2024年01月19日美国匹兹堡大学助理教授高鹏博士以“Chasing “Emerging” Contaminants: An Endless Journey toward Environmental Health”为题在EST上发表了一篇Viewpoint，强调了关注新兴污染物的同时也需要警惕遗留污染物，并提出了解决这些环境问题的多种方法和途径。以下是这篇文章的分享。
在不断发展的环境科学技术领域，对科学家和政策制定者来说，识别和减轻“新兴”污染物是一项艰巨的任务。作为一名分析化学家和暴露科学家，我的职业生涯与这一永无止境的旅程密不可分。每一次工业创新都是一个新的开始，将新的化学物质引入我们的环境，往往会带来不可预知的后果。这种循环虽然是保护公众和生态健康所必需的，但也在科学界提出了一个存在主义问题。这种无休止的追求何时才能结束？我们当前的环境问题主要表现为新污染物的出现。这个过程几乎是公式化的。工业引入新物质，通常是作为技术进步的副产品、（生物）转化产品或以前受管制化学品的替代品。一旦释放到环境中，这些化学品就会成为严格审查的对象。分析化学家们开始了一场细致的竞赛，以量化它们的存在和分布。紧随其后，环境科学家开始了解它们在生态系统中的归宿和迁移机制。暴露科学家深入研究这些化学品与生物系统相互作用的潜在途径。同时，毒理学家和流行病学家研究潜在的不良健康影响，为环境工程师和政策科学家制定清除、补救和监管策略铺平道路。从促使蕾切尔·卡逊在《寂静的春天》中唤醒环境意识的二氯二苯三氯乙烷，到众多增塑剂、阻燃剂以及全氟和多氟烷基物质等当代令人担忧的问题，这种循环往复，证明了我们科学的严谨性和对环境管理的承诺。我们对新兴污染物的追逐往往无意中忽略了一个同样重要的问题——遗留污染物。这些污染物不仅包括痕量金属和多环芳烃等天然化学物质，还包括《斯德哥尔摩公约》认可的二恶英、多氯联苯和各种杀虫剂等一系列持久性有机污染物。工业时代的大规模生产和技术进步往往加剧了这些遗留物质的影响，它们的影响是深远而持久的。我们对新兴污染物的关注不应掩盖这些遗留污染物的重要性，因为它们会继续存在并影响生态系统和人类健康。要有效解决这些遗留污染物问题，就必须建立强有力的监管框架，实施持续监测和更严格的补救标准。同时，应用绿色化学原则可以通过促进开发更安全的化学替代品来防止未来的遗留问题。这种双管齐下的方法可确保采取综合战略来管理新的和现有的环境威胁。然而，如今新出现的污染物往往会立即获得关注和资源，有可能转移对了解和减轻这些持久性环境污染物的长期影响的关注。将新出现的污染物置于遗留污染物之上的倾向揭示了我们当前环境管理方法的固有缺陷。我们急于解决眼前的问题，却可能无意中忽视了遗留污染物所带来的挥之不去且同样重要的威胁。这种疏忽会导致对环境和健康风险的理解支离破碎，因为各种新旧污染物之间的相互作用非常复杂，而且往往具有协同作用。一种化学品对环境的影响不仅取决于其新颖性，还取决于许多其他因素，如分布、浓度、持久性、生物效应和生态相互作用。因此，有必要采用一种更全面的方法，承认新污染物和老污染物之间错综复杂的相互作用及其对环境和人类健康的累积影响。为了超越这种追逐新污染物的永恒循环，我们必须探索和接受创新的方法和框架，以形成积极主动的环境保护综合战略。绿色化学原则是一条大有可为的途径。通过在工业流程和产品设计之初就植入环保意识，绿色化学旨在最大限度地减少有害物质的产生和使用。然而，目前实施绿色化学面临着开发成本高、专业知识和资源匮乏、监管框架不支持以及教育重点不突出等挑战。要克服这些障碍，需要政府的激励、产业界和学术界的合作、监管改革以及将绿色化学纳入教育课程，从而促进化学实践的可持续转变。