孫紅文 應(yīng)光國(guó)：環(huán)境中的新興污染物研究

第第頁(yè)孫紅文應(yīng)光國(guó)：環(huán)境中的新興污染物研究化學(xué)工業(yè)的發(fā)展為人類帶來(lái)福祉。但是，人們?cè)诨瘜W(xué)品的生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用乃至廢棄過(guò)程中的不當(dāng)行為使化學(xué)品不但成為環(huán)境污染的罪魁禍?zhǔn)祝€導(dǎo)致了一些重大的安全與環(huán)境污染事故。我國(guó)是化學(xué)品生產(chǎn)和使用大國(guó)，化學(xué)工業(yè)產(chǎn)值持續(xù)處于世界首位，而且處于逐年遞增的趨勢(shì)。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2023年，我國(guó)化學(xué)原料及化學(xué)制品制造行業(yè)銷售總收入為8.77億萬(wàn)元。

化學(xué)品污染不但嚴(yán)重威脅到生態(tài)系統(tǒng)安全，還對(duì)人體健康帶來(lái)負(fù)面影響。最近，人類慢性疾病呈高發(fā)態(tài)勢(shì)，如世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，近年，人類癌癥發(fā)病率提高75%，性成熟提前3年，精子數(shù)目下降一半，糖尿病發(fā)病率已經(jīng)超過(guò)12%；而Science上的一篇文章指出人類70%-90%的慢性疾病與化學(xué)品污染有關(guān)。

1992年，聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)制定的《21世紀(jì)議程》，指明了化學(xué)品的環(huán)境無(wú)害化管理的基本方向。隨后聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署等國(guó)際組織出臺(tái)了一系列國(guó)際法規(guī)，如SAICM法案、REACH法規(guī)、斯德哥爾摩公約等，將化學(xué)品安全管理提升到戰(zhàn)l高度。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家建立了一大批有資質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室。我國(guó)化學(xué)品管理起步比較滯后，2023年，環(huán)保部發(fā)布《化學(xué)品環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防控“十二五”規(guī)劃》，指出我國(guó)化學(xué)品管理存在法規(guī)制度不健全、基礎(chǔ)信息和風(fēng)險(xiǎn)底數(shù)不清、科技支撐能力不足等問題。

對(duì)于一個(gè)化學(xué)品的風(fēng)險(xiǎn)管控，需要三個(gè)方面的知識(shí)或技術(shù)。首先要厘清化學(xué)品的來(lái)源、區(qū)域污染特征及影響其多介質(zhì)分布的遷移轉(zhuǎn)化微觀界面行為等環(huán)境地球化學(xué)屬性；其次，要全面掌握其生態(tài)與健康毒性，隨著毒理學(xué)研究的進(jìn)展，毒性測(cè)試從大的生態(tài)系統(tǒng)貫穿到生物大分子、從急性毒性發(fā)展到慢性毒性，組學(xué)技術(shù)為毒理學(xué)研究提供了更強(qiáng)大的手段；第三方面，即需要?jiǎng)?chuàng)新污染處理、處置、修復(fù)及循環(huán)利用技術(shù)，以及發(fā)展前端的綠色替代技術(shù)以便從源頭減少化學(xué)品的使用和釋放。

化學(xué)品，特別是有機(jī)化學(xué)品種類繁多、性質(zhì)各異。對(duì)于多環(huán)芳烴及有機(jī)氯農(nóng)藥等傳統(tǒng)污染物，經(jīng)過(guò)了幾十年的研究，對(duì)其環(huán)境行為及毒理學(xué)取得了系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，在采取一系列控制措施之后，其環(huán)境濃度及危害已逐漸下降。但是一些化學(xué)品，如：全氟化合物、抗生素、增塑劑、新型阻燃劑、表面活性物質(zhì)、人工納米材料等，雖被人類長(zhǎng)期大量使用，在環(huán)境中廣泛存在，但是對(duì)于其環(huán)境過(guò)程與毒理行為認(rèn)知甚少，缺乏環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。另外，這些化學(xué)品應(yīng)用廣泛、暴露途徑復(fù)雜，作為新興污染物進(jìn)入環(huán)境與人體。

從科學(xué)層面，新興污染物化學(xué)結(jié)構(gòu)與基本性質(zhì)不同于傳統(tǒng)污染物，如相比于傳統(tǒng)憎水性有機(jī)污染物，新興污染物往往帶有多個(gè)極性基團(tuán)，有的甚至可電離，因此具有較大的水溶解度，環(huán)境行為受水化學(xué)條件影響較大，傳統(tǒng)的理論模型難以預(yù)測(cè)或解釋其環(huán)境行為，需要方法學(xué)與理論的創(chuàng)新。Nature與Science上連續(xù)撰文，論述這類研究的意義與挑戰(zhàn)。

本期主要收集了中國(guó)對(duì)若干新興污染物的環(huán)境采樣技術(shù)與分析方法、區(qū)域污染特征、遷移轉(zhuǎn)化界面行為等方面的研究成果，也包括一些生態(tài)毒理與人體健康風(fēng)險(xiǎn)的研究結(jié)果。

