院士天地 | 江桂斌：揭開新污染物的“冰山一角”
長期以來，公眾對新污染物的認(rèn)知十分有限，而加深這一認(rèn)知的第一步，是厘清核心概念。“新污染物有很多提法，我個人主張要找到一個學(xué)術(shù)界和管理機(jī)構(gòu)具有共識的定義，否則治理措施很難找準(zhǔn)目標(biāo)。”在江桂斌看來，新污染物是指在環(huán)境中產(chǎn)生或正在使用的具有難降解、長距離遷移、生物可累積、毒性與健康危害的化學(xué)品或微生物。新污染物之所以稱為“新”，首先是與PM2.5和PM10、懸浮顆粒物、硫化物、氮氧化物、重金屬等常規(guī)污染物相比，其在環(huán)境中的濃度水平不高，并不容易引發(fā)公眾關(guān)注；其次是新污染物種類繁多，隨著環(huán)境檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，未來可能識別出更多的新污染物；而部分人工合成或自然存在的化學(xué)品或微生物可能具有潛在的毒性作用與健康危害，但業(yè)界對污染源及其毒性尚缺乏充分認(rèn)知，對新污染物的環(huán)境風(fēng)險也缺乏全面的科學(xué)評估。
部分新污染物因具有遠(yuǎn)距離遷移潛力，可以隨著空氣、水或遷徙物種等跨國際邊界遷移，并沉積在遠(yuǎn)離其排放點(diǎn)的地區(qū)，進(jìn)而引發(fā)全球性環(huán)境污染問題。為控制化學(xué)品生產(chǎn)和使用所帶來的環(huán)境和健康危害，自上世紀(jì)中后期以來，各國就陸續(xù)建立了專門性環(huán)境法規(guī)，隨后，全球逐步采取統(tǒng)一行動對化學(xué)品的生產(chǎn)及使用進(jìn)行管控。2001年，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）主導(dǎo)簽署了《關(guān)于持久性有機(jī)污染物的斯德哥爾摩公約》，首次公布了在全球范圍內(nèi)進(jìn)行限制/控制的12種持久性有機(jī)污染物名單，目前該名單已擴(kuò)展至34種。
我國是世界最大的化工產(chǎn)品生產(chǎn)使用國，也是最主要的化工原料供應(yīng)國，在生產(chǎn)或在使用的化學(xué)物質(zhì)超過5萬種。新污染物涵蓋了廣泛的人工合成化學(xué)品或微生物，其在環(huán)境中的存在會造成潛在的生態(tài)風(fēng)險和健康危害。江桂斌以瓶裝飲料為例進(jìn)一步解釋，我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了23類2300多種食品添加劑，包括防腐劑、著色劑、膨松劑、甜味劑等。為了瓶裝飲料的口感、色度及長期保存，需要不同功能的添加劑來維持。隨著科學(xué)研究的進(jìn)步，需要不斷更新添加劑添加標(biāo)準(zhǔn)，或限制某些產(chǎn)品的使用從而保護(hù)人類健康。
近年來，我國部分地區(qū)大氣、水、土壤中也相繼監(jiān)測出較高含量的環(huán)境內(nèi)分泌干擾物、持久性有機(jī)污染物、抗生素等新污染物。在工業(yè)發(fā)展和城市化進(jìn)程較快的城市，廢棄物處理不當(dāng)會導(dǎo)致化學(xué)物質(zhì)殘留；采礦、冶煉等產(chǎn)業(yè)活動會導(dǎo)致重金屬排放和殘留；一些農(nóng)業(yè)區(qū)頻繁使用農(nóng)藥、化肥，會造成有機(jī)磷化合物的不當(dāng)排放。
