专家委员,获得全国奖1项,省部级奖项9项,国家一级学会奖1项。

    面对这些荣誉,文芠心怀感激,感激成都地调中心历届领导对古生物研究的关注和支持,在项目经费极其缺乏的情况下,用中心自筹资金完成了科学研究工作。感谢团队的团结协作,感谢导师的引领帮助。最要感谢的当数她的家人,特别是她7岁的女儿。

    2024年3月19日,文芠提交了2024年度自然科学基金的申报材料。当她带着女儿从办公室取了快递准备锁门时,女儿惊讶地说:“妈妈,你今天不加班吗?”文芠猛然想起,这是春节以来,她第一次准点下班。女儿已经习惯了她加班,习惯了她不在家。“为了追求自己的理想而疏忽对女儿的照顾,这是不是也是种自私?”正当她又一次陷入深深自责时,女儿忽闪着大眼睛问道:“妈妈,你是不是又完成了一个大项目又要做报告啦?”时间倒回2023年4月22日,文芠作为嘉宾在成都市自然资源博物馆作题为《探秘化石—走进罗平生物群》科普报告,女儿也在现场。散场后,女儿焦急地跑上台,逢人就说,这是我妈妈,骄傲的表情溢于言表。

    “用行动给孩子树立一个榜样,也许是我这个妈妈为女儿做得最有用的事。我要加油,为自己,也为女儿。”文芠说道。

     

    世界地质公园国际培训大会 

     

     

    国际合作——联合野外考察 

     
    从化石探究生命演化 用热爱奔赴理想远方

    为了传播“珍爱地球,人与自然和谐共生”的理念,自然资源部中国地质调查局成都地质调查中心联合四川省科学技术协会开通空中课堂,以视频连线方式为成都市第八中学、陕西省宁强县铁锁关镇初级中学的师生们讲述罗平生物群2.4亿年前的故事,普及相关地球科学知识。主讲工作由获得自然资源部中国地质调查局“优秀科普传播青年”称号的文芠承担。提问抢答环节热闹非凡,同学们积极连线互动,大大的口罩掩盖不住同学们对于探索地球奥秘的好奇心和求知欲。成都地调中心党委书记、副主任胡时友参加了上述活动。 

    2007年,成都地调中心的研究人员在云南东部罗平县的万亩油菜花海下发现了第一块鱼类化石。经过多年深入的研究,发现了更多门类的化石,数量众多、保存精美,由此命名为罗平生物群。它的时代是距今2.4亿年,正是地球生物大灭绝后生命复苏的关键时期,它的发现为人们开启了通往三叠纪古海洋的“时光隧道”,带领人们去探索生命灭绝与复苏的奥秘。

    目前,成都地调中心已协助地方政府申报建成罗平生物群国家地质公园。罗平生物群还先后获批“全国首批野外科学观测研究基地”“全国第四批国土资源科普基地”“全国第二批国家级重点古生物化石保护产地”,关于罗平生物群的研究工作仍在继续深化。

    4.22世界地球日“罗平生物群”空中课堂播撒科学芬芳

    近日,中国古生物化石保护基金会“寻找中国美丽化石”公益活动遴选结果公布,中国地质调查局武汉地质调查中心龙化石博物馆珍藏的一件美丽盘江龙头骨化石成功入选“中国美丽化石”科普观赏类名录。这件化石是全球为数不多的三维立体鱼龙头骨,是难得一见的珍品。

    美丽盘江龙头骨化石标本经专业修理后,头骨结构清晰,表面纹理明显,呈三维立体保存,全长1.1米,高0.4米。美丽盘江龙嘴巴细长,牙齿呈锥状,外鼻孔狭长。眼眶内的巩膜环极为完整,完美体现了其支撑眼球的功能。另外,大量菊石和双壳动物化石与头骨化石保存在一起,展现了多种生物共生的特点。

    经专家研究,美丽盘江龙属于中大型鱼龙类,体长可达7米,是晚三叠世(距今约2.2亿年)关岭生物群中最凶猛的海生爬行动物,能够掠食其它海生爬行动物和鱼类,还能够到河流入海口觅食。

     

    立体保存的美丽盘江龙头骨化石

    武汉地质调查中心美丽盘江龙头骨化石入选“中国美丽...

    我国是海洋大国,海域辽阔,海岛众多。随着经济社会的快速发展和对自然资源需求的加剧,海洋生态环境尤其海岛生态环境问题,日益成为公众和政府关注的重大问题。海岛地区人民群众对优质生态产品和优良生活环境的需求日趋迫切。

    2017年印发的《关于海域、无居民海岛有偿使用的意见》明确提出,开展生态美、生活美、生产美的“和美海岛”建设。2021年6月,经全国评比达标表彰协调小组办公室批准,“和美海岛”被列为国家级创建示范活动,由自然资源部组织实施。2022年5月,自然资源部办公厅印发《关于开展和美海岛创建示范工作的通知》,标志着“和美海岛”示范创建工作正式启动。2023年6月,自然资源部公布了首批“和美海岛”名单,共有33个海岛入选。

    我国为什么开展“和美海岛”创建示范工作?“和美海岛”创建示范的重点任务和目标是什么?首批“和美海岛”有哪些特点?记者就此采访了自然资源部海域海岛管理司副司长樊祥国。

    “人岛和谐”的积极探索

    记者:开展“和美海岛”创建示范工作的背景是什么?

    樊祥国:根据全国海域海岛地名普查结果,我国共有海岛11000余个,其中有居民海岛480多个。这些海岛在壮大海洋经济、拓展发展空间、保护海洋环境、维护生态平衡和国家海洋权益、保障国防安全等方面扮演着重要角色。然而多数海岛面积相对狭小,生态系统脆弱,一旦遭到破坏难以恢复,且海岛地区经济社会发展形态模式与陆地不同,地区经济发展不平衡、不充分的问题更为突出。因此,加强海岛的生态保护、促进海岛地区经济高质量发展,探索“人岛和谐”可持续发展之路显得格外重要和迫切。在此背景下,经全国评比达标表彰协调小组办公室批准,自然资源部在全国启动了“和美海岛”创建示范工作。

    “和美海岛”是指“生态美、生活美、生产美”的海岛。而基于海岛“小”和“脆弱”的固有特征考虑,海岛发展中要求始终坚持生态保护优先,要将经济活动、人类行为限定在海岛生态环境能够承受的范围之内,坚持人与自然和谐共生,以“和”至“美”。从这个意义上讲,“和美海岛”创建的本质是对人岛关系的理性调适,其目的是在保障生态系统健康的基础上,促进海岛保护利用综合效率和效益,形成岛绿、滩净、水清、物丰的“和美”新格局。

    评价指标体系特色鲜明

    记者:“和美海岛”创建示范工作考评有哪些特点?

    樊祥国:为确保“和美海岛”创建示范工作考评的科学合理、客观公正、公开公平,规范统一评选标准,我们组织国家海洋信息中心和自然资源部海岛研究中心在大量调查研究的基础上,经意见征求和反复验证形成了《和美海岛评价指标》,作为“和美海岛”创建示范工作成效评价的“标尺”和海岛高质量发展的“方向灯”。《和美海岛评价指标》紧紧围绕“生态美、生活美、生产美”的“和美海岛”内涵,设置了包括生态保护修复、资源节约集约利用、人居环境改善、绿色低碳发展、特色经济发展、文化建设和制度建设等7个方面的36项指标。总体来看有三大特点:

    一是坚持生态优先。海岛兼具海洋和陆地生态环境特征,是山水林田湖草沙系统化治理的天然试验场。同时,海岛生态系统十分脆弱,统计资料显示,世界上90%的爬行类、两栖类及50%的哺乳类灭绝皆发生于海岛地区。因此,我们考虑“和美海岛”创建必须坚持生态优先,并设置了植被覆盖率、自然岸线保有率、野生动植物保护效果等7项生态保护修复相关指标,为海岛“生态美”保驾护航。

    二是坚持以人民为中心。碧海蓝天、干净整洁的岛容岛貌、安全的饮用水、可靠的电力通信、便捷的交通、完备的防灾减灾设施是“生活美”的必要条件。2017年海岛统计调查公报显示,我国大陆300多个村级及以下海岛污染物还没有得到有效处置,还有近10%的有居民海岛没有电力供应,大部分海岛防灾减灾能力明显不足。针对现存问题,指标体系设置坚持以人民为中心的发展思想,围绕人民生活最关切的方面,在海岛空气、水、电、交通、防灾减灾等方面进行考核和创建引导,设置了9项指标,着力引导海岛地区人居环境改善。

    三是坚持绿色发展。海岛面积相对狭小、资源有限,实施全面节约战略、绿色低碳发展至关重要。因此在指标设置中,重点设置了资源节约集约利用、绿色低碳发展、特色经济发展等12项指标,引导海岛地区坚决贯彻“绿水青山就是金山银山”的理念,推动生态产品价值实现,打造“生产美”的绿色新样板。

    打造海岛高质量发展典范

    记者:“和美海岛”是如何产生的?这些海岛有哪些特点?

    樊祥国:自2022年印发《关于开展和美海岛创建示范工作的通知》以来,各地依据相关要求开展创建工作。创建单元为单个海岛或岛群,以有居民海岛为主,兼顾少量已开发利用的无居民海岛。

    根据工作安排,2023年初,自然资源部组织各地进行了网上申报。全国共有64个海岛报送了申报材料,经各省自然资源主管部门组织初审,向自然资源部择优推荐海岛52个。4月,自然资源部组织专家对申报材料进行了初审,随后又进行了现场核查。通过最终评审,在符合入围条件的50个海岛中,共有33个海岛考评结果优秀,经社会公示后,获得“和美海岛”称号。

    为推动“和美海岛”创建示范工作取得实效,确保评审结果的准确、客观、公正,我们制定了“材料审查—现场核查—专家评审”的评审机制。其中,材料审查方面,建立了“市—省—国家”三级审查,逐级对各岛的申报材料严格审核,提出审查意见400余条,并反馈各地补充、修改和完善。同时还配套建设了信息化考评系统,全面采用信息化申报、网上材料审核的方式,进一步确保评审的公平公正。现场核查方面,组建了由专家带队的核查小组,逐岛逐项指标进行现场核验和评估打分。专家评审方面,邀请来自高校、科研院所和部直属单位的权威专家,涵盖了资源管理、海洋经济、生态保护、人文地理等相关领域,全面保障创建示范评审结果的科学权威、客观公正。

    通过近一年的创建评审,各地按照创建示范要求,扎实开展工作,取得了积极成效。经专家初步审核,本次初评结果与去年摸底测评相比有了明显变化,大家知道了海岛发展应该坚持什么理念,重点保护什么,海岛管理应该朝着什么方向发展,每个海岛的特色和优势资源是什么。最终创建的“和美海岛”不是千篇一律的,而是各具特色,有自己的产业和文化特色,不仅要生态美,还要生产美和生活美;不仅强调物质文明,还要精神文明与生态保护同步协调发展,成为海岛地区高质量发展的典范。

    推动海岛地区绿色低碳发展

    记者:“和美海岛”创建示范的目标和重点任务是什么?

