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新污染物研究的演进及其展望

2026-08-11 15:28

来源:中国网·中国发展门户网

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中国网/中国发展门户网讯  目前,我国各省(自治区、直辖市)均已制定新污染物治理方案,在石化、化工、农药、纺织等重点行业开展摸排并推进试点;宁夏、江西、山东、江苏、安徽等在国家清单基础上拓展关注双酚A、苯并三唑、中链氯化石蜡等。然而,我国新污染物治理仍面临“治什么、怎么治”困惑,基层能力薄弱、科技支撑不足等问题相互交织,亟待通过基础研究提供源头性、系统性的科学解决方案。

新污染物概念的形成,源自国内外科学界长达数十年的基础研究,其中的“新”具有多维度的含义。本文将从新污染物研究的学术起源、新污染物定义内涵的演进、我国早期的科研积累、当前核心挑战和未来攻关方向5个层面进行系统论述,旨在聚焦关键科学问题、助力我国新污染物治理管控体系的系统完善。

新污染物研究的演进与发展

持久性有机污染物和内分泌干扰物研究

环境污染问题伴随着人类文明发展的全过程,其表现形式与严重程度随社会发展阶段呈现动态演变。第二次世界大战后,西方经济快速发展,光化学烟雾、重金属污染等各种污染问题随之出现。20世纪以来,人工合成化学品的生产和使用显著增长。1990年,美国化学文摘社(CAS)登记的化学品包括有机物、金属、配位化合物、聚合物、盐类等约为1 000万种;至2015年6月,该数字已增至1.0亿种;到2025年12月,登记数量更达到2.9亿种。我国自2013年起发布《中国现有化学物质名录》,经多次增补修订后,目前收录的市售常用化学物质超过4.5万种。

这些化学物质在数量上远超过风险评估方法的通量。很多物质未经系统的安全评估即进入使用过程,由此进入环境与生物体。其中,部分物质表现出污染物特性、对生态系统和人体健康造成复杂影响。1962年出版的《寂静的春天》(Silent Spring)深刻揭示了过度使用滴滴涕等化学物质对动植物生态网络造成的系统性破坏;1996年《失窃的未来》(Our Stolen Future)一书,则从种群尺度聚焦于化学污染物对生物内分泌系统的隐蔽性干扰效应。研究发现,若干典型污染物通过大气、水体等全球传输,具备难降解、生物累积和毒性等特点。

为了在全球范围保护人类健康和环境免受高风险污染物的影响,包括中国在内的186个国家和地区于2001年5月签署并加入到《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》(以下简称《斯德哥尔摩公约》),通过全球行动消除或限制具有环境持久性(persistent,P)、长距离迁移能力(long-range transport,LRT)、生物富集性(bioaccumulative,B)和毒性(toxic,T)特性化学品的生产、使用和排放。第一批受控污染物包括二噁英、多氯联苯及有机氯农药在内的12种典型POPs化合物。同时,管控的污染物清单具有开放性,不断有新的化学品被列入公约。因此,对新污染物的环境风险评估也是《斯德哥尔摩公约》的重要组成部分。联合国环境规划署(UNEP)等国际组织依据物理化学性质参数等对具有潜在POPs特性的化合物进行了明确的归类,P、LRT、B、T这4类共有特性分别与环境总持久性、过冷饱和蒸气压和大气氧化半衰期、辛醇-水分配系数和辛醇-大气分配系数等参数高度相关。这些举措标志着国际范围内对POPs污染控制的行动已从被动应对转向主动预防。

值得关注的是,针对POPs特性化合物毒性的评估主要基于藻、溞、鱼等模式生物的活体测试结果、围绕急性和慢性生态效应阈值开展。此类测试结果可依据化合物的辛醇-水分配系数、分子体积、轨道能垒差等物理化学参数,通过构建线性回归方程实现较为准确的预测。而EDCs特性化合物的判别方法则有所不同,其更侧重于受体结合激活、卵黄蛋白原表达、细胞增殖、个体性征异常等毒理学过程的表征,综合考虑神经、发育、免疫毒性效应等。

