2024年01月19日美國匹茲堡大學(xué)助理教授高鵬博士以“Chasing “Emerging” Contaminants: An Endless Journey toward Environmental Health”為題在EST上發(fā)表了一篇Viewpoint，強(qiáng)調(diào)了關(guān)注新興污染物的同時(shí)也需要警惕遺留污染物，并提出了解決這些環(huán)境問題的多種方法和途徑。以下是這篇文章的分享。
在不斷發(fā)展的環(huán)境科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，對(duì)科學(xué)家和政策制定者來說，識(shí)別和減輕“新興”污染物是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。作為一名分析化學(xué)家和暴露科學(xué)家，我的職業(yè)生涯與這一永無止境的旅程密不可分。每一次工業(yè)創(chuàng)新都是一個(gè)新的開始，將新的化學(xué)物質(zhì)引入我們的環(huán)境，往往會(huì)帶來不可預(yù)知的后果。這種循環(huán)雖然是保護(hù)公眾和生態(tài)健康所必需的，但也在科學(xué)界提出了一個(gè)存在主義問題。這種無休止的追求何時(shí)才能結(jié)束？我們當(dāng)前的環(huán)境問題主要表現(xiàn)為新污染物的出現(xiàn)。這個(gè)過程幾乎是公式化的。工業(yè)引入新物質(zhì)，通常是作為技術(shù)進(jìn)步的副產(chǎn)品、（生物）轉(zhuǎn)化產(chǎn)品或以前受管制化學(xué)品的替代品。一旦釋放到環(huán)境中，這些化學(xué)品就會(huì)成為嚴(yán)格審查的對(duì)象。分析化學(xué)家們開始了一場(chǎng)細(xì)致的競(jìng)賽，以量化它們的存在和分布。緊隨其后，環(huán)境科學(xué)家開始了解它們?cè)谏鷳B(tài)系統(tǒng)中的歸宿和遷移機(jī)制。暴露科學(xué)家深入研究這些化學(xué)品與生物系統(tǒng)相互作用的潛在途徑。同時(shí)，毒理學(xué)家和流行病學(xué)家研究潛在的不良健康影響，為環(huán)境工程師和政策科學(xué)家制定清除、補(bǔ)救和監(jiān)管策略鋪平道路。從促使蕾切爾·卡遜在《寂靜的春天》中喚醒環(huán)境意識(shí)的二氯二苯三氯乙烷，到眾多增塑劑、阻燃劑以及全氟和多氟烷基物質(zhì)等當(dāng)代令人擔(dān)憂的問題，這種循環(huán)往復(fù)，證明了我們科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性和對(duì)環(huán)境管理的承諾。我們對(duì)新興污染物的追逐往往無意中忽略了一個(gè)同樣重要的問題——遺留污染物。這些污染物不僅包括痕量金屬和多環(huán)芳烴等天然化學(xué)物質(zhì)，還包括《斯德哥爾摩公約》認(rèn)可的二惡英、多氯聯(lián)苯和各種殺蟲劑等一系列持久性有機(jī)污染物。工業(yè)時(shí)代的大規(guī)模生產(chǎn)和技術(shù)進(jìn)步往往加劇了這些遺留物質(zhì)的影響，它們的影響是深遠(yuǎn)而持久的。我們對(duì)新興污染物的關(guān)注不應(yīng)掩蓋這些遺留污染物的重要性，因?yàn)樗鼈儠?huì)繼續(xù)存在并影響生態(tài)系統(tǒng)和人類健康。要有效解決這些遺留污染物問題，就必須建立強(qiáng)有力的監(jiān)管框架，實(shí)施持續(xù)監(jiān)測(cè)和更嚴(yán)格的補(bǔ)救標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)用綠色化學(xué)原則可以通過促進(jìn)開發(fā)更安全的化學(xué)替代品來防止未來的遺留問題。這種雙管齊下的方法可確保采取綜合戰(zhàn)略來管理新的和現(xiàn)有的環(huán)境威脅。