    樊祥国:“和美海岛”创建示范的目标是建设一批“生态美、生活美、生产美”的“和美海岛”,促进海岛地区生态环境明显改善,人居环境和公共服务水平明显提升,居民收入显著提高,特色产业和绿色发展方式优势凸显,公众海岛保护意识普遍增强,推动海岛地区实现绿色低碳发展,促进资源节约集约利用,形成岛绿、滩净、水清、物丰的人岛和谐“和美”新格局。

    围绕上述目标,主要开展4项重点任务:一是加强海岛生态系统保护修复。通过严控围填海、退围还海还湿、保护修复自然岸线和滨海湿地、增殖放流等,恢复、修复红树林、海草床、芦苇、碱蓬等水生植物,加强鱼类、鸟类等生物及其栖息环境的系统保护与恢复、修复,保护海岛生物多样性,加强海岛生态系统稳定性,提升海岛生态系统服务功能。鼓励对红树林、海草床、盐沼等蓝碳生态系统开展固碳增汇相关工作的探索和实践。

    二是改善海岛人居环境质量。加强基础设施建设,完善岛内道路、给排水、供电、通信等各项设施建设;改善对外交通条件,提升桥梁、轮渡码头等交通设施建设;提高抵抗风暴潮、海岸侵蚀等灾害的能力,综合提升海岛公共服务水平;加强岸滩垃圾污染治理,减少岸滩和海漂垃圾,提升海水优良水质比例,高品质打造公众亲海空间。

    三是推动形成人岛和谐共生的发展格局。坚持生态优先、绿色发展的生产生活方式,协调平衡生态空间与利用空间,实施开发强度管控,降低岛陆建设用地强度,增加海岛资源利用产出,提高海岛利用效率,提升海岛资源节约集约利用水平;不断发挥海岛生态系统服务功能,提供优质生态产品,创造高品质物质和精神财富,推动海岛地区高质量发展。

    四是强化对海岛生态保护和开发利用的监测与评估。开展对海岛生态、生活、生产要素的定期监测、社会问卷调查和经济统计分析,全面评估“和美海岛”建设的生态、社会和经济效益。加强“和美海岛”建设与运行的监督管理,对入选“和美海岛”进行抽查,发现问题及时督促整改,形成“和美海岛”建设的长效机制。

    接下来,将积极发挥“和美海岛”的示范引领作用,以加强生态保护、改善人居环境、增加岛民幸福感为重点,以提升海岛综合治理能力为落脚点,紧紧围绕“生态美、生活美、生产美”的创建主线,坚持一岛一品,实施有关任务和工程措施,形成保持“和美”的长效机制,持续满足人民群众对优美生态环境与美好生活的需要。

    广东珠海东澳岛
     
    以“和”至“美” ——自然资源部有关司局负责人解读...

    当地时间2017年5月23日,美国地质调查局网站发布了2018财年预算信息,预算总额为9.22亿美元,较上一财年缩减了1.378亿美元。2018财年预算重点放在对美国地质调查局核心科学使命的支持与效率提升上,以确保美国地质调查局继续致力于前沿研究,并向利益相关方和决策者提供准确的科学数据,促进对公共土地和水域的管理,保护国家的健康、安全和繁荣。

    在对美国一次能源保障方面,美国地质调查局的预算重点放在评价能源和关键矿产资源的发现、质量、供应和使用上。2018财年为“能源和矿产资源核心使命”提供了7440万美元。美国地质调查局将继续对能源资源进行评价,并提供公开的科学数据和工具为能源政策的商议提供指导,同时为开展可靠的资源管理(包括石油、天然气、煤炭、地热、铀和天然气水合物等能源资源)提供科学决策支持。预算使美国地质调查局能够重点了解国家重要矿产资源的成因和分布,特别是在阿拉斯加、美国中部地区和东南部地区。

    在对美国公共土地管理支持方面,美国地质调查局通过为地质灾害预警和快速响应提供科技支撑、生产高分辨率的地理空间数据、应对新兴入侵物种和疾病、解决水资源问题、为地球资源卫星(Landsat 9)地面系统的开发提供支持等工作,为美国内政部对公共土地的管理提供支撑。美国地质调查局还将开展资源开采对环境影响的研究,认识矿产资源与环境的相互作用以及对人类和生态系统健康的影响,同时将继续开发和应用新的方法来预测、检测和认识赤潮所产生的毒素对人类健康的影响。此外,还将继续研究与饮用水有关的污染物和病原体。

    在“自然灾害核心使命”方面,2018财年预算为1.111亿美元。美国地质调查局将继续保持对自然灾害研究、监测、响应和减灾的能力。通过国家地震系统(Advanced National Seismic System)监测全国的地震情况,美国地质调查局将快速发布地震损失和态势感知信息来支持应急响应。美国地质调查局还将继续开展对火山的野外调查,并报告火山监测对策和火山灾害评价结果,同时继续向公众传递地震和火山信息。2018财年预算还支持开发、测试先进的科学设备和方法来促进滑坡监测、评估和预报,同时对大型天然火灾的灾后泥石流灾害开展评价。

    在“核心科学系统使命”方面,2018财年投入的预算为9300万美元。美国地质调查局将继续开展“三维高程项目”(3D Elevation Program)获取全国高分辨率雷达高程数据,为制作地形图提供支持,为保护基础设施和自然资源以及提高公共安全提供帮助。通过尖端技术提高测绘精度,可以为能源开发、交通和管道基础设施项目、城市规划、洪水预报、应急响应和防灾减灾提供精确规划。作为“阿拉斯加填图计划”的一部分,美国地质调查局还将继续采集高分辨率干涉合成孔径雷达高程数据,同时还将开发更有效的方法来更新水文数据和制作地形图。

    在“生态系统核心使命”方面,2018财年预算为1.321亿美元,用于支持生态系统调查、健康、发展和监测。美国地质调查局将为鱼类和野生生物管理、水的过滤和污染控制、土壤健康、植物授粉、减少野火等其他自然灾害的影响等提供科学支持,还将为“合作研究单位”(Cooperative Research Units)组织提供资助,支持资源管理科学团队间的交流。美国地质调查局将继续通过为鼠尾草草原、草原火灾与干旱的相互作用以及野生动物与入侵物种相互作用等问题提供科学支持,实现长期保护和管理战略,还将针对具有较高治理经济成本和生态成本的入侵物种研究、改进检测和控制方法,包括亚洲鲤鱼、外来蚌类、海鳗、棕树蛇和缅甸蟒蛇等,并进一步开发野生动物疾病风险评估、监测和管理工具。

    在“水资源核心使命”方面,2018财年预算为1.73亿美元。该预算将用于建立一个由8000多个水位标尺组成的网络。这项持续性的研究工作对保护国家水资源至关重要。2018财年,美国地质调查局将继续与其他联邦机构、州、地方和部落合作,测量和分析用水量信息,为水资源管理者提供水资源分布和用途信息,还将关注干旱研究,包括确定雪融水在水循环中的重要性,该研究可以在干旱期间提供区域和全国范围内水资源的可用性和利用动态情况。

    在“土地资源核心使命”(以前称为“气候和土地利用核心使命”)方面,2018财年预算为1.128亿美元。对这个核心使命重新命名反映了其工作重点是满足土地管理者的实际需要。2018财年,美国地质调查局将继续执行“地球资源卫星计划”(Landsat program),包括与NASA密切合作,开发Landsat 9卫星地面系统。美国地质调查局将完善地面系统的设计并采购必要的设备,同时实现初步的运行能力以便用户能够获取全部Landsat卫星存档数据。

    此外,美国地质调查局还将编制大陆尺度的干旱自然规律图,对从古至今的干旱范围和级别进行量化,并研究干旱对陆地和水生物种及其他自然资源的影响。这些模型将使水资源管理者能够对不同的土地利用和水资源管理策略的潜在影响进行评估,同时根据气候变化对鱼类和野生动植物资源的影响,为部落地区的规划和调整提供进一步的支持。

    美国地质调查局2018财年预算网址为:

    https://www.usgs.gov/about/organization/science-support/budget-planning-and-integration?qt-science_support_l3_landing_pages=0#qt-science_support_l3_landing_pages。

     

    美国地质调查局2018财年预算为9.22亿美元

    海洋资源是海洋环境中可以被人类利用的物质、能量以及空间,包括生物、矿产、海水、空间资源及海洋能源。人类对海洋资源的调查、开发和利用是从近岸到远岸,再至深海。随着人们对海洋资源环境重要性认知程度的加深,海洋环境调查和影响评价成为提高海洋资源开发利用价值、维护海洋环境功能的重要方式。

    环境基线值指研究区环境参数的当前水平值,即环境现状值,它是环境影响评价工作中最基础的内容。环境基线调查需要记录包括物理海洋学、化学海洋学、地质地貌、生物群落等方面信息。其中,生物基线调查的主要内容包括:采集原生动物及后生动物群落数据——巨型动物、大型动物、小型底栖动物、微生物群落、底栖鱼类和食腐动物以及与资源直接相关的生物区系的数据;记录观察到的海洋哺乳动物,近水面大型动物和鸟群;记录和描述沉积物的生物扰动活动和混合状况;摄影记录手段建立图像背景资料档案;等等。

    近期,自然资源部中国地质调查局广州海洋地质调查局首次依靠自身力量完成了西太平洋工区的生物和环境调查外业工作,采集了浮游生物、底栖生物、微生物样品,并利用海底摄像记录大型底栖动物与底质环境的图像资料,为建立深海环境基线打下了基础。