预测结果表明,在全球现有化学物质数据库中,具有潜在POPs特性的化合物约有1 422个,具有潜在EDCs特性的化合物为1 334个。二者的物理化学特性差异显著,并非所有EDCs化合物都具有持久性和生物富集性;但多数POPs具有内分泌干扰活性。这种差异也体现在两者的分子结构的相似度较低:EDCs特性化合物普遍含有亲电、酚类等官能团结构,而POPs特性化合物往往呈现高卤代、高疏水、高亲脂、惰性分子骨架特征。

针对持久性有机污染物和内分泌干扰物的科学研究显著促进了环境毒理学的发展,形成了低剂量长期毒性、复合毒性、转化降解产物的增强毒性等新认知和新理论。此外,痕量质谱筛查分析等新技术新方法的发展使得以往未曾关注的新结构、新毒性物质得以发现(例如新型溴代阻燃剂、全氟化合物、卤代醌类消毒副产物、双酚类物质等),这些化合物被统称为“新出现的污染物”或“新型污染物”,上述物质类型亦是最早受到科学界关注的新污染物的典型代表。21世纪初对全氟辛基磺酸和多溴联苯醚2类物质的研究对新污染物概念的出现和研究热潮的形成起到了关键作用,也从理论、技术、方法学方面奠定了科学基础。

新污染物研究的初步发展

自2000年起,围绕新型污染物所开展的基础研究逐渐成为环境科学的热点领域,涉及分析、行为、毒性和健康危害等诸多方面。2010年前后,国际学术界就该名词的界定范围进行了广泛讨论,普遍认为环境持久性(P)和对人类和生态系统潜在的危害(毒性效应,T)是2个主要的判别标准。上述科学共识体现了环境污染物定义内涵上的延续性和独特性。具体表现在3个方面。

环境持久性(P)方面。新型污染物可参照POPs物质基于物理化学性质的判别原则进行评价。现有基于水体、土壤、沉积物等介质设定的半衰期阈值,能较好区分污染物在环境中耐受光降解和/或微生物降解的能力。

毒性效应(T)方面。随着体外高通量筛查技术的发展,针对新型污染物的毒性评价方法已突破传统活体生物测试的局限。基于不良结局路径(AOP)框架,并引入从分子起始事件到个体、群体不良结局的系列毒理学指标,可实现更系统、更灵敏的风险评估。

生物富集性(B)不再被视为新型污染物的共性特征。研究显示,部分不具备生物富集性的“非PBT”化学品,也可对生态环境与人群健康造成显著危害。例如,以三氟乙酸为代表的高水溶性和迁移性(vPvM)物质,虽不易被生物蓄积,却因其具有强水溶性和环境迁移能力而被视为饮用水安全的重要潜在威胁。

“新污染物”中文名词于2020年10月在十三届全国人大四次会议审议通过的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中首次向全社会公开,我国外事部门亦使用“new pollutants”作为其英文译名。2022年国务院办公厅发布的《新污染物治理行动方案》中明确指出,国内外广泛关注的新污染物主要包括受国际公约管控的POPs、EDCs、抗生素等。同时,应意识到在当前国际学术界讨论和列举的物质类别中,水体污染物所占比重较大,而大气、土壤、沉积物、生物体等其他环境介质中普遍存在的新污染物则涉及相对有限。此外,化工产品的生产和使用存在显著地域性差异。某些欧美国家关注的水体污染物未必是我国应优先管控的高风险化合物。因而,认识新污染物概念的动态和地域性特点,界定新污染物的覆盖范围、明确不同时期的治理重点,对于推动我国新污染物治理行动从局部试点过渡到全面铺开具有重要意义。

新污染物的定义及其内涵

早在2003年,时任Environmental Science & Technology主编、美国国家工程院院士Jerald Schnoor教授提出了“新型污染物”(The newly emerging chemicals)的概念。联合国教科文组织提出了“水体和污水中的新型污染物”(Emerging Pollutants in Water and Wastewater)并列举了新污染物的典型类别。学术界广泛使用的定义参考了《环境化学手册》(The Handbook of Environmental Chemistry)和美国地质调查局的描述,即“任何人工合成或自然存在的化学品或微生物,其环境赋存可引起显著的已知或可疑的生态毒性和健康危害”。这个定义可以被视为新污染物的广义概念,对学术研究具有广泛的指导性。然而,在新污染物治理层面按照该定义无法界定哪些新污染物需要优先管控。