然而，如今新出現(xiàn)的污染物往往會(huì)立即獲得關(guān)注和資源，有可能轉(zhuǎn)移對(duì)了解和減輕這些持久性環(huán)境污染物的長期影響的關(guān)注。將新出現(xiàn)的污染物置于遺留污染物之上的傾向揭示了我們當(dāng)前環(huán)境管理方法的固有缺陷。我們急于解決眼前的問題，卻可能無意中忽視了遺留污染物所帶來的揮之不去且同樣重要的威脅。這種疏忽會(huì)導(dǎo)致對(duì)環(huán)境和健康風(fēng)險(xiǎn)的理解支離破碎，因?yàn)楦鞣N新舊污染物之間的相互作用非常復(fù)雜，而且往往具有協(xié)同作用。一種化學(xué)品對(duì)環(huán)境的影響不僅取決于其新穎性，還取決于許多其他因素，如分布、濃度、持久性、生物效應(yīng)和生態(tài)相互作用。因此，有必要采用一種更全面的方法，承認(rèn)新污染物和老污染物之間錯(cuò)綜復(fù)雜的相互作用及其對(duì)環(huán)境和人類健康的累積影響。為了超越這種追逐新污染物的永恒循環(huán)，我們必須探索和接受創(chuàng)新的方法和框架，以形成積極主動(dòng)的環(huán)境保護(hù)綜合戰(zhàn)略。綠色化學(xué)原則是一條大有可為的途徑。通過在工業(yè)流程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初就植入環(huán)保意識(shí)，綠色化學(xué)旨在最大限度地減少有害物質(zhì)的產(chǎn)生和使用。然而，目前實(shí)施綠色化學(xué)面臨著開發(fā)成本高、專業(yè)知識(shí)和資源匱乏、監(jiān)管框架不支持以及教育重點(diǎn)不突出等挑戰(zhàn)。要克服這些障礙，需要政府的激勵(lì)、產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的合作、監(jiān)管改革以及將綠色化學(xué)納入教育課程，從而促進(jìn)化學(xué)實(shí)踐的可持續(xù)轉(zhuǎn)變。如果這些努力取得成功，就能推動(dòng)向更具環(huán)境可持續(xù)性的化學(xué)實(shí)踐轉(zhuǎn)變。這種積極主動(dòng)的方法不僅能解決新化學(xué)品對(duì)環(huán)境的影響，還能重塑現(xiàn)有工藝，減少對(duì)環(huán)境的總體影響。另一種變革性方法是將機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能融入環(huán)境科學(xué)。可以利用機(jī)器學(xué)習(xí)模型的預(yù)測(cè)能力，在新化學(xué)品廣泛使用之前預(yù)測(cè)其對(duì)環(huán)境和健康的影響。這些模型通過分析龐大而復(fù)雜的數(shù)據(jù)集，可以識(shí)別潛在的風(fēng)險(xiǎn)，并指導(dǎo)開發(fā)更安全的替代品。這種預(yù)測(cè)模型不僅是緩解風(fēng)險(xiǎn)的工具，也是預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)的戰(zhàn)略手段，為更可持續(xù)的化學(xué)品設(shè)計(jì)和使用提供了路線圖。毫無疑問，有效的監(jiān)管框架對(duì)于避免有害化學(xué)品的“遺憾替代”至關(guān)重要。目前的法規(guī)往往缺乏全面的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和生命周期分析，導(dǎo)致用一種有毒化學(xué)品替代另一種有毒化學(xué)品。為了緩解這種情況，需要進(jìn)行監(jiān)管改革，實(shí)施嚴(yán)格的上市前測(cè)試和生命周期分析，確保替代化學(xué)品更安全、更可持續(xù)。在化學(xué)品審批中納入預(yù)防原則，可以進(jìn)一步防止此類替代，使化學(xué)品創(chuàng)新與環(huán)境保護(hù)保持一致。此外，采用整體健康評(píng)估框架，如“同一健康（One Health）”和“暴露組”，可為環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)提供全面的視角。