本学科方向进行黑色页岩风化、沉积物重金属污染、农田土壤污染与农产品安全、矿区土壤重金属污染评价与生态修复等方面的研究，探究洞庭湖流域典型地球关键带过程的形成演化机制，及其对支撑人类社会发展的关键作用。为区域环境保护、生态安全建设和社会可持续发展提供科学参考和技术支撑。

本方向的特色优势是：以洞庭湖流域典型生态环境问题为研究对象，进行地理学、地质学、土壤学、生态学等多学科交叉和综合研究，阐明地球关键带过程及其演化机制，探究生态环境保护的理论依据和技术途径。以洞庭湖流域为主要研究区域，形成了本学科方向鲜明的地域特色。本方向在土壤沉积物重金属污染地球化学、农田生产与食品安全、区域生态环境规划、土壤Cd、As等有害重金属生物炭修复等方面取得重要研究成果。