2021年1月和2024年11月,中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室申请组织了2次香山科学会议,围绕7个科学问题展开讨论,即:什么是新污染物?我国的污染情况到底如何?新污染物毒性大吗?新污染物对环境与健康的影响到底如何?新污染物发展态势如何判断?如何着手监测?什么是正确的防治策略?对于新污染物定义,与会专家普遍认为收紧定义有利于新污染物治理行动方案的实施。

为此,江桂斌在主旨报告中提出了新污染物定义:“新污染物是指在环境中产生或正在使用的具有难降解、长距离迁移、生物可累积、毒性与健康危害的化学品或微生物”。新污染物应具有以下共性特征:绝大多数为目前大量生产和应用的化工产品,尚未有效对其生产和环境排放加以控制;污染正在发生,环境介质中的存量高,对污染物的源、汇及迁移特征仍缺乏足够认知;缺乏生态风险、健康风险和毒理的数据,环境风险缺乏全面的科学评估。“新污染物”概念具有相对性,它并非指绝对意义上的“新合成物质”或者“新进入环境的物质”,而是强调基于生态健康风险“新认知”的评判纳入规则。通过常规暴露风险评估方法识别出的“新合成物质”和基于新发现的污染特征和/或毒性效应而重新认识的已知化学物质都应被纳入新污染物的覆盖范围。对于新污染物的分类,可以根据其物理化学性质分为化学类(如POPs和EDCs)、生物类(细菌/病毒/微生物等)和物理类(如石棉纤维和微塑料等)。

国际公约规定的重点管控化学物质名录具有动态更新的特点,这意味着我国的新污染物名录也需依据治理程度、经济发展水平、技术能力与履约需求等及时进行调整。按照新污染物的定义,政府部门可以根据管理需求和控制技术所能达到的水平,以健康效应为导向来分期制定控制清单。此外,在初步解决当前重点管控化学品引发的环境污染问题后,科研界识别出的若干新污染物也应逐步纳入管控体系。对环境潜在危害显著但尚未受到广泛关注的化合物进行前瞻性研究是环境科学基础研究的重要方向。其中,需要重点关注(但不限于)以下物质类别:POPs特性化合物、EDCs、抗微生物制剂(含抗生素、消毒剂、抗真菌剂等)、致癌/致畸/致突变化合物(CMRs),以及持久性/迁移性/毒性(PMT)化合物。

新污染物研究的早期基础

欧美国家的新污染物科学研究计划

21世纪初期,欧美主要国家普遍开展了针对新型污染物研究的科学计划,主要包括:欧盟研究和技术发展框架(Solutions),聚焦环境化学前沿,关注新污染物发现、效应导向分析、复合毒性效应、暴露风险评估、减排方案等内容;新型环境物质监测参考实验室、研究中心及相关组织网络(NORMAN),侧重构建新污染物环境监测的组织网络、构建分析方法体系、数据共享、协调行动;美国毒理学21世纪研究计划(Tox21),旨在发展高通量体外筛选方法和计算毒理学方法,对大规模化学品进行毒性效应评估和优先控制污染物排序。经过长期发展,目前已形成以经济合作与发展组织高生产量化学品清单、美国环境保护署综合风险信息系统、计算毒理学化学品仪表板等为代表的系统性风险评估数据库和工具包,有效地支撑了美国《有毒物质控制法案》(U.S. Toxic Substances Control Act)、欧盟《化学品注册、评估、授权和限制》(European Union’s Registration, Evaluation, Authorization, and Restriction of Chemicals)法规的落地实施。