“同一健康”方法認(rèn)識(shí)到人類、動(dòng)物和環(huán)境健康之間的相互聯(lián)系，提供了對(duì)污染物如何影響我們世界的多維理解?！氨┞督M”包括個(gè)人所接觸的全部環(huán)境，將這種理解延伸到個(gè)人層面，突出了環(huán)境相互作用的多樣性和動(dòng)態(tài)性。這些框架共同促進(jìn)了對(duì)環(huán)境影響更綜合、更細(xì)致的理解，超越了單一關(guān)注新興污染物或遺留污染物的局限性。除了開發(fā)先進(jìn)的監(jiān)測(cè)和檢測(cè)技術(shù)來測(cè)量環(huán)境暴露外，基因組學(xué)、表觀基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄物組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)等組學(xué)技術(shù)也進(jìn)一步加深了我們對(duì)其整體生物影響的理解。這些技術(shù)為我們深入了解生物對(duì)環(huán)境暴露的反應(yīng)的分子機(jī)制提供了前所未有的視角。通過在分子水平上闡明各種污染物的復(fù)雜相互作用和混合效應(yīng)，組學(xué)方法有助于制定更有效、更有針對(duì)性的緩解策略。這些技術(shù)不僅增強(qiáng)了我們對(duì)單個(gè)污染物的了解，而且還揭示了混合物如何相互作用和影響生物系統(tǒng)的更廣泛情況。總之，要解決各種新出現(xiàn)的和遺留的污染物問題，需要?jiǎng)?chuàng)新戰(zhàn)略的有力融合。將綠色化學(xué)與機(jī)器學(xué)習(xí)等先進(jìn)預(yù)測(cè)技術(shù)相結(jié)合，對(duì)于預(yù)先進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和設(shè)計(jì)更安全的化學(xué)品至關(guān)重要。加強(qiáng)監(jiān)管框架，納入全面的風(fēng)險(xiǎn)和生命周期分析，有助于防止以一種危險(xiǎn)化學(xué)品替代另一種危險(xiǎn)化學(xué)品的循環(huán)。“同一健康”和“暴露組”等整體健康框架以及組學(xué)技術(shù)為環(huán)境暴露及其影響提供了多維視角。通過將這些創(chuàng)新方法結(jié)合在一起，我們努力在環(huán)境管理方面從被動(dòng)轉(zhuǎn)向主動(dòng)。這種模式的轉(zhuǎn)變對(duì)于協(xié)調(diào)人類進(jìn)步與保護(hù)生態(tài)完整性至關(guān)重要。這些戰(zhàn)略的集體應(yīng)用將我們引向一個(gè)未來，在這個(gè)未來中，環(huán)境健康和人類健康不僅能夠保持平衡，而且能夠共同繁榮（圖 1）。通過科學(xué)家、政策制定者、行業(yè)和社區(qū)的共同努力，這樣一個(gè)宏偉的未來是可以實(shí)現(xiàn)的，他們都致力于環(huán)境科學(xué)和技術(shù)的使命。
圖 1. 在環(huán)境健康的創(chuàng)新與警惕之間架起橋梁。該圖說明了處理新興污染物和傳統(tǒng)污染物之間的平衡。它展示了綠色化學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、同一健康、暴露組和組學(xué)在環(huán)境科學(xué)與技術(shù)中的融合。左側(cè)描繪了自然環(huán)境中的生態(tài)友好型實(shí)踐，而右側(cè)則突出了對(duì)人為污染物的研究，強(qiáng)調(diào)了一種全面而積極的方法。https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.3c10630點(diǎn)擊閱讀原文即可跳轉(zhuǎn)EST原文。
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