    合理的技术路线和科学的技术方法是航次任务顺利完成的重要保证。下面,我们来围观本航次生物与环境调查过程与方法。

    浮游生物调查取样

    浮游生物是指生活在水中缺乏有效移动能力的漂流生物,分为浮游植物和浮游动物。它们体型细小,大多肉眼不可见,且其游动速度往往比它自身所在的洋流流速慢很多,因此它们常常“随波逐流”。浮游生物种类和数量繁多,且时空变化明显,是水域中其他生物生产力的基础。浮游生物调查研究有重要的科学价值,它们有的可以作为海流指示种,有的具有富集放射性同位素的能力并可以作为污染的指示种,硅藻、有孔虫和翼足类等死后沉积在海底,成为海洋底质重要组分,能助力古海洋环境研究。

    我们使用深水浮游生物拖网(图1)来获取大洋浮游植物(藻类)、小型浮游动物和大中型浮游动物样品。

     

    图1 深水型浮游生物拖网

    采样之前,需要准备3个润洗好的广口瓶,记号笔分别标记大、中、小和站位号,对应收集浮游生物拖网中的样品,同时备好甲醛溶液、镊子,手套等工具。每次下网前检查三个网的网具是否破损,网底管是否处于闭口状态(图2)。

    样品采集时,拖网的落网和起网保持匀速和慢速,速度0.5m/s左右,钢丝绳倾角不得大于45°,直到拖网设备出水。使用水泵抽海水,从凌空的网外侧自上而下冲洗,使粘网的标本集中于网底管,确保网中样品全部收入样品瓶,采集的样品使用中性的甲醛溶液固定,最后将样品放入阴凉避光的样品库保存。

     

    图2 浮游生物拖网采样

    底栖生物调查取样

    海洋底栖生物是指栖息于海洋基底表面或沉积物中的生物。它们多为无脊椎动物,也包括以绿藻、褐藻、红藻等为主的典型植物。按生活方式,底栖动物有固着、附着、穴居、爬行、游泳、共栖、共生及寄生等多种类型,其种类多样性极其复杂,分布范围从潮间带直至万米水深的深海底。按体型大小,底栖动物可分为大型、小型和微型底栖动物。底栖生物分别处于不同的营养层次,并且与底质环境之间存在耦合关系,因此,阐明底栖生物的数量变动规律及其与本底环境、资源间的联系,对海洋环境调查研究有重要意义。

    本航次底栖生物调查对象以底栖动物为主。按体型大小,调查对象分为大型底栖、小型底栖和微生物。大型底栖和小型底栖(以能否通过0.5mm孔径的筛划分)调查工具包括箱式采样器、定量框、样品筛、PC管等。

    采样之前,准备好硅胶软管、3个广口瓶、定量框、量杯、PC管、铲子等工具,样品筛的最上和最下层孔径没有要求,可以选择粗孔径的网筛,中间三层由上至下按孔径从大到小的顺序排放。

    底栖生物调查可以使用底拖网和箱式采样器等方式,本航次以箱式采样为主。箱式采样器出水、去上覆水后,观察沉积物的表层有无大型生物体,若有可用自封袋留存,拍照记录样品位置和站位名称;挑选未扰动或扰动少的地方,将备好的定量框和PC管插入箱式采样器中;待箱式采样器中的泥样脱离箱体,拍照并记录;取出插管,处理后两头加管堵,贴好标签根据实验目的置于普通冰箱冷藏或冷冻保存,待检测小型底栖生物;取出定量框并进行过筛处理,过筛时顶层可以加盖一层筛子防止冲水时水泥溅出,同时也防止高压水枪直接冲破样品,最底部垫一层筛子,有利于泥水尽快排空;过筛后将筛子上的剩存物分别装到样品袋,处理后置于普通冰箱保存,待检测大型底栖生物(图3)。

     

    图3 底栖生物调查取样

    微生物调查取样

    海洋微生物是来自海洋环境,可在寡营养、极端环境(低温、高压、高盐等)下长期存活并能持续繁殖的微生物,主要包括真核微生物(真菌、藻类和原虫)、原核微生物(海洋细菌、海洋放线菌和海洋蓝细菌等)和无细胞生物(病毒)。海洋微生物在生物地化循环中起非常重要的作用。深海微生物由于长期处在极端环境条件,使之形成了特殊的生物结构、基因类型和代谢产物,是重要的深海生物资源,也是深海环境基线调查的内容之一。

    本航次微生物调查内容为:水体/沉积物样品中的微生物群落多样性组成及空间分布特征等。调查工具包括箱式采样器、活塞重力采样器、无菌袋、无菌注射器、无菌瓶、去离子水、缓冲液、液氮等。

    箱式取样器出水后,用软管和无菌广口瓶收集上覆水,立即冷藏和沉淀;用润洗过的花泥铲或不锈钢勺刮取表泥(未扰动,水平方向不紧挨着插管和箱式壁)装入无菌袋,由于微生物样品对光照和温度变化十分敏感,为了防止其降解,现场处理完成后可将其置于超低温冰箱(-80℃)保存;将事先冷藏的上覆水样品取出,润洗所有过滤工具,包括空瓶、镊子、滤膜夹等器具(膜除外);滤膜夹装膜并过滤,过滤过程需注意水要从膜具的中孔流出,且螺纹口处不漏水。过完膜后,用镊子将圆形滤膜折成小扇形过液氮,置于EP管中超低温保存(图4);重力柱的上覆水/泥样品以类似的方式处理。

    图4 微生物调查取样

    海底摄像影像资料采集

    如果你认为4000米水深以下的海底是一望无边的黑暗和寂静,那你就错了。利用海底摄像系统,我们能揭开海底原貌的神秘面纱。淡定摇尾的鱼、落荒而逃的芒虾、看似不动的蛇尾、海参和海葵、固着海底的海绵、一张一弛的头足类......在镜头下一览无遗。

    本航次海底摄像调查内容为:记录底质环境状况;记录大型生物多样性。深海高清摄像系统主要由甲板单元、水下拖体及光电复合缆组成,可满足最大摄像作业深度为6000米。

    通过海底摄像可以现场记录底质环境状况;现场记录摄像大型底栖生物出现的时间、数量、种类(图5,图片依次为芒虾、蛇尾、海参、鱼类、海葵、海绵、快速游动的头足类);根据班报记录情况统计底质环境状况和底栖生物多样性。

      

     

    图5 深海大型底栖生物影像

    初步认识

    本次调查收获满满,所获浮游生物样品肉眼可见桡足类、端足类(钩虾)、水母、浮游幼体等浮游动物;大型底栖生物样品肉眼可见生物栖管、海绵骨针;微生物样品从上覆水过滤和表层泥样中提取,需进一步实验室检测分析其群落结构和多样性;海底摄像拍摄到的生物超过200个,主要生物类型有:海绵、蛇尾、鱼类、虾类、海参、头足类、海葵等。

    当前,服务支撑海洋生态环境保护,实现海洋资源绿色勘探是自然资源统一管理的重要内容。新时代新职责赋予海洋调查研究工作新使命,也要求基层海洋工作者不断学习和参与实践,丰富原有知识体系,跨学科交流和融会贯通,才能提高履职尽责能力,适应职能转型的新要求。

    广州海洋局:西太平洋航次生物与环境调查手记

    阅读提示

    作为美国联邦政府重要部门之一,内政部担负着保护、开发美国联邦政府所有土地(包括联邦所属或管辖的海洋水域)上自然资源的重要职责,是联邦政府有关公共土地和其他矿产、石油等资源的主要管理部门,也是美国重要的经济部门。该部门发布的《美国内政部五年战略规划(2018~2022年)》提出了未来几年的工作目标、工作方向和行动方案,强调对自然资源统筹管理,重视土地、矿产、海岸带、水资源、林业、岛屿等不同资源之间的衔接,综合考量不同资源的特点进行统一规划。本期国际版将概览美国内政部战略规划中涉及自然资源管理的内容。

    资料来源:美国内政部网站 (https://www.doi.gov/)

    海外聚焦

    保护自然资源和物种栖息地

    用科学的方法管理土地、水资源、物种及其栖息地,以支持决策工作和各种活动,是内政部的职责之一。调查、监测和遥感是了解和发现影响土地资源和利用变化的必要手段,而这些变化对国家的经济增长、民众福祉和生态安全至关重要。为此,内政部组织研究人员、非联邦政府合作伙伴或其他人员,通过科学可靠的数据、工具、技术和分析结果来维护和恢复土地和水资源,并确保栖息地能够支持鱼类和野生动物种群的健康生活。同时,内政部各大管理局将采用科学有效的管理方法、工程技术,进一步优化决策流程、改进土地利用规划,以确保公共土地及其资源的高效利用。

    比如:美国地质调查局通过科学监测和研究来了解国家的环境、自然资源和经济挑战,以支撑管理战略制定。该局向管理机构提供预防或控制物种入侵和野生动物疾病暴发的措施;通过对确定水资源可用性的过程深入了解和集成建模,为多用途水资源平衡管理提供信息。土地管理局、鱼类和野生动物管理局、国家公园管理局和垦务局则致力于维护和恢复高地、湿地、湖泊、溪流和某些海域的生态环境,通过控制植物和动物入侵,使土地或水域恢复到生态平衡的状态,并确保栖息地能够支持鱼类和野生动物种群的健康生活。

    再如:为维护鱼类、野生动物和植物种群及其栖息地,美国鱼类和野生动物管理局要评估各项可能影响物种生存能力的土地管理决策。同时,开展咨询或协调各种物种管理活动,并与其他管理部门建立合作伙伴关系,确定和实施有利于物种恢复的改进措施。受威胁物种和濒危物种的恢复措施包括:收购和恢复栖息地,清除入侵物种,监测个体种群、圈养繁殖物种并将其释放到原分布区中等。

    另外,内政部的自然资源损害评估和恢复计划部门与各管理局展开合作,以评估石油泄漏和危险废物处理场地的影响,并协调恢复工作。露天矿复垦和执法办公室与各州、部落进行合作,以保障市民权益和生态环境的方式进行矿产资源开采,并在采矿后恢复土地的有益用途,以此抵消历史采矿的影响。

    提供基础数据优化用地规划

    内政部负责审查和改进土地规划流程,以扩大公共土地的获取和使用范围,同时确保土地、能源、矿产资源、水资源、鱼类和野生动物以及其他自然和文化资源的保护与利用平衡。内政部土地利用和管理计划将确保根据若干主管机构的法规规定,并按照国会的意图管理公共土地,其中包括但不限于《联邦土地政策和管理法案》《国家环境政策法案》《濒危物种法案》《国家野生动物保护区系统管理和改进法案》《1916年组织法》(国家公园管理局)、《阿拉斯加土著居民理赔法案》以及《阿拉斯加国家权益土地保护法案》。