我国新污染物基础研究的实践与积累

我国新污染物基础研究起步并不晚,在过去20多年的科研实践中从筛查理论、研究范式及新规律的认知方面取得了具有重要国际影响的成果。例如,环境化学与环境毒理全国重点实验室率先在国内建立了符合国际标准的二噁英、多氯联苯(PCBs)、多溴二苯醚(PBDEs)等POPs分析方法体系,是我国目前唯一能够对《斯德哥尔摩公约》全部管控污染物进行分析的科研机构。二噁英实验室已发展成为UNEP亚太区域POPs分析示范实验室,为我国二噁英实验室建设提供了技术支撑和关键人才(占全国二噁英实验室的70%)。依据建立的分析方法体系,实验室逐步开展新污染物的行为赋存研究。2001年,在白令海及楚科奇海发现艾氏剂、硫丹、狄氏剂、环氧七氯和七氯等新污染物分子,同年发表双酚A、高氯酸分析方法的文章。2005年,发表了第1篇PBDEs结构活性关系的研究;2006年,合作发表第1篇中国人群血液全氟和多氟烷基物质(PFAS)含量的研究;2008年,合作发表第1篇和第2篇PFAS影响学习与记忆过程的论文;2009年,发表国内第1篇SCCPs相关研究论文:2014年,发表国内第1篇HCBDs环境赋存的论文等。在“三极”(南极、北极、青藏高原)偏远地区长期开展PFAS、SCCPs、PCNs等新污染物的营养级传递等研究,构建了“长距离迁移—界面过程—生态效应”一体化研究体系,支撑青藏科考等国家重大科技任务,为全球新污染物治理提供了重要理论基础。此外,在全球范围首次系统提出并量化表征了13类工业的卤代咔唑、PCNs、HCBDs等排放因子,识别再生铜冶炼、电弧炉炼钢等为我国优先控制新污染物排放源。

在此基础上,环境化学与环境毒理全国重点实验室率先提出在我国环境中发现新污染物的研究方向。融合定量结构性质关系模型预测、质谱非靶标筛查和毒理学效应导向分析等前沿技术,构建“从物质到效应”和“从效应到物质”识别新污染物框架体系(图1),率先报道从真实环境中识别了9大类115种新污染物的赋存行为和环境效应。其中,4类被列入《斯德哥尔摩公约》全球候选高风险化学品清单(UNEP POPRC.16/INF/12, UNEP POPRC.16/4)或美国环保局新污染物管控清单(U.S.EPA Method 537.1),UNEP专家评价该研究方向成功构建了“值得国际同行效仿的成功范式”,为新污染物识别分析的创新实践提供了重要参考。

在环境毒理学方面,实验室提出了我国环境污染与健康研究路线图、首创了国内环境健康大数据平台,并在国际上首次提出环境污染物“干细胞毒理学”,是国内能够进行“环境暴露—作用过程—响应机制—健康危害”全链条研究且研究力量最集中的科研机构。我国学者围绕全氟化合物、溴代阻燃剂、氯化石蜡、六氯丁二烯、四溴双酚A、多氯萘、抗性基因、消毒副产物、有机磷酸酯、合成酚抗氧化剂、微塑料、药物及个人护理用品等新污染物开展了系列研究,论文数量和他引次数均居世界研究机构/大学前列,成为国际新污染物研究的主要力量并引领若干方向的发展。这些成果服务于我国环境保护、食品安全、公共卫生、社会安全等领域高质量发展的国家目标,彰显出新污染物治理行动是实施健康优先发展战略的重要抓手和桥梁。

在学术交流方面,持久性有毒污染物国际研讨会系列会议至今已成功举办19届,成为若干国家和地区知名学术机构、高校、科研院所争相举办的国际会议。中国工程院院士余刚发起成立了中国环境科学学会POPs专业委员会,构建POPs政、产、学、研高层次交流平台。持久性有机污染物论坛暨化学品环境安全大会每年在5月17日《斯德哥尔摩公约》国际生效日举办,迄今已成功召开19届。论坛议题涵盖POPs学术研究、履行公约、政府管理及产业进展。近几年,国内创办了Emerging Contaminants和New Contaminants等英文学术期刊。其他大量的新期刊,如Eco-Environment & Health(EE&H)和Environment & Health(E&H)等,也特别关注新污染物的筛选技术、环境过程、毒理机制与健康危害。