江桂斌介紹，目前已知結(jié)構(gòu)的新污染物只是其總量的“冰山一角”，大量新污染物的結(jié)構(gòu)、含量和毒性未知，亟待管控。應(yīng)盡快突破新污染物識別和溯源技術(shù)瓶頸，圍繞新污染物風(fēng)險評估和防控，構(gòu)建我國典型區(qū)域環(huán)境新污染物的“風(fēng)險識別”和“風(fēng)險防控”體系，同時應(yīng)聚焦新污染物毒性效應(yīng)的作用規(guī)律和分子機(jī)制，解析人群暴露所致的健康不良結(jié)果。另外，針對不同環(huán)境介質(zhì)中新污染物的污染治理，發(fā)展綠色低碳及協(xié)同控制技術(shù)已經(jīng)刻不容緩。
2021年至2024年，生態(tài)環(huán)境部識別評估了566種化學(xué)物質(zhì)的危害和環(huán)境風(fēng)險，提出了987項(xiàng)環(huán)境風(fēng)險控制措施，有效防控新化學(xué)物質(zhì)的環(huán)境風(fēng)險。江桂斌建議，要重視化學(xué)品管理，特別是源頭管控，加強(qiáng)微生物、超濾技術(shù)、生態(tài)修復(fù)、納米技術(shù)、塑料等源頭控制技術(shù)的開發(fā)；同時，加強(qiáng)對化學(xué)品的風(fēng)險評估及替代品的基礎(chǔ)研究，提高認(rèn)識水平，加強(qiáng)學(xué)科間的交叉融合。“新污染物防治是一項(xiàng)長期工程，需要打基礎(chǔ)、建平臺并長期堅持下去。”江桂斌表示。
當(dāng)前，我國新污染物治理仍處在初級發(fā)展階段。江桂斌認(rèn)為，不同國家在制定標(biāo)準(zhǔn)的過程中會綜合考慮各自國情和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等因素，因此標(biāo)準(zhǔn)水平的差異性不可避免。目前我國在新污染物環(huán)境治理方面仍面臨頂層設(shè)計亟待完善、評估監(jiān)測體系不夠系統(tǒng)、科學(xué)技術(shù)支撐相對薄弱等發(fā)展短板。主要表現(xiàn)在：技術(shù)支撐體系不足，缺乏足夠的國家投入，精細(xì)化管理不足；國家層面的治理措施尚未實(shí)施，規(guī)章制度不健全，環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)缺乏；科研技術(shù)支撐相對薄弱，未充分發(fā)揮科技的引領(lǐng)作用等。
隨著對新污染物問題認(rèn)識的不斷深入，我國加快在新污染物治理方面的政策發(fā)布和實(shí)際行動。從國際公約的履行到納入國家“十四五”規(guī)劃，再到全國政協(xié)成立新污染物治理專家組，我國在新污染物治理方面構(gòu)建了一套從國家到地方的全方位政策體系，包括《關(guān)于持久性有機(jī)污染物的斯德哥爾摩公約》的批準(zhǔn)與實(shí)施、《新污染物治理行動方案》的發(fā)布，以及30余個省市制定針對新污染物的具體行動方案等，為新污染物治理提供了有力的制度保障。從2022年起，新污染物治理已連續(xù)四年被寫入我國政府工作報告；2023年6月，十一部委發(fā)布首批新污染物監(jiān)管清單，重點(diǎn)涵蓋了五大類污染物，進(jìn)一步明確了治理目標(biāo)。所有省市、自治區(qū)都陸續(xù)制定了針對新污染物的行動方案，進(jìn)一步明確了重點(diǎn)污染物和關(guān)注的重點(diǎn)行業(yè)。目前，各地在重點(diǎn)行業(yè)、重點(diǎn)領(lǐng)域、重點(diǎn)流域、過程監(jiān)測和結(jié)果保障等方面進(jìn)行試點(diǎn)，形成了多層次、多維度試點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。按計劃，2025年，江蘇將初步建立新污染物環(huán)境調(diào)查監(jiān)測體系，山東將初步建立新污染物治理體系，遼寧新污染物治理能力明顯增強(qiáng)……而在學(xué)術(shù)界，近三年新污染物問題兩次入選中國科協(xié)組織的十大前沿科學(xué)問題。一系列舉措都標(biāo)志著我國在新污染物治理領(lǐng)域邁出了堅實(shí)而有力的步伐。
