2016—2025年，中国科学院地化所喀斯特环境演变与生态安全实验室紧密围绕国家生态文明建设、污染防治攻坚战、全球变化应对与人类健康保障等重大需求，立足我国西南喀斯特地区这一全球分布最集中、生态环境最脆弱、地球化学过程最为复杂的关键区域，结合实验室在喀斯特关键带过程、生物地球化学循环、重金属元素迁移转化及同位素示踪方面形成的长期研究基础，系统推进野外观测—高精度分析测试—多尺度过程解析一体化的平台体系建设，持续夯实高水平原创研究和服务国家需求的技术基础。

通过科学地布局野外观测系统、大型精密分析仪器与样品前处理装备，持续完善复杂环境样品的分析方法体系，强化大型仪器运行和开放共享机制，实验室逐步构建了以同位素与放射性核素分析平台为核心优势，以元素与形态分析及微区结构解析为重要支撑，以生物地球化学实验与生态过程观测为特色组成，并与国家级野外观测站深度融合的综合研究平台体系。

一、平台体系建设总体进展：从“单项能力”向“系统支撑”升级

喀斯特环境演变与生态安全实验室平台体系（中国科学院地化所供图）

实验室平台建设始终坚持“服务重大科学问题—支撑原创成果产出—保障高水平开放共享”的建设原则，围绕以下长期、稳定且具有战略意义的科研需求持续推进：

一是环境地球化学过程与环境质量变化研究对稳定同位素、非传统稳定同位素及放射性核素高精度、系统化测量能力的迫切需求，特别是服务于生源要素和重金属循环、元素迁移转化与年代学研究；

二是地质环境与人体健康研究对汞、镉、砷等重金属及其化学形态、复杂有机—无机复合体系进行多手段联合解析的技术需求；

三是喀斯特及复杂环境系统研究对从野外长期连续观测、样品采集到实验室精细分析、微区结构表征及生物地球化学实验的多尺度综合研究能力的需求。

围绕上述需求，实验室已建成并稳定运行元素与形态分析系统、同位素与放射性核素分析系统、微区分析与生物地球化学实验平台，以及野外生态—通量综合观测系统，平台功能实现了从传统元素分析到非传统稳定同位素与放射性核素示踪、从宏观环境过程认识到微纳尺度机理解析的完整技术链条。

二、元素与形态分析平台：支撑污染过程、元素循环与应用基础研究

元素与形态分析平台是实验室开展环境污染防治、地质环境与人体健康研究的重要技术基础。实验室持续强化该平台在复杂样品适应性、多形态解析能力及高分辨有机—无机联合分析方面的建设，逐步形成覆盖岩石、土壤、水体、大气颗粒物及生物样品的综合分析体系。

平台配置并稳定运行波长色散型X荧光光谱仪、气相色谱—三重串联四极杆质谱联用仪（GC-MS/MS）等设备，可开展主量、微量及稀土元素的高精度测定以及典型有机污染物的定性定量分析。

针对汞等挥发性与形态高度敏感元素，实验室建成并运行大气形态汞自动观测系统，结合实验室汞形态分析方法，实现了从野外大气观测到实验室精细分析的协同研究能力。

实验室同步完善了离子色谱分析能力，配置并稳定运行盛瀚D160+离子色谱仪，进一步提升了水体和环境样品中常规阴阳离子及小分子有机酸的分析能力，为流域水环境质量评估与湖库富营养化研究提供了可靠支撑。

离子色谱仪（中国科学院地化所供图）

实验室集中配置了一批大型仪器设备，包括高效液相色谱—高分辨质谱联用仪、Phoenix 型热电离质谱仪（TIMS）以及超临界流体色谱仪，显著提升了对复杂有机污染物、金属有机络合物及新污染物的高选择性分离与高分辨鉴定能力，为喀斯特地区复合污染机制研究提供了关键技术支撑。

从左至右依次为轨道阱高分辨质谱、热电离质谱仪和超临界流体色谱仪（中国科学院地化所供图）

依托该平台，实验室在西南筑坝河流水库水污染综合防治、湖泊富营养化控制及区域环境治理等方面形成了一批可直接对接地方需求的技术成果，并通过持续扩大对外开放共享，吸引了全国多所高校和科研机构开展合作研究。

