中国科学院《中国学科发展战略·环境科学》系统梳理了环境科学的发展历程，总结了学科发展规律和内在逻辑，前瞻了学科中长期发展趋势，同时面向我国现代化建设的长远战略需求，提炼出学科前沿的重大科学问题和符合中国发展需求的新问题和重大战略方向。报告主体分为环境科学的学科基础、环境过程、环境效应、与环境科学密不可分的相关学科等四大板块。本号分两期分享相关板块的前沿科学问题与研究热点摘要。
其他
环境科学前沿问题与研究热点Ⅰ
环境学科基础
环境化学、环境地球化学和环境地理学是环境科学的基础学科，是支撑环境科学发展的理论和方法基础。
在环境化学方面，主要关注：
① 污染物多介质界面行为、区域环境过程与调控原理；
② 纳米颗粒物的环境行为与生物效应；
③ 环境友好和功能材料在污染控制中的应用；
④ 化学污染物暴露与食品安全。
环境地球化学的热点问题包括：
① Clumped 同位素体系发展；
② 微小非质量依赖分馏的研究；
③ 重金属元素的非传统稳定同位素的运用；
④ 环境地球化学与微生物学的交叉与融合；
⑤ 重金属污染物的大尺度迁移与微观过程研究相结合。
区域环境污染研究主要关注区域尺度的污染物排放、扩散、运移、暴露到危害效应定量过程中的薄弱或缺失环节，重点包括：
①多种污染物的国家和全球尺度高分辨（时、空、源）排放清单；
②不同空间分辨率（用于暴露研究的1～10 km 分辨率、用于跨境和全球传输的分辨率>100 km）模型的传输模拟；
③区域尺度气地交换机理和定量模型研究；
④人群水平区域呼吸与暴露定量模拟；
⑤区域生态毒性与人群健康危害定量评估。
大气、水、土壤环境科学问题与研究重点
环境污染物在大气、水体及土壤中的运移、富集、转化是形成污染影响的重要途径。大气、水体和土壤是环境污染的重要载体和传播介质。
大气环境
在大气环境化学前沿和热点问题研究上有较好的起步，但缺乏深入认识。在我国污染普遍存在的情况下对新粒子形成机制没有完全掌握，二元（硫酸-水）成核、三元（氨-硫酸-水）成核、离子诱导成核、挥发有机物成核等机制上谁为主导，尚不明确；痕量气体在成核与增长中的贡献作用观点不一；新粒子对大气颗粒物特别是细颗粒物浓度增加是否具有影响等问题缺少科学认识。污染物在大气中行为复杂，颗粒物尺寸与化学组成之间的内在关系一直不明确。大气中前体物转化生成的二次颗粒物是PM2.5 的重要来源，其形成机制与雾、霾形成机理的内在联系还很不清楚。另外，在大气复合污染条件下污染物之间相互转化、大气氧化性变化的影响、气体向颗粒物转化等，均是需要确证是否是导致灰霾发生的诱因。
大气污染形势依然非常严峻，利用新的监测、分析及模拟技术和先进的在线或高时间分辨率仪器，针对大气污染新形势和特点，研究大气污染物微观机制、大气污染天气形成、大气污染防治、大气污染的人体健康影响等将成为未来科学热点。排放清单、新颗粒形成与增长、有机气溶胶、颗粒吸湿与混合、颗粒老化与大气化学、大气痕量物反应（OH 等瞬态、中间反应物）、气溶胶对云和降水影响、脱汞、污染物对DNA 及遗传影响等均是未来主要研究方向。建立大气烟雾箱或大气化学反应模拟器，关注大气污染物老化过程及液相化学、评价颗粒物光学微观特性演变、分析暴露风险以及与大气污染物与心血管、呼吸道等 49 31203 49 15288 0 0 3260 0 0:00:09 0:00:04 0:00:05 3259病发病率关系将是今后最为关注的内容。研究大气污染与城市边界层环境变化，关注边界层与大气污染物之间的反馈关系、大气污染物对天气/气候灾害发生发展的影响贡献，研发区域联防联控技术，建立极端大气灰霾天气的预报预警系统，以及发展脱硝、无人机等人工去除大气污染物技术等，将为大气污染防治形势的根本扭转提供科学依据。
针对学科发展动态及面临的重大科学问题，大气环境研究未来的重点方向应关注以下几个方面：
①大气污染物排放与大气污染形成的关键过程；
②气溶胶大气污染物跨境输送与不同混合态气溶胶的天气气候效应与生态效应；
③大气污染物的环境影响；
④大气污染物立体监测、动态污染源清单及关键区域污染源控制技术；
⑤区域大气复合污染控制的决策技术；
⑥大气环境保护标准及污染防治的关键技术。
水环境
水环境科学的未来发展方向，将仍然是地学环境条件下叠加的人类活动驱动下的营养盐等污染物质负荷发生机制、输移过程对河流和湖泊生态系统的影响，生物参与的营养盐的生物地球化学过程与循环，这是未来水环境科学需要重点发展的领域。而这些领域发展的突破，将取决于我们研究手段和方法的进步，即监测技术的革新和创造。从学科发展来看，许多科学问题没有解决与传统的水环境科学研究方法的局限性有很大的关系。在氮磷污染物的输移过程及其影响因素方面，涉及地貌、水文、水环境、水生态等学科，将成长为一个新兴的领域，即所谓的水文、地球化学、生态相结合的学科。此外，水体营养盐富集对水体生态系统的影响将仍然是未来一段时间的研究热点。营养盐富集后的浓度、形态、比例等，对浮游植物的组成、演替、优势种、生物量等的影响及蓝藻水华暴发机制都仍然是湖沼学和水生态科学需要进一步研究的领域。营养盐富集与生态系统响应的关系问题又制约了蓝藻水华暴发的机制、蓝藻毒素的产生机制等相关问题。
综上所述，水环境科学未来研究方向重点在：
①水体营养盐元素富集对水体生态系统的影响；
②陆地环境对氮磷污染物的输移影响及进一步对生态系统的影响；
③全球变化对水体生态系统的影响；
④水环境科学监测技术的发展；
⑤面源污染的多尺度特征研究；
⑥水文模型与生物地球化学模型的耦合。
土壤环境
当前，国内外土壤环境科技与管理研究进展体现在土壤污染的多尺度调查与长期定位观测、土壤污染物的界面过程与生物生态效应、土壤污染物迁移、转化过程及其模拟预测、土壤污染控制与修复的技术研发及工程示范等方面，涉及以下五大科学问题：
①土壤复合污染的成因与作用机制；
②土壤-植物-微生物系统中污染物的形态与微界面过程；
③土壤污染物在地下食物网营养层间的物质传递与代谢过程；
④土壤污染物低剂量长期暴露的风险评估；
⑤土壤环境基准、标准与风险管理等。
未来研究方向包括：
①土壤环境多尺度效应及其转化的新方法、新技术；
②土壤关键带环境系统的界面过程耦合及动力学机制；
③土壤污染的生态系统演变与健康指示；
④土壤-植物-微生物体系自然修复和强化修复机制及其应用意义。
›››待续：环境效应、环境科学相关学科的前沿科学问题与研究热点
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本文节选自《中国学科发展战略·环境科学》（中国科学院编. 责任编辑：杨婵娟，卜新. ISBN 978-7-03-047553-4. 北京：科学出版社，2016.12）一书“绪论 / 环境科学发展战略报告”中“前沿科学问题与研究热点”部分。标题为编者所加。
ISBN：978-7-03-047553-4
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