【解惑】什么是新兴有机污染物？
本期主要收集了中国对若干新兴污染物的环境采样技术与分析方法、区域污染特征、迁移转化界面行为等方面的研究成果，也包括一些生态毒理与人体健康风险的研究结果。
化学工业的发展为人类带来福祉。但是，人们在化学品的生产、运输、使用乃至废弃过程中的不当行为使化学品不但成为环境污染的罪魁祸首，还导致了一些重大的安全与环境污染事故。我国是化学品生产和使用大国，化学工业产值持续处于世界首位，而且处于逐年递增的趋势。据国家统计局数据，2016年，我国化学原料及化学制品制造行业销售总收入为8.77亿万元。
化学品污染不但严重威胁到生态系统安全，还对人体健康带来负面影响。最近，人类慢性疾病呈高发态势，如世界卫生组织统计数据表明，近年，人类癌症发病率提高75%，性成熟提前3年，精子数目下降一半，糖尿病发病率已经超过12%；而 Science上的一篇文章指出人类70%-90%的慢性疾病与化学品污染有关。
1992年，联合国环境与发展大会制定的《21世纪议程》，指明了化学品的环境无害化管理的基本方向。随后联合国环境规划署等国际组织出台了一系列国际法规，如SAICM法案、REACH法规、斯德哥尔摩公约等，将化学品安全管理提升到战略高度。欧美发达国家建立了一大批有资质的
。我国化学品管理起步比较滞后，2013年，环保部发布《化学品环境风险防控“ 十二五” 规划》 ，指出我国化学品管理存在法规制度不健全、基础信息和风险底数不清、科技支撑能力不足等问题。
对于一个化学品的风险管控，需要三个方面的知识或技术。
首先，要厘清化学品的来源、区域污染特征及影响其多介质分布的迁移转化微观界面行为等环境地球化学属性；
其次，要全面掌握其生态与健康毒性，随着毒理学研究的进展，毒性测试从大的生态系统贯穿到生物大分子、从急性毒性发展到慢性毒性，组学技术为毒理学研究提供了更强大的手段；
第三方面，即需要创新污染处理、处置、修复及循环利用技术，以及发展前端的绿色替代技术以便从源头减少化学品的使用和释放。
化学品，特别是有机化学品种类繁多、性质各异。对于多环芳烃及有机氯农药等传统污染物，经过了几十年的研究，对其环境行为及毒理学取得了系统认识，在采取一系列控制措施之后，其环境浓度及危害已逐渐下降。但是一些化学品，如：全氟化合物、抗生素、增塑剂、新型阻燃剂、表面活性物质、人工纳米材料等，虽被人类长期大量使用，在环境中广泛存在，但是对于其环境过程与毒理行为认知甚少，缺乏环境标准。另外，这些化学品应用广泛、暴露途径复杂，作为新兴污染物进入环境与人体。
从科学层面，新兴污染物化学结构与基本性质不同于传统污染物，如相比于传统憎水性有机污染物，新兴污染物往往带有多个极性基团，有的甚至可电离，因此具有较大的水溶解度，环境行为受水化学条件影响较大，传统的理论模型难以预测或解释其环境行为，需要方法学与理论的创新。Nature与Science上连续撰文，论述这类研究的意义与挑战。
本期主要收集了中国对若干新兴污染物的环境采样技术与分析方法、区域污染特征、迁移转化界面行为等方面的研究成果，也包括一些生态毒理与人体健康风险的研究结果。
在采样与分析方法方面，半透膜采样技术( SPMD) 是针对水环境中痕量憎水性化合物发展起来的技术，但是对于具有极性结构的新兴污染物，SPMD中的接受相—非极性的甘油三酯并不适用，需要针对不同新兴污染物发展特定的吸附材料。
由于新兴污染物具有高度的水溶性，其分析方法具有很大的挑战，首先从环境介质特别是生物体、沉积物中进行的有效提取方法需要重新摸索，离子对方法通过形成离子对提高目标化合物在有机溶剂中的溶解富集效率，被广泛采纳。其次，由于新兴污染物的极性结构，使得HPLC⁃MS/MS替代GC⁃MS成为主流仪器分析手段。一些污染物是系列化合物，性质跨度大，如不同碳链长度的全氟羧酸(C2-C12) ，若想达到有效分离和较好的测试效果，需要使用不同类型的
分别分析。
在污染物来源方面，由于很多新兴化学品广泛使用于与人们生活密切相关的商品中，因此具有广泛的释放源。城市污水处理厂及垃圾填埋场作为城市污水及垃圾的处理处置场所是城市中新兴污染物的重要汇集点。已经有大量的研究表明，很多新兴污染物在污水处理厂的去除效率并不高；值得指出的是，一些新兴污染物，如壬基酚、全氟烷基酸类化合物在出水中的浓度甚至高于进水，这是由于前体物质的不完全降解。这使得污水处理厂成为城市水环境中新兴污染物的一个重要点源。
另外，一些极性的新兴污染物虽然不具有挥发性，但是可随地面扬尘进入大气，或者是一些可挥发的前体物质在大气中进行光降解形成极性产物，这些极性物质水溶解性很高，可随降水重新回到地表，形成大气与地表的源汇循环。这些认识，也为解释极性持久性有机污染物的全球转播机制提供了启示。城市污水处理厂污泥是否可再利用一直是存在巨大争议的，除了重金属外，新兴污染物的残留成为一个新的挑战.
迁移转化控制着污染物在环境多介质的归趋，新兴污染物的迁移行为很难用传统的憎水性分配来解释。一些新兴污染物，如已经被列入斯德哥尔摩公约的全氟辛烷磺酸(PFOS) 的水溶性很高，但是也有很高的生物富集趋势，完全背离利用Kow 预测生物富集系数的方法，这促使人们研究新兴污染物与生物大分子的结合微观机理。
憎水性污染物即使被植物吸收，也一般停留在根部，很难进入植物的内部，因此，过去对于植物吸收有机污染物的研究往往被忽视；而新兴污染物可以通过多种途径被植物吸收，增加了人体的植物暴露风险。另外一方面，新兴污染物往往容易发生光降解、化学降解、微生物降解及生物代谢，但是往往不能彻底矿化，对于其未知代谢产物的鉴定成为环境科学的一个研究前沿，高分辨质谱技术为非靶向分析提供了可能。
人工纳米材料是环境中一类特殊的新兴污染物，由于其纳米尺度，改变了其化学特性、环境行为及毒理效应。另外，纳米材料还可以作为其他污染物的载体，促进后者的长距离迁移及生物富集，加大了其它污染物的风险。微塑料颗粒成为继人工纳米颗粒之后，在环境中一个新的人为过程产生的悬浮载体，其对环境中污染物复合行为的研究成为目前环境科学的一个研究热点。
抗生素耐药基因是另一类特殊的“ 新兴污染物” ，是由微生物应对其环境压力产生并携带的基因片段。开始认为耐药基因是随活体微生物进行传播的，但是近期的研究表明，耐药基因可以在胞外进行跨界传输。我国是抗生素生产和使用大国，人用及畜牧养殖业抗生素的大量使用使得抗生素及其耐药基因成为我国水环境中的优先检出新兴污染物。抗生素耐药基因的环境污染特征、传播扩散机制、健康效应、控制技术都有待于进一步研究。
总之，新兴污染物的环境行为、生态与健康风险及其控制技术，符合国家及国际社会管控化学品环境危害的需求，是环境科学领域前沿热点问题，加强新兴污染物的深入研究必将推动环境科学学科理论水平的提升、带动相关技术与方法的创新。
《环境化学》
展源
何发
评论
加载更多