|
新污染物是指新近发现或被关注,对生态环境或人体健康存在风险,尚未纳入管理或者现有管理措施不足以有效防控其风险的污染物。新污染物多具有生物毒性、环境持久性、生物累积性等特征,在环境中即使浓度较低,也可能具有显著的环境与健康风险,其危害具有潜在性和隐蔽性。新污染物监测是新污染物生态风险评估和防控的基础。我国流域水环境新污染物监测普遍存在监测对象不清楚、源汇机制不明确、共性关键监测技术缺乏等问题。开展重点流域新污染数据库建设,新污染物智能监测新方法和新技术研发,建立流域水环境新污染物迁移转化生态风险指标体系,对我国水生态环境监测网络建设十分重要。
本文将从以下三个方面来介绍我国新污染物监测技术研究的主要内容、进展和展望:
新污染物诊断技术
新污染物赋存状况及迁移转化机理研究
新污染物的生态风险评价方法与技术研究
新污染物诊断技术是指能够快速、准确、灵敏地检测和鉴定环境介质中的新污染物的技术。目前,国际上尚未就新污染物的分类达成共识,但通常可以分为内分泌干扰物(EDCs)、药品与个人护理用品(PPCPs)、全氟化合物(PFCs)、溴代阻燃剂(BRPs)、饮用水消毒副产物(DBPs)、纳米材料、微塑料等。这些新型污染物一般化学结构稳定,在环境中不易降解,且会借助于食物链不断富集,因此会对生态系统及人体健康造成严重威胁。
为了有效地监测和管理这些新型污染物,需要开发高效的诊断技术。目前,常用的诊断技术主要包括以下几种:
基于高分辨质谱的靶向/非靶向筛查和准定量技术。这种技术利用高分辨质谱仪(如液相色谱-串联质谱仪、气相色谱-串联质谱仪等)对环境样品进行分析,根据目标化合物的保留时间、精确质量、碎片离子等信息进行靶向筛查和定量分析,或者根据未知化合物的精确质量、同位素分布、元素组成等信息进行非靶向筛查和准定量分析。这种技术具有灵敏度高、选择性强、覆盖范围广等优点,能够同时检测多种新型污染物,是目前最先进的诊断技术之一。
基于光谱学的快速在线检测技术。这种技术利用光谱仪(如紫外-可见光谱仪、红外光谱仪、荧光光谱仪等)对环境样品进行分析,根据目标化合物的吸收、发射或散射等光学特性进行快速在线检测。这种技术具有操作简便、响应迅速、成本低廉等优点,能够实现对新型污染物的实时监测,是目前最便捷的诊断技术之一。
我国在新污染物诊断技术方面也取得了一定的进展。2021年,生态环境部启动了新污染物监测试点工作,开展了抗生素、内分泌干扰物等新污染物的监测技术方法研究和基于高分辨质谱的靶向/非靶向筛查和准定量技术研究,并在部分试点地区开展全流程技术验证。此外,我国还在开展基于光谱学的快速在线检测技术研究,如利用拉曼光谱仪检测水中的微塑料,利用荧光光谱仪检测水中的药品与个人护理用品等。
新污染物赋存状况及迁移转化机理研究是指探究新污染物在环境介质中的分布特征、迁移途径、转化过程和影响因素的研究。这方面的研究对于揭示新污染物的环境行为和风险机制,为新污染物的源头控制和终端治理提供科学依据具有重要意义。
目前,我国已经开展了一些新污染物赋存状况及迁移转化机理研究,主要包括以下几个方面:
新污染物在水环境中的赋存状况及迁移转化机理研究。这方面的研究主要关注新污染物在地表水、地下水、饮用水等水环境中的分布规律、迁移路径、归趋过程和影响因素,以及新污染物在水处理过程中的去除效率和转化产物等。例如,有研究发现,我国长江流域地表水中全氟化合物(PFCs)和溴代阻燃剂(BRPs)的浓度呈现出明显的空间差异性和季节变化性;有研究发现,我国华北平原地下水中抗生素和内分泌干扰物(EDCs)的浓度受到地下水类型、季节变化、土地利用类型等因素的影响。
新污染物在土壤和沉积物中的赋存状况及迁移转化机理研究。这方面的研究主要关注新污染物在土壤和沉积物中的分布特征、迁移途径、转化过程和影响因素,以及新污染物在土壤和沉积物中的生物富集和降解转化等。例如,有研究发现,我国珠江和长江流域的水体沉积物中检出了全氟化合物(PFCAs)、药品与个人护理用品(PPCPs)等新污染物的存在,这些污染物能够在水生生物体内进一步富集;有研究发现,我国典型场地土壤中重金属和有机污染物的微界面过程受到微生物、热传质以及绿色高效氧化还原材料的调控作用,影响了污染物的扩散迁移、吸附-解吸、溶解-沉淀、氧化还原、微生物转化等过程与机理。
新污染物的生态风险评价方法与技术研究是指建立新污染物从污染源到环境介质中的源汇关系模型,开展新污染物的暴露评估、效应评估和风险特征分析,为环境管理提供支撑作用的研究。这方面的研究对于揭示新污染物对环境和人体健康的潜在危害,为制定合理的环境标准和管理措施提供科学依据具有重要意义。
目前,我国已经开展了一些新污染物的生态风险评价方法与技术研究,主要包括以下几个方面:
新污染物源汇关系模型研究。这方面的研究主要利用数值模拟、统计分析、同位素示踪等方法,建立新污染物从生产消费到排放到环境介质中的源汇关系模型,分析新污染物的排放量、排放特征、排放路径等信息,为新污染物的源头控制提供依据。例如,有研究利用多元回归分析方法,建立了我国全氟化合物(PFCs)排放量与社会经济指标之间的相关模型,估算了我国2000-2016年间PFCs的排放量,并预测了2020年和2030年的排放量;有研究利用稳定同位素技术,建立了我国珠江流域抗生素来源识别与归趋分析模型,揭示了抗生素在珠江流域水体中的来源分布和归趋规律。