如果这些努力取得成功，就能推动向更具环境可持续性的化学实践转变。这种积极主动的方法不仅能解决新化学品对环境的影响，还能重塑现有工艺，减少对环境的总体影响。另一种变革性方法是将机器学习和人工智能融入环境科学。可以利用机器学习模型的预测能力，在新化学品广泛使用之前预测其对环境和健康的影响。这些模型通过分析庞大而复杂的数据集，可以识别潜在的风险，并指导开发更安全的替代品。这种预测模型不仅是缓解风险的工具，也是预防风险的战略手段，为更可持续的化学品设计和使用提供了路线图。毫无疑问，有效的监管框架对于避免有害化学品的“遗憾替代”至关重要。目前的法规往往缺乏全面的风险评估和生命周期分析，导致用一种有毒化学品替代另一种有毒化学品。为了缓解这种情况，需要进行监管改革，实施严格的上市前测试和生命周期分析，确保替代化学品更安全、更可持续。在化学品审批中纳入预防原则，可以进一步防止此类替代，使化学品创新与环境保护保持一致。此外，采用整体健康评估框架，如“同一健康（One Health）”和“暴露组”，可为环境风险提供全面的视角。“同一健康”方法认识到人类、动物和环境健康之间的相互联系，提供了对污染物如何影响我们世界的多维理解。“暴露组”包括个人所接触的全部环境，将这种理解延伸到个人层面，突出了环境相互作用的多样性和动态性。这些框架共同促进了对环境影响更综合、更细致的理解，超越了单一关注新兴污染物或遗留污染物的局限性。除了开发先进的监测和检测技术来测量环境暴露外，基因组学、表观基因组学、转录物组学、蛋白质组学和代谢组学等组学技术也进一步加深了我们对其整体生物影响的理解。这些技术为我们深入了解生物对环境暴露的反应的分子机制提供了前所未有的视角。通过在分子水平上阐明各种污染物的复杂相互作用和混合效应，组学方法有助于制定更有效、更有针对性的缓解策略。这些技术不仅增强了我们对单个污染物的了解，而且还揭示了混合物如何相互作用和影响生物系统的更广泛情况。总之，要解决各种新出现的和遗留的污染物问题，需要创新战略的有力融合。将绿色化学与机器学习等先进预测技术相结合，对于预先进行风险评估和设计更安全的化学品至关重要。加强监管框架，纳入全面的风险和生命周期分析，有助于防止以一种危险化学品替代另一种危险化学品的循环。“同一健康”和“暴露组”等整体健康框架以及组学技术为环境暴露及其影响提供了多维视角。通过将这些创新方法结合在一起，我们努力在环境管理方面从被动转向主动。这种模式的转变对于协调人类进步与保护生态完整性至关重要。这些战略的集体应用将我们引向一个未来，在这个未来中，环境健康和人类健康不仅能够保持平衡，而且能够共同繁荣（图 1）。通过科学家、政策制定者、行业和社区的共同努力，这样一个宏伟的未来是可以实现的，他们都致力于环境科学和技术的使命。
图 1. 在环境健康的创新与警惕之间架起桥梁。该图说明了处理新兴污染物和传统污染物之间的平衡。它展示了绿色化学、机器学习、同一健康、暴露组和组学在环境科学与技术中的融合。左侧描绘了自然环境中的生态友好型实践，而右侧则突出了对人为污染物的研究，强调了一种全面而积极的方法。https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.3c10630
特此声明：
1. 本网转载并注明自其他来源的作品，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点。
2. 请文章来源方确保投稿文章内容及其附属图片无版权争议问题，如发生涉及内容、版权等问题，文章来源方自负相关法律责任。
3. 如涉及作品内容、版权等问题，请在作品发表之日内起一周内与本网联系，否则视为放弃相关权益。