    根据授权立法,各管理局的土地利用规划工作各不相同,但都必须有利于当代和后代利用并享有这些公共土地资源。比如:国家野生动物保护区系统管理局制定了保护区综合保护计划,而土地管理局则需维持美国公共土地的健康、多样性和生产力。

    作为土地利用规划的支撑,美国地质调查局主要负责详细测量并提供高质量、高精度的地形、地质、水文地理、生物地理的图像和数据。遥感卫星和飞机可用于监测地球,高分辨率信息可用于绘制地质图和生成地理空间产品。这些信息不仅将用于土木工程、基础设施建设和城市规划等,而且能有效识别自然灾害,进行详细环境分析,有助于制定公共土地利用规划。下一步,美国地质调查局将通过研究和开发各种产品来继续提高时空分辨率,如完整的四维地质图,显示复杂的地球地质构造如何随时间发生变化;通过尖端技术提高测绘精度,精确地规划能源开发、运输和管道基础设施项目、城市规划、洪水预测以及应急响应和减灾。

    战略规划四大特点

    美国内政部的职责是保护和管理国家自然资源及文化遗产,为美国人民提供关于自然资源和自然灾害的科学及其他信息,以应对社会挑战并创造机会。如今,内政部管理着美国的公共土地、能源和矿产资源,包括提供对超过4.8亿英亩公共土地、7亿英亩地下矿产和17亿英亩外大陆架的访问权;供应和保障西部17个州的水资源,提供15%的国家水电能源;对联邦认定的573个印第安部落和阿拉斯加原住民村庄履行联邦信托职责。此外,内政部还负责候鸟和野生动物保护、历史遗产保护、濒危物种保护、露天采矿土地修复,以及绘制全国地质、水文和生物科学图件等。

    从组织机构来看,内政部下设土地管理局、海洋能源管理局、露天矿复垦和执法办公室、美国地质调查局、安全和环境执法局、鱼类和野生动植物管理局、土地复垦局、印第安事务局、国家公园管理局、国内和国际事务办公室等。

    一直以来,美国联邦各部门的战略规划都被视作其施政纲领,备受社会关注。《美国内政部五年战略规划(2018~2022年)》明确了未来几年的任务、目标和战略,并提出了关键绩效指标和相关年度目标。总体上看,该规划具有以下4个特点:

    一是战略规划以结果为导向,按照“任务、目标、战略”层层分解的原则,将战略计划分为6大项使命领域、21个具体目标,将各项战略分解为可量化的具体任务。该战略自上而下推行,任务目标逐层分解,尤其突出规划的层次性和各部分内容的衔接。

    二是坚持跨领域综合管理,对自然资源门类统一规划。内政部管理事务繁杂,涉及土地、矿产、海岸带、水资源、林业、测绘、岛屿等多方面,几乎囊括了资源的主要门类。规划对各大领域的自然资源统筹管理,重视不同资源之间的衔接,综合考量不同资源的特点。

    三是重视打造服务型政府,推动信息公开。该战略规划进一步体现了政府的服务功能,尤其是服务社区、增加公众娱乐等内容,充分体现了国家和政府较强的公益服务意识。其中,美国地质调查局通过监测和预警地震、火山、山体滑坡和环境健康危害等自然灾害,及时发布消息来保障公众的生命安全。

    四是大力发展传统化石能源,降低制造业成本,促进经济增长。该战略提出将确保美国能源和经济安全作为首要目标,希望能够促进能源开发,并通过减少对其他国家的依赖,创造就业机会和推动经济增长。规划提出了促进安全可靠的石油、天然气、煤炭和可再生能源的开发,重视水电能源、非能源矿产资源的利用。

    构建伙伴关系参与资源保护

    内政部负责评估、利用和加强最有希望的伙伴关系,其他联邦或州机构、部落民族、志愿者、非营利组织、教育机构、公司或基金会可以通过赞助或慈善活动,参与国家公园、国家野生动物保护区、野生动物管理区的保护和管理工作。

    比如:国家公园管理局已经获得了国会授权,有权接受货币和实物捐赠,其中包括通过国家公园基金会收集的货币和实物捐赠;鱼类和野生动植物管理局有权接受某些实体的捐赠,其中包括非营利组织以及联邦特许非营利性国家鱼类和野生动物基金会的捐赠;土地管理局已经获得了国会授权,除了设立土地管理局基金会之外,还有权接受货币及其他形式的捐赠。

    在此基础上,土地管理局与当地、各州、联邦和私人合作伙伴就几乎公共土地上的所有活动展开了合作,如与各州狩猎和鱼类管理机构一起鉴定重要的鱼类和野生动物栖息地,或为运动员团体提供狩猎和捕鱼机会。在现行法律许可范围内,内政部希望进一步开拓慈善和赞助活动机会,并推广其他合作伙伴关系。

    另外,内政部还将候鸟合资企业作为政府机构、非营利组织、公司、部落与个体之间建立区域合作伙伴关系的纽带,合资企业的宗旨是为鸟类、其他野生动物和人类的利益而保护栖息地。在国家和国际鸟类保护计划的指导下,合资企业将这些不同的合作伙伴聚集在一起,设计和实施相关保护工作,以支持《北美水禽管理计划》及其他鸟类管理计划。

    确保本国能源和矿产安全

    内政部一直致力于提高公共土地生产力,实现和维持美国能源主导地位。作为美国大部分自然资源的管理者,针对公共土地上大量尚未开发的能源资源储量,内政部重新启动了国家外大陆架石油和天然气租赁计划开发流程。该流程是《美国第一个能源计划》和《关于实施美国第一个海上能源战略的行政命令》的关键组成部分,能为美国带来数百万就业机会和经济繁荣。内政部还将继续扩大美国海上、陆上常规和可再生能源的生产,并通过有效许可、严格评估和监督来确保其安全性和可靠性。

    与此同时,内政部主要负责促进可再生能源的开发和利用,利用水电能源加强美国的能源安全、经济活力和生活质量。比如:垦务局是美国第二大水力发电生产商,主要负责经营和维护发电能力超过14700兆瓦的53座水电站。垦务局项目产生的可持续性低成本水电为国家带来了巨大的价值,并通过向农村社区提供稳固电力及辅助服务来强化西部互联电网的可靠性,促进了美国西部地区的开发。

    内政部认为,公共土地是国家非能源矿产资源的重要来源,其中某些资源具有关键性和战略性意义。为此,内政部一直致力于确保以合理的方式利用公共土地,根据多用途管理原则有序和高效地开发这些资源。其中,土地管理局开展复杂问题的环境分析,这对其授权使用公共土地和满足不断增长的非能源固体可租赁矿产需求(特别是钾盐和磷矿)十分必要。《海洋能源管理局海洋矿物计划》规定了砂子和砾石资源的利用方式,以保护和改善当地、区域和国家的沿海基础设施和环境。

    为确保公众能以公平、合理的市场价值获得资源,内政部负责收取、分配和核实能源勘查开发活动所获取的收入。这些资源包括石油、天然气、煤炭、牧草,以及太阳能、风能和地热能等可再生能源。根据特定的法定义务,内政部与各州和地方政府有权分享这笔资源开发收入,并将其下拨给各种联邦计划,或者存入财政部普通基金,从而减少赤字。

    利用林草资源创造公共收益

    对于森林资源管理,内政部主要是通过公共土地和印第安信托土地上的森林采伐和恢复森林健康来获取经济效益。土地管理局主要负责管理森林或林地,维护永久性的木材供应来源以支持木材、胶合板和纸张的生产,同时负责保护流域、调节河水流量,促进当地社区和产业的稳定发展,并提供休闲娱乐机会。

    降低燃料需求可以促进森林的健康,提高森林恢复能力,并有助于防止发生森林火灾。印第安事务局主要负责管理作为印第安部落信托资产的森林。部落所拥有的森林资产,对国家木材供应作出了重大贡献。目前,许多部落正在通过自治和自决方案积极参与其森林资产管理。

    对于牧场资源管理,土地管理局主要负责管理公共土地上约2.1万处放牧地块,以及约1.8万份放牧许可证和租约。放牧活动有助于粮食生产并增强当地经济的稳定性,并通过降低危险燃料和灾难性野火的可能性,维持和改善某些地区的土地健康。因此,土地管理局针对关键生长时期在指定牧区定期休息或延期放牧、治理植被等方法,实现确保土地长期健康和维持生产力的总体目标。

    为提供可持续的牧草,管理局在向公共土地牧场主颁发的放牧许可证和租约中规定了在指定土地上放牧的条款及条件,如牧草利用和使用季节规定。土地管理局还与当地社区以及各州和地方政府建立了合作伙伴关系,以便开发牧场改进项目,签订管理承包合同,以及确定其与相邻牧场的管理权限。

    近年来,由于诉讼和干旱的急剧增加,放牧许可证和租约证的数量有所减少。土地管理局将继续寻找机会,简化放牧许可流程,并为畜牧经营者在公共土地放牧提供更大的灵活性。

    加强监测预警防范自然灾害

    根据季节的不同,数千名执法人员、护林员及其他员工负责巡查广阔的公共土地、国家公园、野生动物保护区和印第安社区,保护自然、文化和遗产资源免受非法活动的侵害。

    一方面,林野火灾可能会危及民众的生命和财产安全。林野火灾办公室(OWF)负责协调内政部土地管理局和农业部林务局,以安全、有效和高效地预防、应对野火灾害。为降低风险并提高生态系统和社区的抗灾能力,内政部负责与林务局进行合作,致力于遵守包容性原则,即对野火提供安全有效的应对措施,打造具有抗火灾能力的社区设计。内政部一直力争与自然资源管理方案相结合,设计以科学技术为基础的林野火灾管理方案。同时,内政部将与各州、地方、部落及其他伙伴合作,采用协调方法进行林野火灾管理,共同承担保护职责、共享资源保护信息,提高运作效率并减少管理工作的重复性。

    另一方面,美国地质调查局的自然灾害管理职责包括发布地震、火山爆发、山体滑坡和海岸侵蚀等警报,通过监测和预警这些自然灾害,帮助维护公共安全、公共卫生和财产安全。该局还负责测量降雨量、流量、河流高度或湖泊水位,通知其他机构发布洪水、海啸和野火等警报;及时告知应急管理人员、事件应对负责人、媒体和公众,以便在危机发生期间为社区提供信息。根据美国地质调查局的科学管理方法,国家应急管理人员和公职人员告知公民这些灾害对自然系统和人居环境可能造成的潜在风险,改进预防和应对措施,保护公众健康。