現(xiàn)階段，我國在新污染物的歸趨、來源、遷移轉(zhuǎn)化及其對人體的危害等方面積累了一定程度的前期研究，在環(huán)境內(nèi)分泌干擾物篩選技術(shù)，持久性有機(jī)污染物（POPs）的非靶標(biāo)識別和溯源等方面取得了國際領(lǐng)先的成果，然而與發(fā)達(dá)國家仍存在一定差距。主要問題在于基礎(chǔ)研究的寬度與深度相對不足，對污染物的生成機(jī)理、排放特征、遷移轉(zhuǎn)化等方面缺乏系統(tǒng)深入研究，同時在新污染物的污染特征、生態(tài)毒理、人體暴露與健康風(fēng)險等方面的研究也存在薄弱環(huán)節(jié)，特別是學(xué)科交叉研究有待加強(qiáng)。此外，科研技術(shù)支撐相對薄弱，監(jiān)測技術(shù)研發(fā)相對滯后，這些差距使得我國在國際公約談判和國內(nèi)工業(yè)行業(yè)發(fā)展中較為被動，易被發(fā)達(dá)國家或國際公約牽制。
“面對環(huán)境中數(shù)量龐大的未知新污染物，需要從研究范式、基礎(chǔ)理論、分析方法和評估手段等全方位進(jìn)行創(chuàng)新，發(fā)現(xiàn)更多環(huán)境中需要關(guān)注的新污染物，揭示其環(huán)境與健康風(fēng)險，明確其全生命周期環(huán)境過程，在此基礎(chǔ)上制定科學(xué)的管控和治理體系。因此，新污染物的科學(xué)研究必須具備前瞻性、戰(zhàn)略性和創(chuàng)新性，通過基礎(chǔ)研究將污染防治關(guān)口前移是解決由海量化學(xué)品帶來新污染物問題的長期任務(wù)。”江桂斌表示。
從科研視角來看，過去40年來我國在在新污染物研究領(lǐng)域持續(xù)進(jìn)行科學(xué)探索，但如何將基礎(chǔ)研究成果轉(zhuǎn)化為治理政策、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)前需要考慮的重點(diǎn)。未來的新污染物治理依然依賴于基礎(chǔ)研究的進(jìn)步。
針對目前我國在新污染物治理方面的難點(diǎn)問題，江桂斌認(rèn)為，首先，化學(xué)品的種類繁多，每年全球新增化學(xué)品速度很快。如何發(fā)現(xiàn)并識別環(huán)境中需優(yōu)先關(guān)注的污染物是新污染物研究面臨的首要科學(xué)難題，需改變以質(zhì)譜為主導(dǎo)的傳統(tǒng)分析模式，融入更多的生物傳感和生物效應(yīng)分析方法，形成新的研究范式。在此基礎(chǔ)上，加強(qiáng)管理層和公眾對新污染物問題的認(rèn)知，錨定治理的目標(biāo)和邊界，要避免一哄而上。
新污染物毒性作用機(jī)制不明晰、高效凈化技術(shù)匱乏，也阻礙了新污染物治理進(jìn)程。“大數(shù)據(jù)、人工智能等高新技術(shù)發(fā)展方興未艾，將其與環(huán)境科學(xué)加強(qiáng)交叉融合，可促進(jìn)新污染物防控與風(fēng)險預(yù)警的理論發(fā)展、技術(shù)升級。”江桂斌建議，應(yīng)加快推進(jìn)有關(guān)“新污染物治理科技專項(xiàng)”的設(shè)立，促進(jìn)學(xué)科交叉融合和高新技術(shù)應(yīng)用，發(fā)展新污染物防控與風(fēng)險預(yù)警理論技術(shù)體系，強(qiáng)化新污染物治理的技術(shù)支撐。
