2024年01月19日美國匹茲堡大學助理教授高鵬博士以“Chasing “Emerging” Contaminants: An Endless Journey toward Environmental Health”為題在EST上發表了一篇Viewpoint，強調了關注新興污染物的同時也需要警惕遺留污染物，并提出了解決這些環境問題的多種方法和途徑。以下是這篇文章的分享。
在不斷發展的環境科學技術領域，對科學家和政策制定者來說，識別和減輕“新興”污染物是一項艱巨的任務。作為一名分析化學家和暴露科學家，我的職業生涯與這一永無止境的旅程密不可分。每一次工業創新都是一個新的開始，將新的化學物質引入我們的環境，往往會帶來不可預知的后果。這種循環雖然是保護公眾和生態健康所必需的，但也在科學界提出了一個存在主義問題。這種無休止的追求何時才能結束？我們當前的環境問題主要表現為新污染物的出現。這個過程幾乎是公式化的。工業引入新物質，通常是作為技術進步的副產品、（生物）轉化產品或以前受管制化學品的替代品。一旦釋放到環境中，這些化學品就會成為嚴格審查的對象。分析化學家們開始了一場細致的競賽，以量化它們的存在和分布。緊隨其后，環境科學家開始了解它們在生態系統中的歸宿和遷移機制。暴露科學家深入研究這些化學品與生物系統相互作用的潛在途徑。同時，毒理學家和流行病學家研究潛在的不良健康影響，為環境工程師和政策科學家制定清除、補救和監管策略鋪平道路。從促使蕾切爾·卡遜在《寂靜的春天》中喚醒環境意識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等當代令人擔憂的問題，這種循環往復，證明了我們科學的嚴謹性和對環境管理的承諾。我們對新興污染物的追逐往往無意中忽略了一個同樣重要的問題——遺留污染物。這些污染物不僅包括痕量金屬和多環芳烴等天然化學物質，還包括《斯德哥爾摩公約》認可的二惡英、多氯聯苯和各種殺蟲劑等一系列持久性有機污染物。工業時代的大規模生產和技術進步往往加劇了這些遺留物質的影響，它們的影響是深遠而持久的。我們對新興污染物的關注不應掩蓋這些遺留污染物的重要性，因為它們會繼續存在并影響生態系統和人類健康。要有效解決這些遺留污染物問題，就必須建立強有力的監管框架，實施持續監測和更嚴格的補救標準。同時，應用綠色化學原則可以通過促進開發更安全的化學替代品來防止未來的遺留問題。這種雙管齊下的方法可確保采取綜合戰略來管理新的和現有的環境威脅。然而，如今新出現的污染物往往會立即獲得關注和資源，有可能轉移對了解和減輕這些持久性環境污染物的長期影響的關注。將新出現的污染物置于遺留污染物之上的傾向揭示了我們當前環境管理方法的固有缺陷。我們急于解決眼前的問題，卻可能無意中忽視了遺留污染物所帶來的揮之不去且同樣重要的威脅。這種疏忽會導致對環境和健康風險的理解支離破碎，因為各種新舊污染物之間的相互作用非常復雜，而且往往具有協同作用。一種化學品對環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、生物效應和生態相互作用。因此，有必要采用一種更全面的方法，承認新污染物和老污染物之間錯綜復雜的相互作用及其對環境和人類健康的累積影響。為了超越這種追逐新污染物的永恒循環，我們必須探索和接受創新的方法和框架，以形成積極主動的環境保護綜合戰略。綠色化學原則是一條大有可為的途徑。通過在工業流程和產品設計之初就植入環保意識，綠色化學旨在最大限度地減少有害物質的產生和使用。然而，目前實施綠色化學面臨著開發成本高、專業知識和資源匱乏、監管框架不支持以及教育重點不突出等挑戰。要克服這些障礙，需要政府的激勵、產業界和學術界的合作、監管改革以及將綠色化學納入教育課程，從而促進化學實踐的可持續轉變。如果這些努力取得成功，就能推動向更具環境可持續性的化學實踐轉變。這種積極主動的方法不僅能解決新化學品對環境的影響，還能重塑現有工藝，減少對環境的總體影響。另一種變革性方法是將機器學習和人工智能融入環境科學。可以利用機器學習模型的預測能力，在新化學品廣泛使用之前預測其對環境和健康的影響。這些模型通過分析龐大而復雜的數據集，可以識別潛在的風險，并指導開發更安全的替代品。這種預測模型不僅是緩解風險的工具，也是預防風險的戰略手段，為更可持續的化學品設計和使用提供了路線圖。毫無疑問，有效的監管框架對于避免有害化學品的“遺憾替代”至關重要。目前的法規往往缺乏全面的風險評估和生命周期分析，導致用一種有毒化學品替代另一種有毒化學品。為了緩解這種情況，需要進行監管改革，實施嚴格的上市前測試和生命周期分析，確保替代化學品更安全、更可持續。在化學品審批中納入預防原則，可以進一步防止此類替代，使化學品創新與環境保護保持一致。此外，采用整體健康評估框架，如“同一健康（One Health）”和“暴露組”，可為環境風險提供全面的視角。“同一健康”方法認識到人類、動物和環境健康之間的相互聯系，提供了對污染物如何影響我們世界的多維理解?！氨┞督M”包括個人所接觸的全部環境，將這種理解延伸到個人層面，突出了環境相互作用的多樣性和動態性。這些框架共同促進了對環境影響更綜合、更細致的理解，超越了單一關注新興污染物或遺留污染物的局限性。除了開發先進的監測和檢測技術來測量環境暴露外，基因組學、表觀基因組學、轉錄物組學、蛋白質組學和代謝組學等組學技術也進一步加深了我們對其整體生物影響的理解。這些技術為我們深入了解生物對環境暴露的反應的分子機制提供了前所未有的視角。通過在分子水平上闡明各種污染物的復雜相互作用和混合效應，組學方法有助于制定更有效、更有針對性的緩解策略。這些技術不僅增強了我們對單個污染物的了解，而且還揭示了混合物如何相互作用和影響生物系統的更廣泛情況。總之，要解決各種新出現的和遺留的污染物問題，需要創新戰略的有力融合。將綠色化學與機器學習等先進預測技術相結合，對于預先進行風險評估和設計更安全的化學品至關重要。加強監管框架，納入全面的風險和生命周期分析，有助于防止以一種危險化學品替代另一種危險化學品的循環?！巴唤】怠焙汀氨┞督M”等整體健康框架以及組學技術為環境暴露及其影響提供了多維視角。通過將這些創新方法結合在一起，我們努力在環境管理方面從被動轉向主動。這種模式的轉變對于協調人類進步與保護生態完整性至關重要。這些戰略的集體應用將我們引向一個未來，在這個未來中，環境健康和人類健康不僅能夠保持平衡，而且能夠共同繁榮（圖 1）。通過科學家、政策制定者、行業和社區的共同努力，這樣一個宏偉的未來是可以實現的，他們都致力于環境科學和技術的使命。
圖 1. 在環境健康的創新與警惕之間架起橋梁。該圖說明了處理新興污染物和傳統污染物之間的平衡。它展示了綠色化學、機器學習、同一健康、暴露組和組學在環境科學與技術中的融合。左側描繪了自然環境中的生態友好型實踐，而右側則突出了對人為污染物的研究，強調了一種全面而積極的方法。https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.3c10630
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