目前,我国新污染物治理的科技支撑能力显著增强。全国已完成约4 000种化学物质的环境信息调查,筛查出约1 000种重点化学品。新化学物质环境管理登记制度也已全面落实,监测网络与标准化分析体系建设正在稳步推进。针对全氟化合物等重点类别,治理实践聚焦长江、黄河等重点流域,瞄准印染、涂料等重点行业,3批共27个治理试点项目已先后启动。在抗生素治理方面,国家已发布专项监测标准,并在重点流域、饮用水源地开展系统监测,同时将抗生素菌渣纳入危险废物进行严格管理。2026年3月,《中华人民共和国生态环境法典》首次明确了“国家建立持久性有机污染物等新污染物协同治理和环境风险管控体系”,标志着新污染物治理战略的法治化定位。

在食品安全领域,学术界普遍认为生物类污染物(如细菌、病毒)是引发疾病的主要原因,其次是食品中无意存在的化合物(如天然毒素),以及生产实践各环节中引入的其他化学类污染物(如农药残留、塑料添加剂等)。因而,食品安全问题中需关注的复杂研究对象与新污染物的内涵高度吻合。我国学者研究指出:抗生素在蔬菜、牛奶等食品中检出率较高,来源于农兽药的使用;双酚A等EDCs在罐头等食品中的赋存可追溯于食品包装的析出;而水产品中的PFAS和微塑料与其通过土壤、水体等受污染环境介质的迁移过程有关。与之对应的,《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762—2022)、《食品安全国家标准食品中农药最大残留限量》(GB 2763—2021),以及《食品安全国家标准食品中兽药最大残留限量》(GB 31650.1—2022)标准,分别对13种环境污染物、564种农药、41种兽药的最大残留量进行了限定。

在公共卫生领域,国家卫生健康委员会以健康为导向推动新污染物治理,通过《健康中国行动(2019—2030年)》为新污染物环境健康风险防控提供支撑。中国疾病预防控制中心等单位自2016年起承担国家人体生物监测项目,针对2.1万余名3—79岁人群每3年进行1期调研,涵盖包括PFAS、邻苯二甲酸酯等为代表的300余种化学物质的检测,逐步掌握我国新污染物在人群内暴露的时空异质性和复合暴露特征。

在国际合作领域,我国学者积极参与全球环境污染控制行动。以POPs防治为纽带,已为越南、老挝、柬埔寨、孟加拉国、朝鲜、伊朗等20多个国家提供POPs防控技术支持,举办专题培训、区域合作会议100余次,覆盖约60个国家,累计培训政府官员和学者近万人次。我国还多次在缔约方大会举办POPs履约行动双边会,分享POPs控制技术成果和经验;支持公约秘书处在中国设立亚太地区能力建设与技术转让中心,受到国际社会广泛赞誉。

基础科学研究在我国新污染物治理演进过程中的先导性作用

早在1999年,面对全球环境内分泌干扰物研究快速发展的需求,江桂斌在中国科学院主办的《科学新闻周刊》第34期上发表文章,提出应瞄准国际前沿,开展我国自己的研究工作:“当前所要解决的首先是内分泌干扰化学污染物研究方面的基础性问题,如定量检测筛选的方法学、毒性效应及其评价方法、毒性机制等”。针对名词翻译不统一的问题,建议规范EDCs的概念与内涵。

1999年起,我国首个EDCs筛选和控制技术研究的国家“863”项目由中国科学院生态环境研究中心牵头承担(图2)。2003年,科学技术部批准POPs领域首个国家“973”项目“持久性有机污染物的环境安全、演变趋势与控制原理”。此后15年间,该项目持续获得3期资助,研究内容拓展至“持久性有机污染物的环境行为、毒性效应与控制技术原理”和“新型持久性有机污染物的区域特征、环境风险与控制原理研究”。这3期“973”项目实现了从传统有机污染物到新污染物的探索实践,助力POPs和新污染物纳入全国环境监测体系。2008年,国家自然科学基金委资助了由江桂斌牵头的“典型持久性有机污染物的环境过程与毒理效应”重大基金项目,围绕传统POPs与新污染物的界面过程与毒理效应,揭示其陆生食物链与水生食物链的传播规律。2014年,中国科学院设立战略性先导科技专项(B类)“典型污染物的环境暴露与健康危害机制”项目,围绕污染物与生物分子的交互作用的核心科学问题,从多层面开展污染物的毒理与健康危害研究。2014年,国家重大仪器研制项目“高通量多功能成组毒理学分析系统”启动,该项目将化学分析与细胞毒性测定技术在线结合,研制出国际上首台能够在线定量测定未知新污染物结构与细胞毒性的高通量多功能成组毒理学分析系统(High Throughput and Multifunctional Integrated Toxicology Analyzer,ITA)。2007—2021年,中国科学院生态环境研究中心郑明辉领衔编制了3部《中国履约成效评估POPs监测国家报告》。作为全球POPs监测计划亚太区组委会负责人,郑明辉等协调亚太区域51个缔约国编制了3部《履约成效评估亚太区域POPs监测报告》,在国际履约中发挥了不可替代的作用。2023年,中国科学院设立战略性先导科技专项(B类)“我国新污染物风险识别与控制原理”,旨在构建新污染物“精准识别—过程追踪—风险预警—协同防控”的全链条科学治理体系。