其次，相比于歐美國家，我國在環(huán)境友好型替代品的篩選和研發(fā)等方面還需進(jìn)一步加強(qiáng)。圍繞既要滿足產(chǎn)品性能，又具有環(huán)境友好型的替代品的科技需求，開發(fā)解決行業(yè)性能需求與減少環(huán)境風(fēng)險雙贏的關(guān)鍵替代品及替代技術(shù)，構(gòu)建環(huán)境風(fēng)險評估為先導(dǎo)的綠色合成與產(chǎn)品替代技術(shù)體系，對履行國際公約、保護(hù)我國生態(tài)環(huán)境安全及人體健康等都具有重要意義。
此外，我國長期面臨傳統(tǒng)污染物未得到根本解決新污染物問題又不斷涌現(xiàn)的雙重挑戰(zhàn)。江桂斌表示，應(yīng)加快開發(fā)傳統(tǒng)污染物和新污染物的協(xié)同治理技術(shù)，并加強(qiáng)技術(shù)推廣應(yīng)用，結(jié)合新污染物治理試點(diǎn)工程，提高技術(shù)成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化效率，促進(jìn)政產(chǎn)學(xué)研用一體化協(xié)作。
新污染物對人類健康的影響已成為公眾高度關(guān)注的議題。眾多研究表明，新污染物具有全方位毒性，包括神經(jīng)毒性、發(fā)育毒性、內(nèi)分泌干擾效應(yīng)、免疫毒性，甚至對進(jìn)化的影響。在過去幾年中，江桂斌在探究新污染物致肥胖機(jī)制、對甲狀腺激素產(chǎn)生的干擾效應(yīng)，以及與促進(jìn)肺癌發(fā)生發(fā)展等方面的研究中取得了一系列重要進(jìn)展，也對新污染物所致的健康效應(yīng)有了新的深入理解。當(dāng)前，有關(guān)新污染物對健康危害的數(shù)據(jù)大多源自于大規(guī)模隊(duì)列研究，這意味著危害往往是在已經(jīng)產(chǎn)生健康影響后才被察覺和識別。“要在產(chǎn)生健康危害之前發(fā)現(xiàn)新污染物。”江桂斌建議逆向思考，新污染物若要產(chǎn)生危害，必然會在體內(nèi)作用于某一靶點(diǎn)并引發(fā)毒性效應(yīng)。因此，他建議研究人員可以以特定的毒性靶點(diǎn)作為切入點(diǎn)，加強(qiáng)化合物分子與疾病在發(fā)病機(jī)制上的關(guān)聯(lián)性研究，并結(jié)合分子流行病學(xué)調(diào)查等手段，探尋有害新污染物的相關(guān)線索。
2011年在珠峰大本營科考
江桂斌院士團(tuán)隊(duì)長期堅持的環(huán)境內(nèi)分泌干擾物（EDCs）研究和持久性有機(jī)污染物（POPs）研究，始終引領(lǐng)我國環(huán)境化學(xué)與環(huán)境毒理學(xué)科發(fā)展。自21世紀(jì)初起，率先開展了典型區(qū)域新污染物環(huán)境行為及遷移機(jī)制的研究，并在青藏高原、環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈、長江流域以及南北極等區(qū)域進(jìn)行了深入研究，同時兼顧城市和背景點(diǎn)位，開展了全球尺度及長期的新污染物環(huán)境遷移轉(zhuǎn)化、風(fēng)險評估等一系列工作。團(tuán)隊(duì)率先構(gòu)建起非靶向篩查、成組毒理學(xué)分析、跨介質(zhì)遷移模擬三位一體的技術(shù)體系—自主研發(fā)的世界首臺成組毒理學(xué)分析系統(tǒng)，突破了傳統(tǒng)“單一污染物-單一毒性”的研究范式，這些技術(shù)不僅揭開了環(huán)境中“神秘”的面紗，更將污染防控的關(guān)口前移至化學(xué)品設(shè)計、生產(chǎn)與使用的源頭；基于分子多維特征的識別技術(shù)，在環(huán)渤海、長三角等區(qū)域發(fā