    公共土地发展休闲娱乐产业

    国家公共土地提供了多处户外公共娱乐场所,如国家公园和古迹、国家野生动物保护区、历史遗迹和古建筑物等。而户外娱乐活动是美国人健康生活方式中不可或缺的一部分。在公共土地上进行狩猎和捕鱼活动,是内政部土地多用途管理政策的一部分,还包括远足、露营、登山、划船、野生动物观赏等。

    为此,内政部在公共土地和水域上开放狩猎、捕鱼及其他娱乐活动。比如:由国家公园管理局管理的76个区域,允许在一年中的不同时间进行狩猎活动,约占国家公园管理局系统总面积的60%;由土地管理局管理的总面积近2.5亿英亩的公共土地,95%以上向公众开放,允许其进行狩猎活动。当然,保护区内的野生动物捕猎会受到严格监管,以确保种群水平与野生动物栖息地之间的平衡。

    由垦务局水利项目开发的休闲区,是全国最受欢迎的水上户外娱乐区之一。垦务局拥有约650万英亩的土地和水域,大部分可供公共娱乐活动使用,其管理的289个项目区已经开发了娱乐设施,为公众提供了娱乐场所。同时,垦务局或非联邦娱乐合作伙伴管理的187个已开发休闲区,提供了549个露营地、454条船舶下水滑道和5500多英里的海岸线,每年吸引约2400万游客。

    有调查显示,占相当大比例的游客对其在公园、野生动物保护区及其他公共土地上的体验感到满意。内政部通过审查各管理局对这些设施的收费结构和维护成本,以确定如何最好地为游客提供服务,并抵消其所需的维护和运营成本。

    (作者单位:中国地质调查局发展研究中心)

    量化分解目标 统筹规划管理

    众所周知,地史时期有5次生物大灭绝,可是你们知道哪一次是规模最大的么?罗平生物群中发现的化石是什么年代的?又是如何被发现的?我们可以亲手摸摸这些化石么? 4月19日上午,一场别开生面的罗平生物群科普活动在成都嘉祥外国语锦江小学6年级1班师生间展开。

    本次科普宣传是自然资源部中国地质调查局成都地质调查中心举办的第世界第50个地球日系列活动之一,旨在宣传“珍爱美丽地球 守护自然资源”的理念,激发小学生们热爱科学、崇尚自然,认识到保护环境、珍惜自然对人类未来的重要性。

    据了解,罗平生物群由成都地调中心研究团队于2007年发现并命名,目前已进行三次大规模化石发掘,根据鉴定结果,罗平生物群时代为的发现为中三叠世安尼期派尔逊亚期,距今约2.44亿年。其化石的丰富程度、个体保存的完整程度以及特异埋藏情况等均令人惊叹,科学家猜测罗平地区很可能是二叠纪末那场生物大灭绝的一个非常重要的"生物避难所”,也就是科学家们苦苦找寻的史前"诺亚方舟”。

    成都地调中心留德博士胡世学从事罗平生物群研究多年,向学生们详细介绍了罗平生物群的构成,包括海生爬行类、鱼类、节肢类为主,伴生有棘皮动物、菊石、双壳、腹足类、有孔虫、介形虫、植物等10多大类的海洋生物化石群,并对比了这些化石和现代生物的相似性,还强调了保护化石和地球的重要性。当同学们从黄金元博士口中得知地史时期有5次大规模的灭绝事件,其中二叠纪三叠纪之交的生物灭绝事件,是规模最大的一次时,不禁惊呼起来。那些二叠纪三叠纪之交的罗平生物群化石更是瞬间点燃了同学们的兴趣和热情!

    有趣的讲解、融洽的氛围,整场讲座紧紧吸引着学生们的眼球,他们听的入神,仿佛跟随地质专家开始了一段美妙的探索之旅。

    看到两亿年前的生物化石,学生们兴奋无比,纷纷拿起放大镜一探究竟。这一眼就是两亿年,地史时期和现实竟也只剩下一个放大镜的距离,学生们实在惊呼不已。这些珍贵的化石,激发了同学们热爱科学、崇尚科学、探索科学的激情,更让他们感受到了科学之美!

    种类繁多的鱼类虾类和今天的鱼虾类有何区别,同学们表现出了浓厚的兴趣!

    孩子们听得入神,互动十分踊跃,地质专家和同学们在共同学习、探讨的过程中揭开了三叠纪生命复苏过程的神秘面纱。

       

    短短两个小时的活动,地质专家们早已成为了少先队员中的一员,同学们也可以对罗平生物群头头是道,俨然一名小小地质学家!同学们还表示地球母亲历尽苦难才有了今天我们幸福的家园,一定要保护环境、珍惜资源、用心守护好地球的每一寸土地!

     
     
     
    世界第50个地球日:罗平生物群走进成都嘉祥外国语锦...

    日前,由自然资源部中国地质调查局沈阳地质调查中心编著的《辽西中生代珍稀化石及其生物群地质图集》正式出版发行。

    该书内容丰富、图片精美、材料翔实,是一部集科研和科学普及于一体的重要成果,也是地学古生物方面的一部重要工具书。书中以大量图片和简明文字相结合的形式,系统介绍了燕辽生物群、土城子生物群、热河生物群、阜新生物群和松花江生物群的组成、分布及其产出地质背景,阐述了辽西地区重要珍稀化石产地、含珍稀化石沉积层的岩性、岩相、产出层位及其下伏和上覆地层特征,总结了珍稀化石的空间分布规律,论述了生物群的地质生存环境,探讨了生物群发生、发展及其演替与地球各个层圈演变的关系。以柱状图和文字相结合的方式对辽西珍稀化石沉积地层进行了区域对比,并对地学长期存在的中生代地层问题提出了可行的解决方案。

    在辽宁省西部地区,中生代侏罗纪和白垩纪时期,陆相火山喷发形成的火山岩地层与河流、湖泊所形成的沉积地层非常发育,是世界上中生代陆相地层典型发育地区之一。在这些沉积地层中产有丰富的生物化石,总计有20多个门类,包括鱼类、两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类、昆虫类、腹足类、双壳类、叶肢介类和介形类等动物化石,以及银杏类、苏铁类、松柏类、蕨类和古果类等植物化石。二十世纪八十年代末以来,在本区发现了大量的珍稀化石,如原始鸟类、带羽毛的恐龙类和哺乳类动物化石以及早期被子植物古果属化石等,这些发现和相关的研究工作为研究中生代动物、植物的起源与演化提供了重要的科学依据,从而促使辽西地区成为研究陆相中生代地层、古生物群发生、发展和消亡等演化过程与细节的不可多得的宝地,成为国内、外古生物学家、地质学家研究的热点地区,并且也成为广大地学爱好者和化石收藏者的长期关注地区。因而,无论是专业人士,还是化石爱好者,或是关心地球生物演化的人们都很想了解辽西中生代珍稀化石出现的原因、发生的环境以及空间分布和沉积层位。本书编写的目的也正是为了满足这些人的需要,并旨在全社会普及中生代陆相地层古生物方面的知识。

    本书作者长期从事辽西中生代地层和古生物研究,积累了丰富的资料和工作经验。他们针对中生代火山沉积地层及其保存的生物化石,在化石空间分布、产出层位、区域地层对比和形成环境等诸多方面开展了深入研究和总结。在总结百余年的辽西中生代地质、中生代地层古生物研究成果的基础上,作者系统地介绍了辽西中生代地层,特别是重要生物地层的标准剖面,根据化石组合特征划分五个中生代生物群,即燕辽生物群、土城子生物群、热河生物群、阜新生物群和松花江生物群,并讨论了这些生物群的组成和时代;实地调查了珍稀化石的产地、分布及产出层位,并进行了区域对比;深入探讨了辽西中生代生物群的地质—生态环境,阐述了它们的区域构造背景、盆地充填记录和沉积环境、古气候、古生态和古地理;论述了构造作用、火山作用、盆地及沉积、古地理及水系、古气候与生物群演替的关系,重点讨论了各个生物群爆发与大气圈—水圈—岩石圈的耦合演变;同时概要地表述了一批重要珍稀化石的产出特征。本书文图并茂,内容丰富,集辽西中生代珍稀化石阶段性研究之大成,是一本全面提高和总结性的重要著作。本书的出版无疑将为国内、外古生物学家、地质学家,以及广大地学爱好者和化石收藏者提供丰富而可靠的辽西中生代地层古生物基础资料,极大地推动珍稀化石及其地质环境的进一步发现和深入研究,也为我国中生代珍稀化石相关学科发展和地学知识普及构筑了一个良好的平台,拓宽了今后的研究道路。

     地质图集封面

     

    热河生物群生态环境复原图

     
    《辽西中生代珍稀化石及其生物群地质图集》正式出版

    原标题:“地热+”:绿色中国新名片(改革开放40周年科技系列报道之能源篇④)

    西藏羊八井地热发电站。(资料照片)

    绝大部分地热能源深深埋藏于地下,除了火山喷发或者一些地方浅层热能能够为人们所直接感知之外,其内部蕴含的丰富热能只有通过钻探等方式才能为人们所认识和利用。从新中国成立以来,特别是改革开放40年来,中国科学家不仅摸清了本国地热资源的分布规律,绘制出翔实的“地热地图”,而且在地热资源开发利用方面取得了突出成就,把地热能转化为电能,把地热能用于采暖和制冷,并与农业等行业紧密结合,打造出丰富多彩的“地热+”模式,并使其成为一张亮丽的中国“绿色名片”。

    西藏羊八井地热发电站蜚声海外

    在中国地热资源分布图上,我们能够看到西藏自治区中的一大片被涂成“火红色”,那里正是国际上著名的“地中海—喜马拉雅地热带”的重要组成部分,是地球内热活动在陆地表面的主要显示带之一,这里的热储温度可以达到150~200℃以上,中国蜚声世界的西藏羊八井地热发电站就位于这条显示带上。

    上世纪70年代,西藏自治区选定在拉萨西北当雄县境内建设羊八井地热发电站。该地海拔4306米,地热田地下深200米,地热蒸汽温度达172℃。1977年10月,1号实验机组建成并启动试运行。1978年,羊八井地热电站达到设计要求。之后,装机容量进一步扩大,至1991年,该电站共完成8台3000千瓦机组建设,装机容量约2.4万千瓦。在国家高技术研究发展计划(863计划)项目“中低温地热发电项目”支持下,中国自主知识产权的“螺杆膨胀发电机组机”分别于 2008年和2010年两次应用于羊八井地热电站,使其性能和效率进一步提升。

