冰芯中人類活動信息記錄對環(huán)境政策制定的推動作用

從農業(yè)時代開始，人類從事冶煉、種植等活動時的產物，以及工業(yè)化以來在化石燃料消耗、冶金生產、各種化學化工生產、核試驗等活動后的產物，通過大氣環(huán)流傳輸后，其中一部分會沉降到冰川表面，并在冰芯中記錄在案。通過對冰芯中人類活動各種產物含量與其自然環(huán)境背景含量的對比分析，可評估人類活動對環(huán)境的影響程度，從而使冰芯研究成果服務于相關環(huán)境政策的制定。

冰芯中鉛含量記錄推動含鉛汽油禁用政策的實施

工業(yè)污染物往往會對人體健康造成很大的危害。因此，各國政府和國際社會關于污染物對環(huán)境及人體健康的影響極為關注，并積極制定相關政策以防止污染。例如，鉛（Pb）是一種對人體危害極大的有毒重金屬，鉛及其化合物進入人體后將對神經、造血、消化、腎臟、心血管和內分泌等多個系統(tǒng)造成危害。20?世紀?60?年代，對格陵蘭世紀營地冰芯中鉛含量記錄的研究，發(fā)現(xiàn)自?1750?年人類工業(yè)化開始，冰芯中鉛含量逐漸增加；而從?20?世紀?30?年代歐美經濟復蘇及汽車產業(yè)的大發(fā)展以來，冰芯中鉛含量增加十分迅猛；到?20?世紀?60?年代大約增加到?7?000?年前冰芯中的?200?倍。正是這個發(fā)現(xiàn)促使歐美國家從?1970?年開始限制含鉛汽油的使用。在這一政策的直接影響下，20?世紀?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。全球變暖會帶來冰川融化與海平面上升、極端天氣事件頻發(fā)、自然災害加劇、土地荒漠化、水資源安全與生態(tài)安全等一系列關系國計民生的重大問題，因此各國政府與國際組織極為關注全球變暖問題。冰芯記錄表明，大氣中?CO₂?含量在過去幾十萬年的時間里從未超過?300?μL/L，而且在冰期-間冰期時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。然而，隨著人類工業(yè)化進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?世紀初就超過了?300?μL/L；到?2006?年時觀測到的地球大氣?CO₂?含量已超過?380?μL/L；2016?年已上升到?400?μL/L?以上。目前，地球大氣中?CO₂?含量已遠遠超出了間冰期時大氣中?CO₂?自然含量的上限，而且在工業(yè)化以來地球大氣中?CO₂?含量的上升幅度已經達到甚至超過了地球大氣?CO₂?含量在?10?萬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?年以來也迅速上升。人類活動排放引起的大氣溫室氣體含量的快速增加，已引起了全球科學家及各國政府的廣泛關注，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、應對全球變暖刻不容緩。

冰芯科學的產生與發(fā)展源于學科交叉與分析技術的提高。認識冰芯科學研究與其他學科研究之間的交叉點，是冰芯科學發(fā)展的突破口。提出影響人類健康與發(fā)展的重大環(huán)境問題的冰芯解決方案，是冰芯科學研究服務人類社會的價值所在。建立冰芯中痕量、超痕量物質連續(xù)的、高分辨率的分析方法與技術，是提取我們目前還沒有認識到的、更多的地球氣候環(huán)境變化甚至宇宙環(huán)境變化信息與過程的關鍵。發(fā)展冰芯精確的測年方法與技術，是我們準確理解氣候環(huán)境變化過程、機制與原因的重要支撐。這些是冰芯科學發(fā)展的必由之路，也是冰芯科學研究為提高氣候環(huán)境變化預測能力和促進人地關系協(xié)調發(fā)展服務的科學基礎。

冰芯是地球氣候環(huán)境變化的天然檔案庫。然而，隨著全球氣候的進一步變暖，山地冰川會逐漸消亡，極地冰蓋的消融也將呈增加趨勢。這意味著冰芯這一天然檔案庫存在“融化消失”的極大風險。為了更好地認識我們所居住的地球環(huán)境的變化，拯救冰芯是當務之急，而這一點西方國家走在了前面。早在?1993?年，美國在科羅拉多州首府丹佛建立了美國國家冰芯實驗室（National Ice Core Laboratory）；2018?年，該實驗室更名為美國國家科學基金會冰芯機構（National Science Foundation Ice Core Facility）。該機構是對取自全世界不同地區(qū)的冰芯進行保存與管理，鼓勵不同學科的科學家利用該機構的冰芯樣品開展科學研究。2015?年，歐洲科學家發(fā)起了“冰存儲計劃”（Ice Memory），其目的是建立一個國際冰芯儲存庫，將取自全球關鍵山地、亞極地和極地冰川的冰芯儲存在溫度極低的南極地區(qū)，為未來的科學家提供高質量的冰芯樣品以從事相關科學研究。

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)，加強南北兩極研究是我國現(xiàn)在和未來發(fā)展的需要。在全球變暖加劇、冰川加速消亡的今天，應盡快拯救冰芯資源，建立我國的冰芯檔案儲藏庫，為國家發(fā)展及后世科學研究服務。（作者：姚檀棟，中國科學院院士，中國科學院青藏高原研究所所長；秦大河，中國科學院院士，發(fā)展中國家科學院院士，中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院冰凍圈科學國家重點實驗室；王寧練，中國科學院青藏高原地球科學卓越創(chuàng)新中心、西北大學  城市與環(huán)境學院、陜西省地表系統(tǒng)與環(huán)境承載力重點實驗室；劉勇勤^、徐柏青，中國科學院青藏高原研究所 、中國科學院青藏高原地球科學卓越創(chuàng)新中心 。《中國科學院院刊》供稿）