三、同位素分析平台：形成国内领先、国际有影响力的核心技术优势

同位素分析平台是实验室最具特色和核心竞争力的技术平台。实验室围绕稳定同位素—非传统稳定同位素—放射性核素三个层次，持续完善分析方法体系和质量控制流程。

在稳定同位素方面，实验室长期稳定运行气体同位素比值质谱仪、连续流同位素质谱仪及高分辨气体同位素比值质谱仪，系统支撑了碳、氮、氧、氢、硫同位素在大气、水体、土壤和生物样品中的高精度分析。

气体同位素比质谱仪（中国科学院地化所供图）

在金属稳定同位素方面，实验室相继建成多接收电感耦合等离子体质谱仪（MC-ICP-MS）分析体系，实现了Hg、Cd、Sb、Sr、Nd、Pb等多种传统与非传统稳定同位素的高精度测定。

在放射性核素分析方面，实验室增加了1.0 MV加速器质谱仪及其配套的¹⁴C石墨靶自动制样系统，并逐步投入运行，建立了¹⁴C、¹⁰Be、²⁶Al等核素的系统前处理与测试流程。该平台有效提升了实验室在年代学、宇生核素示踪及喀斯特地表过程研究中的技术支撑能力。

1.0 MV加速器质谱仪（中国科学院地化所供图）

同位素分析平台多台核心设备机时率长期保持在150%—300%，测试预约周期普遍为1–4个月，承担了贵州省几乎全部相关同位素分析任务，并为全国数十所高校和科研院所提供长期开放服务，在国内同位素地球化学领域形成了显著的技术与学术影响力，为我国大气汞长期观测网络建设和国际履约评估提供了关键技术保障。

四、微区分析与生物地球化学实验平台：强化多尺度过程解析能力

为支撑复杂环境体系中多尺度过程研究，实验室同步加强了微区分析与生物地球化学实验平台建设。

在微区分析方面，实验室配置并运行穆斯堡尔谱仪，为铁矿物价态变化及其与C-Hg等元素耦合机制研究提供了重要手段。

在生物地球化学实验平台方面，实验室配置蛋白纯化仪等设备，支撑关键酶蛋白与功能微生物过程研究；同时引入便携式光合—荧光全自动测量系统，加强对植被生理生态过程的实验与野外协同观测能力。

五、野外研究站平台：夯实长期观测基础，支撑喀斯特生态环境综合研究

实验室高度重视野外长期定位观测平台在科学问题凝练、过程认识和模型验证中的基础性作用，系统推进野外研究站平台建设，形成了以国家级野外科学观测研究站为核心、省级野外观测站为重要组成的多层级野外研究平台体系。

（一）贵州普定喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站

贵州普定喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站（图6）隶属于中国科学院地球化学研究所，是我国南方喀斯特地区长期连续观测历史最悠久的综合性野外观测站之一。该站自1975年起持续开展喀斯特生态系统观测研究，是我国唯一未中断开展喀斯特观测研究的典型区域，累计形成近40年连续观测数据序列。

普定站以普定县后寨河流域为核心研究单元，构建了覆盖流域—子流域—样地的多尺度观测体系，围绕喀斯特生态系统结构与功能、圈层耦合的生物地球化学表生作用过程、气候变化和人类活动对物质循环与能量迁移的影响机制以及生态系统服务与碳管理等方向，开展长期定位观测、控制实验与综合研究，是我国喀斯特生态系统研究、试验示范与人才培养的重要基地。

研究站建成并运行站区综合监控系统、常规大气污染物自动观测系统，并配置大孔径闪烁仪和涡度相关系统，实现了水、热、碳通量及大气环境要素的长期连续观测，为喀斯特生态系统物质循环与能量交换研究提供了关键数据支撑。

（二）红枫湖生态系统贵州省野外科学观测研究站

红枫湖生态系统贵州省野外科学观测研究站（图7）于2024年获批贵州省野外科学观测研究站，位于长江水系乌江一级支流猫跳河上的红枫湖畔，是实验室面向西南喀斯特水源地安全和湖库生态环境保护重点建设的野外研究平台。

红枫湖站围绕气象、水文、水质、沉积物和水生生物等关键要素开展系统观测，结合多同位素示踪与数值模型手段，重点研究高原人工深水湖库生态系统演变过程及其综合调控机制，服务于水环境质量预测预警、水污染防治与生态修复技术研发。