以上这些项目的实施,奠定了我国POPs及新污染物研究的国家科研体系基础。此外,在“十四五”国家重点研发计划“大气与土壤、地下水污染综合治理”“长江黄河等重点流域水资源与水环境综合治理”“固废资源化”“食品安全关键技术研发”“循环经济关键技术与装备”“合成生物学”“海洋环境安全保障与岛礁可持续发展”等多个重点专项中均设置了涉及新污染物的研究任务。通过中国科学院、国家自然科学基金委员会和科学技术部的长期支持,我国学者在新污染物的分析与检测方法、区域环境过程、迁移转化机制、生态毒理效应、环境暴露与健康、控制与消减技术、污染环境修复、风险防控和管理等理论研究和基础应用方面已取得了若干重要突破。

目前,新污染物领域的科学发现经过研究主题的聚焦、概念方法的统一、科学逻辑的梳理,正在逐步形成新污染物基础研究的理论框架。例如,“十三五”国家重点出版物出版规划项目《持久性有机污染物POPs研究系列专著》共17本专著系统总结了新污染物的判别原则、筛选方法、痕量分析技术和归趋行为。《新污染物导论》则围绕概念、理论、方法和问题,在总结以往新污染物研究发展的动态规律基础上,重点探讨发现新污染物的普适性策略和技术。《环境化学前沿》根据学科发展特点及国家重大需求,增添了“双碳”、新污染物监测及管理等内容,充分展现了我国目前环境化学领域的工作特色和主流发展趋势。《环境暴露与健康效应》《大气细颗粒物的毒理与健康效应》《环境合成生物学》等系列丛书则基于组分风险评价提出了环境污染与健康研究的创新思路,反映了该领域近年来的新成果、新观点及研究方向。

当前我国新污染物基础研究的难点

尽管我国基础研究已有数十年的持续积累,但在支撑推进新污染物治理这一复杂系统工程时仍显现出多个关键瓶颈,集中体现在以下若干个密切关联的科技难点问题。

新污染物概念泛化,治理对象边界模糊。“治什么”是治理的逻辑起点。明晰新污染物与常规污染物的边界,是构建精准治理体系的认知前提。“收紧”新污染物定义,聚焦于在环境中具有或潜在具有难降解、长距离迁移、生物可累积性并已显现显著生态环境与健康风险的物质,可避免清单无限扩张、治理资源分散。

方法学体系不健全,检测识别与溯源能力薄弱。我国作为全球最大的化学品生产和消费国,新能源、电子信息、新材料等新兴产业对PFAS、SCCP等化学品的依赖性强。新能源等产业的爆发式增长,导致了上述新污染物排放量激增。从筛查、监测到溯源,缺乏统一、标准化且经济可行的技术方法体系。污染源解析与迁移路径追踪技术薄弱,导致“家底不清、来源不明”,难以支撑精细化、差异化的管控决策。

标准体系严重滞后,监管执法缺乏科学依据。涵盖检测方法、风险评估、控制限值的全链条标准体系存在大量空白。饮用水、土壤、消费品等介质中,高风险新污染物的限值设定缺失,导致监管无法可依、执法依据不足。此外,人工智能驱动的新材料开发将指数级增长,大量引入结构和环境行为未知的新化学物质进一步增加了治理复杂性。标准制定、关键标准品研发往往滞后于科研发现与管理需求,并未充分考虑我国产业实际与技术经济可行性。