在采樣與分析方法方面，半透膜采樣技術(shù)(SPMD)是針對(duì)水環(huán)境中痕量憎水性化合物發(fā)展起來(lái)的技術(shù)，但是對(duì)于具有極性結(jié)構(gòu)的新興污染物，SPMD中的接受相―非極性的甘油三酯并不適用，需要針對(duì)不同新興污染物發(fā)展特定的吸附材料。

由于新興污染物具有高度的水溶性，其分析方法具有很大的挑戰(zhàn)，首先從環(huán)境介質(zhì)特別是生物體、沉積物中進(jìn)行的有效提取方法需要重新摸索，離子對(duì)方法通過(guò)形成離子對(duì)提高目標(biāo)化合物在有機(jī)溶劑中的溶解富集效率，被廣泛采納。其次，由于新興污染物的極性結(jié)構(gòu)，使得HPLC?MS/MS替代GC?MS成為主流儀器分析手段。一些污染物是系列化合物，性質(zhì)跨度大，如不同碳鏈長(zhǎng)度的全氟羧酸(C2―C12)，若想達(dá)到有效分離和較好的測(cè)試效果，需要使用不同類型的色譜柱分別分析。

在污染物來(lái)源方面，由于很多新興化學(xué)品廣泛使用于與人們生活密切相關(guān)的商品中，因此具有廣泛的釋放源。城市污水處理廠及垃圾填埋場(chǎng)作為城市污水及垃圾的處理處置場(chǎng)所是城市中新興污染物的重要匯集點(diǎn)。已經(jīng)有大量的研究表明，很多新興污染物在污水處理廠的去除效率并不高；值得指出的是，一些新興污染物，如壬基酚、全氟烷基酸類化合物在出水中的濃度甚至高于進(jìn)水，這是由于前體物質(zhì)的不完全降解。這使得污水處理廠成為城市水環(huán)境中新興污染物的一個(gè)重要點(diǎn)源。

另外，一些極性的新興污染物雖然不具有揮發(fā)性，但是可隨地面揚(yáng)塵進(jìn)入大氣，或者是一些可揮發(fā)的前體物質(zhì)在大氣中進(jìn)行光降解形成極性產(chǎn)物，這些極性物質(zhì)水溶解性很高，可隨降水重新回到地表，形成大氣與地表的源匯循環(huán)。這些認(rèn)識(shí)，也為解釋極性持久性有機(jī)污染物的全球轉(zhuǎn)播機(jī)制提供了啟示。城市污水處理廠污泥是否可再利用一直是存在巨大爭(zhēng)議的，除了重金屬外，新興污染物的殘留成為一個(gè)新的挑戰(zhàn).

遷移轉(zhuǎn)化控制著污染物在環(huán)境多介質(zhì)的歸趨，新興污染物的遷移行為很難用傳統(tǒng)的憎水性分配來(lái)解釋。一些新興污染物，如已經(jīng)被列入斯德哥爾摩公約的全氟辛烷磺酸(PFOS)的水溶性很高，但是也有很高的生物富集趨勢(shì)，完全背離利用Kow預(yù)測(cè)生物富集系數(shù)的方法，這促使人們研究新興污染物與生物大分子的結(jié)合微觀機(jī)理。

憎水性污染物即使被植物吸收，也一般停留在根部，很難進(jìn)入植物的內(nèi)部，因此，過(guò)去對(duì)于植物吸收有機(jī)污染物的研究往往被忽視；而新興污染物可以通過(guò)多種途徑被植物吸收，增加了人體的植物暴露風(fēng)險(xiǎn)。另外一方面，新興污染物往往容易發(fā)生光降解、化學(xué)降解、微生物降解及生物代謝，但是往往不能徹底礦化，對(duì)于其未知代謝產(chǎn)物的鑒定成為環(huán)境科學(xué)的一個(gè)研究前沿，高分辨質(zhì)譜技術(shù)為非靶向分析提供了可能。

人工納米材料是環(huán)境中一類特殊的新興污染物，由于其納米尺度，改變了其化學(xué)特性、環(huán)境行為及毒理效應(yīng)。另外，納米材料還可以作為其他污染物的載體，促進(jìn)后者的長(zhǎng)距離遷移及生物富集，加大了其它污染物的風(fēng)險(xiǎn)。微塑料顆粒成為繼人工納米顆粒之后，在環(huán)境中一個(gè)新的人為過(guò)程產(chǎn)生的懸浮載體，其對(duì)環(huán)境中污染物復(fù)合行為的研究成為目前環(huán)境科學(xué)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

抗生素耐藥基因是另一類特殊的“新興污染物”，是由微生物應(yīng)對(duì)其環(huán)境壓力產(chǎn)生并攜帶的基因片段。開始認(rèn)為耐藥基因是隨活體微生物進(jìn)行傳播的，但是近期的研究表明，耐藥基因可以在胞外進(jìn)行跨界傳輸。我國(guó)是抗生素生產(chǎn)和使用大國(guó)，人用及畜牧養(yǎng)殖業(yè)抗生素的大量使用使得抗生素及其耐藥基因成為我國(guó)水環(huán)境中的優(yōu)先檢出新興污染物。抗生素耐藥基因的環(huán)境污染特征、傳播擴(kuò)散機(jī)制、健康效