    羊八井地热发电站是世界上海拔最高的地热发电站,开创了国际上利用中低温地热发电的先例,在世界新能源的开发利用史上占有重要位置。自建成投产以来,羊八井地热发电站一直安全、稳定发电,到2017年,该电站累计发电量已超过30亿千瓦时,为西藏经济社会发展和环境保护做出了卓越贡献。

    近年来,中国地热发电领域陆续取得新进展。2016年11月25日云南德宏傣族景颇族自治州地美特地热发电项目的第一口井开钻,不到8个月,第一台机组便成功发电并网。2017年,四川康定小热水地热田钻成高温热井,成功安装了200千瓦发电机组。《地热能开发利用“十三五”规划》提出,2020年新增装机容量达到50万千瓦。届时,地热能发电将有望为中国能源生产和使用的“绿化”作出更大贡献。

    雄安新区引领地热采暖制冷建设

    对于2017年冬天遭遇的天然气供应不足导致的“气荒”,很多人可能还记忆犹新。供暖摒弃煤炭,改用天然气的确可以在很大程度上减轻空气污染,但是“煤改气”清洁取暖工程稳妥推进的前提是充足的天然气供应。有没有更绿色环保、更经济便捷的采暖方式呢?很多人把目光投向地热能。

    地热能采暖(制冷)的原理并不复杂,简单来说就是通过地源热泵和深埋于建筑物周围的管路系统,冬季从土壤或水源中“提取”的热能,送到建筑物中;夏季将建筑物中的热量“带走”,释放到水体或土壤中去,以达到给建筑物室内制冷的目的。就地热制冷而言,还有一种被称作“吸收式制冷”的方式,即以地热蒸汽或地热水为热源提供的热能为动力,驱动吸收式制冷设备制冷。

    地热能供暖和制冷有得天独厚的优势。这一方面在于其分布范围广泛。根据中国地质调查局的最新资源评价结果,全国336个地级以上城市浅层地热能资源每年可开采量折合标准煤达7亿吨,用于建筑物供暖,可实现建筑物冬季供暖面积323亿平方米,夏季制冷面积326亿平方米。全国适宜开发浅层地热能的地区主要分布在中东部,包括北京、天津等地。另一方面在于地热供暖和制冷的核心技术难度不大,成本相对较低,既方便又经济实用。

    2017年4月,国家级新区雄安新区横空出世,其目标是建成“蓝绿交织、清新明亮、水城共融、多组团集约紧凑发展的生态城市”,以地热能为主,多能互补的供暖方案率先被提出,并把“打造全球地热利用样板”作为目标之一。据此,两个多月后,支撑服务雄安新区规划建设的地质调查工作就正式展开。当年8月23日,第一阶段结果公布:雄安新区地质条件优越,区内浅层地温能开发利用条件适宜,可满足约1亿平方米建筑面积供暖制冷需要。

    作为雄安新区重要组成部分,原河北雄县在地热能开发利用方面一直走在全国前列,早在2006年,该县就被国土资源部等机构命名为“中国温泉之乡”。2009年雄县与冰岛及中国石化签订战略协议,大力引进先进技术,开发地热集中供暖。数年间,雄县共开凿地热井近80眼,城区地热供暖面积达270万平方米,占集中供暖总面积的92%,年替代标准煤9万吨,减排二氧化碳18.99万吨、二氧化硫0.48万吨、粉尘1.19万吨,为改善城市空气质量作出了积极努力和贡献。雄县成为了取暖“无烟城”,并形成了“政府主导、政企合作、技术先进、环境友好、造福百姓”的地热能利用格局。这些为雄安新区开发利用地热能取暖制冷积累了难得的经验。

    据统计,2015年底,中国浅层地热能供暖面积近4亿平方米,水热型地热能供暖面积超过1亿平方米。随着南方地区冬季采暖需求的增强和浅层、水热型地热能供暖技术进一步成熟完善,浅层地热能的应用范围将在全国范围拓展。根据《地热能开发利用“十三五”规划》,“十三五”时期,中国新增地热(制冷)包括新增浅层地热能供暖(制冷)面积7亿平方米,新增水热型地热供暖面积4亿平方米。

    北京鲜花港是地热能园艺典范

    在北京东北部的顺义区杨镇,有一个总体规划4平方公里的“国际鲜花港”。作为北京市花卉的生产、研发、展示和交易中心,花卉的休闲观光和文化交流中心,这里曾是2009年第七届中国花卉博览会的主要工程,每年都会举办郁金香节、月季节、菊花节、迎春年宵花展。当游客们徜徉于花海,流连忘返的时候,可能会闪过一个念头:这么多不同地域环境才能茁壮生长的花卉为何都能在鲜花港内精彩绽放呢?答案其实并不复杂,那就是国际鲜花港采用了“地热+花卉”的模式。

    据了解,为解决温室及建筑供暖问题,突出园区绿色、科技、循环、集约的建设宗旨,国际鲜花港在完成浅层地热能测试、水资源论证和地热物探勘查的基础上,先后到国家北方苗木基地、用友软件园、华清集团等地现场调研,历经10余次专家座谈及论证会,最终确定了以地热梯级利用为主,地源热泵、水源热泵为辅,结合燃气调峰的供暖形式。该供暖方式虽然前期一次投资大,但与常规供暖方式相比存在无污染、零排放、能源可再生、系统运行费用低等特点,环保性和节能性明显。正是通过大规模使用地热综合技术,精准调节温度湿度等参数,实现了“世界花卉尽收港内”“花卉博览会永不落幕”的现代农业奇迹。

    北京国际鲜花港是地热能在园艺领域应用的一个典范。“地热+农业”将给传统农业在诸多方面带来深刻变革。一是可以拓展品种种植时空。既能把外地品种实现本地化种植,又能帮助农作物在反季节上市,减少了病虫害,降低了生产成本,提高了价值和安全性。二是提高了质量和产量。使作物在虚拟的更加适宜的自然环境下,产量提高的同时,口感、营养等品质也更好。三是地热能可以帮助进行稀有蔬菜花卉的育苗,辅助进行一些高科技农产品技术实验。就养殖业来说,地热资源的利用也可以提升产业附加值。比如,热水养殖可以大大缩短多种水生物的孵化期和生长周期。可以依托地热资源发展高产鱼类等养殖产业。

    《 人民日报海外版 》( 2018年06月27日 第 05 版)

    【改革开放40周年】“地热+”:绿色中国新名片

    泰晤士河是英国伦敦的母亲河,但在19世纪中期以后,河流污染严重,生态环境不断退化。从19世纪中期至今,英国政府与社会对其开展了长期治理。在治理过程中,以英国环境研究理事会及英国地质调查局为代表的地球科学研究机构做出了卓越贡献,提供了大量基础数据和地球科学认识。泰晤士河的治理,形成了在法律、机构、资金、产业、科研、技术等多方面的经验,可为我国江河污染治理和生态修复提供借鉴。

    工业革命以来的严重污染

    泰晤士河全长约346千米,为英格兰最长河流,全英国第二长河,也是全世界水面交通最繁忙的都市河流和伦敦地标之一。泰晤士河流域面积13100平方千米,占英国国土面积的5.4%;形成了许多城市,除去伦敦之外,还有牛津、雷丁和温莎等,是全国经济发达地区,人口占全国的1/5。泰晤士河是伦敦的主要水源,占总供水的2/3。直到18世纪,泰晤士河水产丰富、野禽成群、风景如画,是著名的鲑鱼产地。

    泰晤士河整个流域的大规模污染主要由工业化引起的人类活动增加所致,且随着社会发展,污染的类型和分布不断变化。

    英国地质调查局的泰晤士河流域三维综合建模

    1780年代,抽水马桶开始流行可看作是污染的开始。因为泰晤士河是伦敦居民的主要水源,污染使伦敦市霍乱相继爆发,导致1832年死亡5275人,1849年死亡18036人,1854年死亡11661人。

    1878年9月3日,“爱丽丝公主号”沉船事件发生。船上800名乘员中有 650人溺毙,这一事件让英国社会高度关注排污口以下河段的污染问题。

    战后即上世纪50年代,合成洗涤剂的广泛使用导致附着在水体表面的污染物难以被降解,河水溶解氧(DO)几乎为零,形成严重污染,几乎没有鱼类能生存。甚至发生了停靠在泰晤士河码头船体的镀层被污水腐蚀而变黑事件,造成了恶劣的国际影响。

    泰晤士河污染所导致的严重后果,迫使英国政府经历了一百多年的治污历程。

    实施全流域治理修复

    泰晤士河流域的治理修复过程可分为三个阶段:转移污染、流域修复和监测巩固。

    1. 转移污染——隔离排污,终端处理

    1848年英国议会通过了《都市排污法》,测量、设计并改进了伦敦下水排污系统。建立起“隔离式”排污系统方案。方案从1834年就已提出,但政府部门间的博弈和讨论不断,一直无法实施。

    直到1858年夏,泰晤士河“恶臭”大规模爆发,迫使在河边工作的英国议会和政府迅速行动,通过一项法案以“改进下水排污系统,尽最大限度防止污水直排泰晤士河”。从1858年到1885年,伦敦泰晤士河相继建成隔离排污系统,加上排污口污水处理,基本奠定了英国泰晤士河水污染治理的“隔离排污、终端处理”的百年规划理念,影响直至今天。

    2. 流域修复——统一管理,系统治理

    1955年至1975年,泰晤士河开始了第二阶段的治理,主要是将治理的范围扩展到了全流域,并采取了系统方法进行修复。这一时期,英国水资源经历了从地方分散管理到流域统一管理的历史演变。

    从1960年代起,英国对河段实施统一管理,把泰晤士河划分成10个区域,合并了200多个管水单位,建成一个新的水务管理局——泰晤士河水务管理局,实现了全流域统一管理的可能。

    这次治理秉承全流域治理的理念。大伦敦地区的180个污水处理厂缩减合并为十几个较大的污水处理厂,各类下水和污水处理设施合理布局,升级改造污水处理设施技术,并采取了对河流充氧的措施来提高河流的溶解氧。 目前,泰晤士河全流域建设污水处理能力几乎与给水量相等。沿岸的生活污水须经处理后才能排放,污水处理费计入居民的自来水费。