毒性机制认知不清,健康风险难以量化。新污染物的低剂量、长期、复合暴露毒性机制仍是“黑箱”。2021—2024年,生态环境部识别评估了566种化学物质的危害和环境风险,有效防控了部分关键新污染物的环境风险,但仍无法覆盖我国现有化学物质在实际环境中的复合暴露场景。传统单一污染物、高剂量的毒理学研究范式,难以揭示真实环境下的复合效应与慢性健康危害。现有研究对于新污染物与生物大分子的相互作用机制、作用靶点和毒性通路等的认识尚不足以支撑对新污染物健康危害的机理解析。由于环境污染特征、生态环境与人群特征的巨大差异,欧美国家的多数研究结论和控制策略不能直接推广到我国。环境暴露与早期生物效应、临床疾病之间的因果链条远未阐明,制约了科学的风险阈值确定与预警。

风险评估能力不足,缺乏本土化模型与数据平台。当前风险评估严重依赖国外数据库、软件及暴露参数。缺乏基于中国人群暴露特征、区域环境参数和本土毒理数据的“风险评估高技术平台”。这使得风险排序与清单制定常陷入盲目,或简单照搬国际名录,未能实现基于本土风险实证的“精准聚焦”。此外,在当前国际环境下,普遍使用开源软件的地缘政治风险日益凸显。美国政府将基于国家标准与技术研究院(NIST)明确界定的范围实施“关键软件及数据库”禁用或管制,直接冲击我国新污染物治理在人工智能等关键领域的技术研发与产品迭代。

清单管理动态性不足,风险排序与更新机制缺失。重点管控化学品清单的制定尚未建立起基于科学风险排序的动态机制,科学性、系统性、计划性不足。化学品清单应是从海量潜在物质中,通过系统的危害识别、暴露评估与风险表征后,筛选出的“优先管控”短名单。当前过程往往被动响应国际公约或热点事件,缺乏主动、前瞻的科学研究支撑,导致“清单越长,治理越散”。

绿色替代技术研发滞后,源头预防面临瓶颈。对于已识别的风险物质,经济可行、性能可靠的绿色替代品/替代技术严重短缺。目前的替代策略大多数属于类推性的相似性替代,对分子结构在环境持久性和毒性方面的评估或优化不足,替代品的危害性相似或者更甚,部分领域面临“无物可替”或“替代即新风险”的困境。缺乏绿色分子设计等源头创新工具,替代研发往往停留在“试错”阶段、“污染—替代—再污染”循环现象较为普遍,难以从分子结构层面规避毒性,实现真正的“预防优先”。

末端治理技术效率低、成本高或缺乏去除技术。现有水、气、固废处理设施对新污染物的去除效率普遍低下,且存在能耗高、二次污染风险大等问题。例如,虽然已有较多PFAS处理技术方法的科学研究论文发表,但限于处理效率、能耗、矿化度、场景适配性和成本等多种实际因素的考量和平衡,简单普适的处理技术研发仍然在路上。针对不同行业、环境的高效、低碳、低成本深度治理与资源化技术储备不足,难以满足“精准治污”需求。

国际履约支撑能力薄弱,产业与贸易面临被动局面。我国是多种受控化学品的生产和使用大国,但由于前期基础研究不足,在履约国际谈判中常因科学数据支撑不足而处于被动。从而导致相关产业面临直接冲击,这暴露出科研滞后于生产和管理、生产和管理滞后于国际规则的深层次风险。科研和企业严重缺乏对全球POPs科研、管控,以及绿色替代技术发展趋势的研判,无法形成前瞻性预案。例如,2023年欧洲化学品管理局(ECHA)的相关报告中指出,不符合RoHS指令的中国产品占比高达98%、不符合POPs法规的达到95%。欧盟预期对PFAS等近万种化合物实施限制,将对我国电池、光伏组件等新能源产业的出口造成系统性冲击。