)現(xiàn)100多種國際首次報道的POPs特征的新污染物，開創(chuàng)了發(fā)現(xiàn)新污染物的研究新方向，并率先在國內(nèi)建立POPs分析體系，形成了國家監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)和國際監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則，助推POPs納入全國環(huán)境監(jiān)測體系……一系列成果不僅為全球環(huán)境公約履約提供關(guān)鍵科學(xué)證據(jù)，更標(biāo)志著中國在新污染物溯源與治理領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的跨越式突破。該成功范式已觸發(fā)國際同行效仿，開展新污染物篩選與識別的研究工作。
在我國環(huán)境保護(hù)戰(zhàn)略制定及國際環(huán)境公約履約方面，江桂斌持續(xù)作出突出貢獻(xiàn)。作為全國政協(xié)委員，他在全國兩會持續(xù)呼吁要加大加快推進(jìn)新污染物治理的進(jìn)程，重點(diǎn)關(guān)注新污染物的環(huán)境風(fēng)險、治理技術(shù)以及政策支持等。從青藏高原的冰川到南極洲的凍土，他在地球的邊緣與真理握手。而在國際公約會議的現(xiàn)場，他從基礎(chǔ)研究的熱點(diǎn)、尊重科學(xué)事實(shí)和維護(hù)國家利益慷慨發(fā)言。2009年，正值UNEP討論全氟化合物列入清單的關(guān)鍵時刻，他在著名期刊ES&T上發(fā)文，呼吁統(tǒng)籌考慮社會經(jīng)濟(jì)、環(huán)境健康等因素、維護(hù)國家和企業(yè)利益。
隨著《新污染物治理行動方案》的縱深推進(jìn)，基礎(chǔ)研究的“破冰之力”正加速轉(zhuǎn)化為治理實(shí)踐的“破局之策”。從新污染物微觀遷移到全球尺度的生態(tài)循環(huán)，新污染物治理正將人類對環(huán)境的認(rèn)知推向更深邃的分子疆域。通過區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)全球監(jiān)測數(shù)據(jù)共享、利用人工智能解析污染物跨介質(zhì)遷移規(guī)律、開發(fā)靶向分子修復(fù)技術(shù)阻斷毒性通路，科學(xué)與技術(shù)的深度融合正在重構(gòu)新污染物治理的范式。未來，以“毒性通路”為線索的逆向篩查策略、以“氣候-污染物”耦合模型為支撐的風(fēng)險預(yù)警體系、以“低毒替代”為目標(biāo)的綠色化學(xué)創(chuàng)新，以“健康導(dǎo)向”為目標(biāo)的新污染物治理戰(zhàn)略，將共同織就一張從分子起始到全球治理的多維網(wǎng)絡(luò)。
這場關(guān)乎人類健康的環(huán)境攻堅戰(zhàn)中，中國科學(xué)家已站在探索的前沿。當(dāng)非靶向篩查技術(shù)在南極冰芯中識別出新型POPs 的指紋，在海洋深淵發(fā)現(xiàn)有機(jī)磷酸酯的存在，當(dāng)毒理學(xué)大數(shù)據(jù)預(yù)警系統(tǒng)在長江流域捕捉到內(nèi)分泌干擾物的早期風(fēng)險，我們看到的不僅是科學(xué)對“冰山之下”未知污染物的持續(xù)解碼，更是一個生態(tài)文明新時代的曙光—在這里，基礎(chǔ)研究的長周期投入終將兌現(xiàn)為生態(tài)環(huán)境的永續(xù)安全，而新污染物的全球治理，也將成為人類攜手跨越發(fā)展鴻溝、構(gòu)筑綠色、低碳、健康地球的生動實(shí)踐。
編輯：邱惠穎
審核：馬銘陽
統(tǒng)籌：鄭茂典
監(jiān)制：魏曉文
