2024年01月19日美國(guó)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(wèn)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(lái)說(shuō)，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(wú)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(kāi)始，將新的化學(xué)物質(zhì)引入我們的環(huán)境，往往會(huì)帶來(lái)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(wèn)題。這種無(wú)休止的追求何時(shí)才能結(jié)束？我們當(dāng)前的環(huán)境問(wèn)題主要表現(xiàn)為新污染物的出現(xiàn)。這個(gè)過(guò)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(kāi)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(kāi)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(yōu)的問(wèn)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(wú)意中忽略了一個(gè)同樣重要的問(wèn)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(chóng)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(lèi)健康。要有效解決這些遺留污染物問(wèn)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(guò)促進(jìn)開(kāi)發(fā)更安全的化學(xué)替代品來(lái)防止未來(lái)的遺留問(wèn)題。這種雙管齊下的方法可確保采取綜合戰(zhàn)略來(lái)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(zhǎng)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(wèn)題，卻可能無(wú)意中忽視了遺留污染物所帶來(lái)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(lèi)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(guò)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(kāi)發(fā)成本高、專(zhuān)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(guò)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(kāi)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(xiàn)圖。毫無(wú)疑問(wèn)，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(lèi)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(lèi)、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。“暴露組”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(kāi)發(fā)先進(jìn)的監(jiān)測(cè)和檢測(cè)技術(shù)來(lái)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(guò)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(wèn)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)?！巴唤】怠焙汀氨┞督M”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(guò)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(lèi)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(lái)，在這個(gè)未來(lái)中，環(huán)境健康和人類(lèi)健康不僅能夠保持平衡，而且能夠共同繁榮（圖 1）。通過(guò)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(lái)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(shuō)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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