跨领域协同与全链条整合机制缺位。上述难题的根源之一在于“研—管—产”脱节。科研力量分散,选题与治理需求对接不畅,基础研究与生产消费、环境管理脱节,针对性和前瞻性不强;管理部门间数据壁垒高筑,难以形成风险研判合力;化学品生产部门缺乏与管理和科研部门共享化学品种类和数量信息的自觉性,环境管控和技术研发有很大的盲目性;科研成果向政策、标准、技术的转化渠道不畅。缺乏国家层面“识别—溯源—评估—管控—替代”全链条有组织科研的顶层设计,场景性研发转化推广的基础性平台严重缺乏,这些构成了制约综合治理效能提升的系统性瓶颈。

基础研究先行的重要性

新污染物的“新”具有多方面的含义,本质上体现在化合物的化学结构、作用靶点、毒性效应和赋存形态等。新污染物治理研究面临的重大挑战是其数量庞大和目标未知,由此带来一系列的分析检测、毒性评估等方面的难题。通过单独化学分析的方法已经无法满足筛查和识别新污染物的需求,而基于化合物浓度的评价指标也无法进行新污染物暴露风险的评估。因此,如何在复杂环境介质中有效识别高风险新污染物,以及如何开展新污染物暴露的生态与健康风险评估是新污染物科学研究的关键突破口。

面对环境中数量庞大的未知新污染物,需要从研究范式、基础理论、分析方法和评估手段等方面全方位创新,尽可能全面识别分析环境中的新污染物,明确其全生命周期环境过程,揭示其环境与健康风险,确定优控污染物排序,锁定高风险污染物,在此基础上制定科学的管控和治理体系。因此,新污染物的科学研究必须具备前瞻性、战略性和创新性,通过基础研究将污染防治关口前移才是解决由海量化学品带来新污染物问题的根本思路。面对新污染物治理的关键瓶颈,必须坚持基础研究先行,进行系统性、前瞻性布局。

加快推进新污染物基础研究的国家重点研发计划。围绕“识别—溯源—评估—管控—替代”全链条,集中力量攻克高风险污染物毒性机理、复合暴露风险评价、本土化评估模型、绿色替代技术、智慧监管平台等关键科学与技术问题。加强对新型PFAS等POPs污染、内分泌干扰效应、抗生素耐药性等突出问题的跨学科研究。

加强跨学科融合与创新驱动。新污染物研究涉及分析化学、环境化学、材料学、毒理学、医学与公共卫生等多个领域,基础研究能促进学科融合,催生新的研究方向如暴露组学、计算毒理学。围绕特定新污染物或关键环境健康问题,发展前沿交叉方法与技术,构建从基础研究到实际应用的协同创新体系。

加快建设国家新污染物基础数据与评估平台。整合打通环境监测、化学品管理、毒性效应评估、人群暴露与健康监测等环节,构建统一共享的国家数据库。研发具有自主知识产权的风险评估软件与智能工具,为标准制定、清单动态更新和风险预警提供权威平台支撑。

强化科技成果转化与治理试点示范。鼓励产学研用深度融合,将前沿研究成果迅速转化为标准、技术指南、工程方案与政策工具。在重点流域、重点行业开展集成技术应用示范,形成可复制推广的治理模式。

深度参与全球新污染物治理。加强国际科技合作,积极主导或参与国际标准、公约的制定与修订。通过科技创新提升履约能力,打破绿色贸易壁垒,将我国在新污染物领域的科研优势转化为国际规则制定的话语权,为全球环境健康贡献中国智慧与中国方案。


在人类可持续发展的漫长历程中,环境污染问题始终是备受关注的话题。我们现在已经清楚并有初步研究基础的新污染物只是“冰山一角”,大量的基础研究尚待推进。新污染物治理关系到我国公共卫生、食品安全、环境保护、能源安全、国家安全和国际贸易保障等方方面面,是一项长期的战略任务,不可一蹴而就。今天的努力,是迈向未来的重要探索,是全球环境治理的重要部分,功在当下,利在千秋。

(作者:阮挺、廖春阳、王亚韡、宋茂勇、蔡亚岐,中国科学院生态环境研究中心 中国科学院大学资源与环境学院;江桂斌,中国科学院生态环境研究中心 中国科学院大学资源与环境学院 中国科学院大学杭州高等研究院。《中国科学院院刊》供稿)

【责任编辑:殷晓霞】
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