新污染物暴露评估方法与技术研究。这方面的研究主要利用采样分析、监测数据、暴露模型等方法,评估新污染物在环境介质中的浓度水平、暴露途径、暴露剂量等信息,为新污染物的效应评估提供依据。例如,有研究利用采样分析方法,评估了我国长江流域地表水中溴代阻燃剂(BRPs)的浓度水平和时空分布特征;有研究利用监测数据和暴露模型,评估了我国饮用水消毒副产物(DBPs)的暴露水平和暴露风险。
新污染物效应评估方法与技术研究。这方面的研究主要利用毒理学、生态学、遗传学等方法,评估新污染物对环境和人体健康的毒性效应、生态效应、遗传效应等信息,为新污染物的风险特征分析提供依据。例如,有研究利用毒理学方法,评估了我国环境介质中全氟化合物(PFCs)对人体内分泌系统、免疫系统、肝脏功能等的毒性效应;有研究利用生态学方法,评估了我国环境介质中药品与个人护理用品(PPCPs)对水生生物的生态效应;有研究利用遗传学方法,评估了我国环境介质中微塑料对水生生物的遗传效应。
新污染物风险特征分析方法与技术研究。这方面的研究主要利用风险评价模型、风险管理框架、风险沟通策略等方法,分析新污染物的风险水平、风险来源、风险影响等信息,为新污染物的风险管理提供依据。例如,有研究利用风险评价模型,分析了我国环境介质中内分泌干扰物(EDCs)对人体健康的慢性风险水平;有研究利用风险管理框架,提出了我国新污染物治理行动方案,包括源头控制、过程减排、末端治理等措施。
新污染物在土壤和海洋中的赋存状况及迁移转化机理研究。这方面的研究主要关注新污染物在农田土壤、工业场地土壤、海洋水体和沉积物等介质中的分布特征、迁移途径、转化过程和影响因素,以及新污染物在土壤修复和海洋治理过程中的去除效率和转化产物等。例如,有研究发现,我国农田土壤中抗生素和全氟化合物(PFCs)的浓度受到施肥、灌溉、作物种植等因素的影响;有研究发现,我国工业场地土壤中重金属和有机污染物的迁移转化受到工程覆盖、垂直阻隔、工程防渗等风险管控措施的影响;有研究发现,我国海洋水体和沉积物中溴代阻燃剂(BRPs)和微塑料的浓度受到海流、潮汐、风浪等因素的影响。
新污染物的生态风险评价方法与技术研究是指建立科学合理的新污染物生态风险评价指标体系、方法体系和技术体系的研究。这方面的研究对于评估新污染物对环境和生物的潜在危害,为新污染物的监测标准制定、风险管理决策和风险防控措施提供科学依据具有重要意义。
目前,我国已经开展了一些新污染物生态风险评价方法与技术研究,主要包括以下几个方面:
新污染物生态毒理学研究。这方面的研究主要关注新污染物对不同水平(从分子到群落)和不同类型(从微生物到高等动植物)的生物的毒性效应,以及新污染物与其他环境因素(如温度、光照、pH等)或其他污染物(如重金属、有机污染物等)之间的相互作用。例如,有研究发现,内分泌干扰物(EDCs)可以干扰生物内分泌系统,导致生殖发育异常、性别转变等;有研究发现,抗生素可以抑制或促进微生物群落结构和功能的变化,影响水环境自净能力;有研究发现,全氟化合物(PFCs)可以与重金属协同或拮抗地作用于水生动植物,影响其生长、代谢和免疫等。
新污染物环境暴露评估研究。这方面的研究主要关注新污染物在环境介质中的浓度水平、时空分布特征、暴露途径和暴露剂量等,以及新污染物在环境介质中的迁移转化模型和暴露模型等。例如,有研究发现,我国水环境中新污染物的暴露水平与国际水平相当或略高,且存在明显的区域差异和季节变化;有研究发现,我国土壤和海洋中新污染物的暴露水平与国际水平相比较低,但仍需引起关注;有研究发展了基于高分辨质谱的新污染物暴露指纹图谱技术和基于生物标志物的新污染物暴露生物监测技术等。
新污染物生态风险评估方法体系研究。这方面的研究主要关注新污染物生态风险评估的理论框架、方法流程、参数确定、不确定性分析等,以及新污染物生态风险评估的技术规范和标准制定等。例如,有研究建立了基于生态效应和环境暴露的新污染物生态风险评估方法体系,包括问题定义、效应评估、暴露评估、风险表征、风险管理等步骤;有研究制定了基于生态毒理学数据的新污染物预测无效浓度(PNEC)和基于环境监测数据的新污染物预测环境浓度(PEC)的技术规范和标准等。
可以看出,我国新污染物监测技术研究取得了一定的成果,但仍面临着诸多挑战和问题。例如,新污染物种类繁多,监测对象不清晰,监测方法不统一,监测数据不充分;新污染物赋存状况及迁移转化机理不明确,源汇关系不清楚,影响因素复杂多变;新污染物生态风险评价方法与技术不成熟,评价指标体系不完善,评价参数缺乏,评价结果不确定性大等。因此,需要加强新污染物监测技术研究的基础性、前沿性和应用性工作,提高新污染物监测技术的水平和能力,为新污染物的生态风险评估和防控提供科学支撑。
Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )
GMT+8, 2024-11-23 15:07
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- 中国科学报社