    到上世纪80年代,河流水质已恢复到17世纪的原貌,达到饮用水水源地的水质标准。鱼类绝迹百年后,多种鱼重返泰晤士河。

    3. 监测巩固——全域监测,科技助力

    1975年后,泰晤士河的治理进入了巩固阶段,水资源全流域管理的方法不仅解决了污染治理资金不足的难题,而且促进了城市经济的发展。在此阶段,英国政府一方面不断投资对污水处理设施进行技术改造,如对污水的处理已采用超声波监测控制、污泥密度和包膜电极监测溶解氧等新技术,此外遥测技术也得到使用。另一方面严格控制工业污水的排放,对沿河两岸的工矿企业严加监督,规定除了经过净化处理的水以外,将任何东西排进泰晤士河都是非法的。此外政府利用科研机构开展了全流域多要素的水质监测,并实施了生态净化。

    经济转型和产业升级也是治污的有力措施。近年来,随着英国产业的升级改造和大伦敦区的经济模式转换,重污染工业企业相继关闭,代之以各类文化和服务机构,大大缓解了泰晤士河的污染压力。今天泰晤士河已经重现昔日的碧水蓝天。

    针对一直以来下水道雨污不分流导致的问题,英国政府宣布将耗资20亿英镑,于2020年前在伦敦地下80米处修建一条长达32千米的排污水道,进一步改善污染物在河道外的输送条件。

    环境科研机构的重要作用

    英国环境研究理事会(NERC)下属的各科研机构,如英国地质调查局(BGS)和生态水文中心(CEH)与全国环境保护机构合作,在泰晤士河流域开展了大量的调查研究工作,有力地支撑了系统治理和生态恢复。

    1. 调查监测——提供治理所需的地球科学基础数据

    BGS在泰晤士河口开展钻探,测量汞异常,以确定污染程度和深度,并对防洪和排污进行河道调查,内容包括人居环境调查、河道周围地形图测制、水文调查、水位和河道容量调查等。

    BGS通过河流栖息地调查,形成了流域基底数据,包括地质、地形、水质、水流量等;通过水生微生物分析,揭示季节、年份变化。同时,为了保障城市建设需要,BGS还开展了多个图幅的 1∶2.5万砂石资源调查。

    NERC和环保机构合作开展了水源地监测,在饮用水水源区、重要物种区、娱乐水域、营养敏感区、保护区内布置了上千个监测点,从源头和末端进行水质监测。

    2. 研究评价——深入研究地上地下水相互作用和污染物的运移机理

    BGS研究了地下水-地表水相互作用,通过地下水体、基本流量、硝酸盐、过渡区域、观测站数据、洪泛区、水质、气候变化等因素的分析,揭示泰晤士河流域的地下水体化学状况、灰岩含水层水质量等。

    CEH在上游对影响水资源的土地利用、气候因素、人为磷输入源进行研究,并通过历史水位和全球变化引起的海平面上升模拟,积极评估防洪设施的防洪水平,为达千年一遇水平,确定需加固的区段。

    3. 模拟预测——以三维地质建模和时序分析支持水管理的科学决策

    BGS建立了伦敦地区和泰晤士河流域三维地质模型,包含基本构造、地层、城市地下空间、地质灾害、土地利用、含水层特性数据、水位数据、钻孔地球物理数据、海岸和海洋等数据,从而构建跨学科、多要素、面向决策的整合科学研究基础。

    BGS使用过去120年的降雨、径流、蒸散等数据进行水流模拟,形成基于时间序列分析的预测成果。

    CEH通过藻类和磷集成模拟的流域研究,对一系列缓解和适应战略的成本效益进行了评估,认为最有效的策略是将化肥用量减少20%,同时对废水进行高标准处理。其结果可使水质接近欧盟水框架指令的指标。

    CEH通过区域气候模式获得的降雨量和潜在蒸发量,模拟了泰晤士河流域未来流量的变化。

    4. 支持修复——机构主动作为,助力保护修复

    NERC的各科研机构主动参与并实施伦敦各河流行动计划(2009),恢复和改善伦敦的各条河流,改善洪水管理;改善野生动物栖息地,支持可持续发展;帮助城市适应不断变化的气候,为伦敦人提供更好的生活。

    我国可以从中借鉴什么

    1. 建立权威的流域管理机构对流域实施统一管理

    1960年成立的泰晤士河水务局,被赋予流域管理机构的权力后,治理产生了立竿见影的效果。这种大胆的体制改革被欧洲称为“水工业管理体制上的一次重大革命”。从泰晤士河流域的治理经验来看,一个强有力的具有综合决策和协调手段的流域管理机构是整治流域水污染的基本条件。

    我国当前应改变流域用水、管水、治水等工作的分散局面,解决无权过问行政及经济方面受到制约的局面,可成立治理专门委员会,对流域进行统一规划与管理,提出水污染控制政策法令和标准,并建立相关治理项目。

    2. 加快完善水污染治理相关法律法规

    从泰晤士河的治理历程来看,逐步完善水污染防治相关法律法规发挥了举足轻重的作用。内容涉及水资源保护、污染源管理和控制、水环境管理、水质监控等方面。其中,《污染控制法》明确了对各种违规行为的处罚规定,对污染城市河流及其他水环境的行为,起到令行禁止的作用。

    我国可在目前水资源保护标准上,充分考虑水环境保护、水资源管理和水污染防治三者的历史依存关系,坚持水资源开发利用和水环境管理监督职能应完全分开的原则,适时出台一些法律。

    3. 重视科技创新,以地球系统科学引领规划治理

    在泰晤士河治理过程中,科学技术的支持作用非常突出,特别是泰晤士河的第二次治理是在有关科学研究的前提下实施的。科学研究帮助水务局制定了科学合理、符合生态原理的治理目标,根据水环境容量分配排放指标,并及时跟踪监测水质变化。在此过程中,英国环境研究理事会和英国地质调查局发挥了专业优势,提供了十分有价值的地球科学数据和知识。

    我国在水污染治理中既要持之以恒,同时也需要科学的研究与规划。尤其是要发挥中国地质调查局的地球系统科学优势,持续不断地提供调查、监测数据,深入研究地表水和地下水的关系,适时提供关于流域的研究评价成果,为治理和修复提供地球系统科学解决方案。

    4. 建立资金保障机制,开辟多种融资模式

    为了解决资金缺口问题,泰晤士河采取了多种融资方式,这些融资方式成功的一个主要特点是市场化运作。如泰晤士河水管理局通过向排污者收取排污费,并发展沿河旅游娱乐业,仅1987年~1988年,其总收入就达6亿英镑,这不仅满足了水环境治理的需要,还向政府上交盈利2亿英镑。我国可充分调动政府、企业与社会的积极性,为私营部门进入污染治理领域创造制度与政策环境,从而造就多元化融资模式。

    5. 加快促进沿岸产业结构的转型升级

    泰晤士河在治理过程中并没有强迫关闭沿岸企业与工厂,而是提高了排污相关指标。全面实行“污染者付费”原则,并制定了相关法律,加快促进沿岸产业结构的转变。因此,我国可探索构建政府部门与流域企业的和谐关系,引导、鼓励其实现转型升级、绿色发展,从源头上减少污染,并在治理中加强政府管理。

    6. 掌握先进的污染处理技术和生态防治措施

    泰晤士河在治理过程中结合了工程治理措施与生态防治措施,采用了先进的污水处理技术,以及如芦苇床处理系统为代表的湿地污水处理工艺,以实现人工净化加自然净化的效果。我国也应该应用这些污水处理技术,引进或探索适合于我国气候条件的生态净化措施,寻找可检测污染物水平的化学、生物指标。

    (作者单位:中国地质调查局发展研究中心)

     

    地球科学机构在泰晤士河流域治理中的支撑作用

    莱茵河是欧洲的重要航道及沿岸国家的供水水源,对欧洲社会、政治、经济发展起着重要作用。19世纪下半叶以来,莱茵河流域工农业快速发展造成了严重的环境与生态问题,莱茵河一度被称为“欧洲下水道”和“欧洲公共厕所”。莱茵河流域各国直面问题,汲取教训,制定治理目标并开展有效行动,历经多年努力,整个流域实现人与自然和谐相处。莱茵河流域管理被誉为国际流域管理的典范。梳理和总结莱茵河流域管理的发展历程、经验与做法,有助于为我国流域治理与国土空间管制提供借鉴。

    工业化城市化阶段莱茵河流域出现的主要问题 

    1850年以后,莱茵河沿岸人口增长和工业化加速。二次世界大战后,随着工业复苏和城市重建,莱茵河流域工业化再度加速,莱茵河周边建起密集的工业区,以化学工业和冶金工业为主。伴随着一个多世纪的工业化进程,莱茵河流域先后出现了严重的环境污染和生态退化问题,主要表现在以下方面。

      

      图1 莱茵河流域综合治理历程(引自王思凯,张婷婷等.莱茵河流域综合管理和生态修复模式及其启示.长江流域资源与环境, 2018,27(1):215-224) 

    一是废弃物任意排放,水土污染严重。

    自1850年起,随着莱茵河沿岸人口增长和工业化加速,越来越多有机和无机物排入河道,氯负荷迅速增加。二次世界大战后,随着工业复苏和城市重建,莱茵河水质更加恶化。1973~1975年监测数据表明,每年大约47吨汞、400吨砷、130吨镉、1600吨铅、1500吨铜、1200吨锌、2600吨铬、1200万吨氯化物随河水流入下游荷兰境内。

    二是生态环境快速退化,生物多样性受损严重。

    河道污染和不适当的人类活动造成了生态环境退化。18世纪与19世纪之交,由于水力发电、航运发展和河道渠化,同时机械工具过度捕捞,鱼类大量减少。至1940年鲑鱼几乎从全莱茵河流域绝迹。水生动物区系种类数量大幅度减少,种类谱系以耐污种类为主。

    三是流域洪水问题突出,经济损失不断增大。

    莱茵河流域洪水问题十分突出。1882~1883年、1988年、1993年和1995年发生了流域性大洪水。由于流域内土地开发利用、水利和航运基础设施建设的发展,天然洪泛区域不断减少,洪水最高水位、时段洪峰流量一涨再涨,沿河堤防和其他防洪工程并不能提供百分之百的安全保证,沿洪泛区受堤防保护的居民区和工业区的危险性加大,潜在的洪灾损失普遍增大。

    四是土地开发无序,次生灾害突出。

    20世纪,由于西欧人口剧增,为增加粮食产量,莱茵河两岸的土地被大规模开垦。人们在大量的灌木林地中开挖沟渠,降低水位以适合农作物生长。流域的各种自然风貌也因此被改变,排水使得大片土地沉陷并低于海平面,加上海水位上涨,致使防洪形势十分严峻。

    为了改善通航条件,采用工程措施裁弯取直和束窄河道。由于被束缚在很窄的范围内,且取直以便通航,河道水流的流速加快,河床冲蚀严重并伴随下切,水位下降,引发周边地区水位下降,森林、农田缺水,使四周湿地的生态系统大受影响。旱年,在德国境内的莱茵河段是多支叉的呈“辫子状”的游荡性河流,大量支流构成非常复杂的河系。由于洪泛区不断改变,在此区域居住十分危险。

    莱茵河流域综合治理历程与主要措施 

    从20世纪50年代开始,相关国家启动了莱茵河流域治理,经历了污水治理初始阶段、水质恢复阶段、生态修复阶段、提高补充阶段(图1)。

    (1)污水治理初始阶段

    1950年,瑞士、法国、卢森堡、德国和荷兰五国联合成立了保护莱茵河国际委员会(ICPR),并于1963年签订《莱茵河保护公约》,首要目的是解决莱茵河日益严重的环境污染和水污染问题。流域内各国通过委员会进行合作,但并没有明确各自在控制污染扩大方面的义务,因此在污水治理初始阶段没有取得比较明显的成效。

    (2)水质恢复阶段

    1986年,瑞士发生的重大莱茵河污染事件终于唤醒民众、企业和政府,流域内各国开始着手开展莱茵河的综合治理。各国开始采取了一系列积极措施防止水质恶化。

    (3)生态修复阶段

    在水质逐渐恢复的基础上,ICPR又提出了改善莱茵河生态系统的目标,既要保证莱茵河能够作为安全的引用水源,又要提高流域生态质量。从生态系统的角度看待莱茵河流域的可持续发展,将河流、沿岸以及所有与河流有关的区域综合考虑。

    (4)提高补充阶段

    2001年,“莱茵河2020计划”发布,明确了实施莱茵河生态总体规划。随后还制订了生境斑块连通计划、莱茵河洄游鱼类总体规划、土壤沉积物管理计划、微型污染物战略等一系列的行动计划。2000年后,这些行动计划已经从当初迫在眉睫的挑战转向更高质量环境的创建和生态系统服务功能的开发上来。

    莱茵河流域综合治理措施与做法主要包括:

    (1)建立流域多国间高效合作机制

    莱茵河流经多个国家,多国之间合作是流域治理成功的重要保障。莱茵河流域合作治理的核心机制是1950年成立的ICPR,经过60多年发展,已成为全球流域治理领域的一个多国间高效合作的典范。ICPR具有多层次、多元化的合作机制,既有政府间的协调与合作,又有政府与非政府的合作,以及专家学者与专业团队的合作。它不仅设有政府组织和非政府组织参加的监督各国计划实施的观察员小组,而且设有许多技术和专业协调工作组,可将治理、环保、防洪和发展融为一体。

    (2)树立一体化系统生态修复理念

    在欧洲工业化进程中,莱茵河沿岸各国都对其进行了大规模的开发,采取了大量的工程措施,如筑坝、河道疏浚,以及裁弯取直、截断小支流等。这些改造使得原先自然的、动态的、难预计的河流转变为静态的、可以设计的人工河道,以方便管理和获取各种利益。河流空间因此遭到蚕食,引发许多不良结果。而对这些不良结果的治理依然是通过引入和采取新的工程性措施,如此便形成了恶性循环。长此以往,莱茵河已变得面目全非。意识到过多的人为作用对河流自然发展规律的破坏,莱茵河流域治理开始探索河流的动态和一体化治理,即注重工程和非工程措施的结合,以及源头控制、分散治理。观念上的转变引导治理措施和治理目标的改变,更加注重维护、恢复河流的自然特性,且更注重其生态恢复,从而为各种生物提供了生存环境。

    (3)推进流域基础地质、环境地质与生境调查

    根据流域治理需要,莱茵河沿岸各国开展了基础地质调查、水文地质调查与填图工作。法国、德国等国家1∶10万、1∶5万地质填图已基本完成。在基础地质填图基础上,各国开展了水文地质、自然灾害等环境地质调查与填图工作。德国联邦地球科学与自然资源研究所牵头,自1960年开始经过50余年的努力,编制完成了1∶150万欧洲水文地质图系。1982年,欧共体环境总司组织编制了1∶50万欧洲地下水资源图系,由38幅、148张图件组成,覆盖了比利时、德国、丹麦、法国、爱尔兰、意大利、卢森堡、荷兰和英国等9个国家。2013年,在对1∶150万欧洲水文地质图进行矢量化的基础上,Cornu等人编制了欧洲地下水生境分布图,反映与生物相关的地下水流、含水层孔隙大小和渗透性的空间变化。

    (4)分阶段编制并联合实施流域治理规划

    20世纪80年代以来,ICPR在国际合作框架下,签署了一系列有关莱茵河流域治理的协议。签约国家协调一致,共同采取行动,对莱茵河环境改善和流域管理起到了巨大作用。1976年,各成员国签署了控制化学污染公约、控制氯化物污染公约,要求各成员国建立监测系统和水质预警系统,控制化学物质的排放标准。1987年通过的“莱茵河行动计划”,从河流整体生态系统出发来考虑莱茵河治理,并将鲑鱼的重新回归作为治理效果的重要标志,以此提出“鲑鱼2000行动计划”。1998年,“莱茵河洪水管理行动计划”获得通过。2001年,莱茵河部长会议通过了“莱茵河2020计划”,包含4个方面的治理目标:生态系统改善、防洪、水质及地下水保护。

    (5)建立量化指标体系和各种生态修复模式

    莱茵河规划和治理在欧盟框架下统一实施,在目标上达成统一,并制定了许多量化考核指标。在“莱茵河行动计划”中,主要目标包括污染控制和改善生态环境等部分,就是以珍贵鱼类重返莱茵河(“鲑鱼2000”)为实现生态目标的重要标志,即到2000年让鲑鱼回到莱茵河。对于上述目标,每个国家都采取了相应的措施。其它还有许多需要各国共同参与、公众能够直观感受到的恢复性指标,如使莱茵河兰德平原到2020年受到洪水危害的程度与1995年相比减少25%等。

    (6)建立完善的监测预警体系

    为了确保水体保护与治理的有效性,保护莱茵河委员会在莱茵河及其支流建立了水质监测站,从瑞士至荷兰共设有57个监测站点,通过最先进的方法和技术手段对莱茵河进行监控,形成监测网络。每个监测站还设有水质预警系统,通过连续生物监测和水质实时在线监测,能及时对短期和突发性的环境污染事故进行预警。ICPR和莱茵河水文组织(CHR)于1990年共同开发了“莱茵河预警模型”,对莱茵河水质进行实时监测,防止突发性污染事故。

    (7)建立流域信息互通平台

    ICPR致力于推动行动计划的有力实施,同时注重各国间的密切合作与协调。其所建立的“国际警报方案”是莱茵河沿岸各国的信息互通平台,当发现污染物时,在瑞士、法国、德国和荷兰设置的7个警报中心能够及时沟通,迅速确认污染物来源,并发布警报。

    对我国的启示 

    一是以流域为单元开展自然资源与生态环境调查评价。

    流域自然资源与生态环境调查评价是推进流域治理的基础。根据污染治理、灾害防治和水、土地等自然资源管理的需要,开展污染物、地表水、地下水、土地、生态系统等调查评价,摸清自然资源分布与生态环境变化状况;以土壤、包气带、含水层为重点开展基础地质、水文地质、生态地质综合调查,建立近地表圈层三维地质框架。

    二是建立全流域统一的监测体系。

    莱茵河综合治理面临的第一个挑战是建立一个从瑞士到荷兰的统一监测体系,需要对不同国家的监测站、检测物质和分析方法进行对比并统一意见。针对我国流域的实际情况,应分别在干流、支流、湖泊、河口、近海等不同水域设置监测站点,包括水质状况、水文动态以及生物情况,全流域采用统一科学的综合监测方法,及时信息共享,掌握上下游动态,并实时在网上公布。

    三是研究制订流域综合规划与治理行动方案。

    莱茵河流域生态环境治理是一部历经百年的人类与河流关系史,教训极为深刻。我国流域开发建设应做好顶层设计,重视流域生态安全,统筹处理好产业布局、人口集聚与生态环境保护的关系,优先支持沿江城市环保基础设施适度超前发展。在控制污染物总量排放的前提下,探索激发微观主体保护流域生态环境的积极性。研究流域发源地在全球气候变暖过程中的生态环境变化,并及时采取应对措施。

    四是加强河流生态保护与修复。

    目前,我国各大流域上下游、干支流、左右岸和水陆之间,开发建设缺乏统筹,生态空间不断被挤占,导致河流连通性降低、生态系统割裂,河流的生态系统服务价值在不断降低。在过去的20多年中,莱茵河治理已经从治理污染、关注防洪效果、提高航道保证程度,到逐步重视生态环境保护和生态系统的修复。在近期的所有规划和行动计划中,保护湿地、在三角洲地区开辟自然保护区、拆除支流上的大坝或设置鱼道等具体的措施和内容,更多地从人与自然和谐的角度采用综合性的措施恢复河流生态系统。

    五是建立高效的跨行政区全流域协调机制。

    为了打破部门和地域之间的分割状况,在整个流域尺度上建立行政区间协调机制,着力在航运、水电开发、水利工程建设以及水资源分配等方面开展区际协作,解决水、土、生物等资源类型的开发利用与生态环境管理中存在的冲突,强化流域开发管理的区域协调,减少省际之间流域纠纷事件发生,实现流域开发共建共享。探索建立流域开发管理省(市)协作组织,不定期召开流域事务协调对接会议,建立长江流域共同开发管理的合作框架,积极落实各方达成的合作共识。

    六是鼓励企业和公众参与。

    流域综合治理,需要政府和企业、公众的合作与共同努力。整合现有的流域合作管理机制并建立相应的开发交流平台,让公众能够更便捷的获取流域管理的政策法规以及水文、生态和环境监测报告等公开信息。同时,参与决策过程,监督各地的执行情况,成为流域管理的重要一员。可以学习德国的经验,颁布《环境信息法》,既保证了公众享有参与和监督的权力,还规定了公众参与环境安全管理的详细途径、方法和程序。□

    (作者单位:中国地质调查局发展研究中心)

    莱茵河流域综合治理经验与启示