追逐“新兴”污染物：环境健康永无止境,Environmental Science & Technology

在不断发展的环境科学和技术领域，对识别和减轻“新兴”污染物的不懈追求对科学家和政策制定者来说都是一项西西弗斯式的任务。作为一名分析化学家和曝光科学家，我的职业生涯与这个永无止境的旅程错综复杂地交织在一起。每一次工业创新都会重新开始，将新型化学物质引入我们的环境，往往会带来不可预见的后果。这一循环虽然对于维护公众和生态健康是必要的，但在科学界提出了一个存在主义问题。这种不懈的追求何时才能结束？我们当前的环境叙事的主要特点是新污染物的出现。这个过程几乎是公式化的。行业引入新物质，通常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，这些化学物质就会成为严格审查的对象。分析化学家进行了一场细致的竞赛，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我们的生态系统中的命运和运输机制。暴露科学家深入研究这些化学物质与生物系统相互作用的潜在途径。与此同时，毒理学家和流行病学家研究了潜在的不利健康影响，为环境工程师和政策科学家制定清除、修复和监管策略铺平了道路。 这个循环证明了我们的科学严谨性和对环境管理的承诺，已经在各种污染物上重复出现，从《寂静的春天》中激发雷切尔·卡森的环保意识的二氯二苯基三氯乙烷到当代令人担忧的问题，如众多的增塑剂、阻燃剂和全氟烷基和多氟烷基物质。我们对新兴污染物的专注追逐常常会无意中忽视了同样重要的问题，即遗留污染物。这些污染物不仅包括痕量金属和多环芳烃等天然存在的化学物质，还包括《斯德哥尔摩公约》认可的一系列持久性有机污染物，如二恶英、多氯联苯和各种农药。这些遗留物质的影响往往因工业时代的大规模生产和技术进步而加剧，其影响是深远而持久的。我们对新兴污染物的关注不应忽视这些遗留物质的重要性，因为它们继续存在并影响生态系统和人类健康。有效地解决这些遗留污染物需要强有力的监管框架，以实施持续的监测和更严格的补救标准。同时，应用绿色化学原理可以通过促进更安全的化学替代品的开发来防止未来遗留问题。这种双重方法确保了管理新的和现有的环境威胁的综合战略。然而，如今新出现的污染物往往会立即引起人们的关注和资源，这可能会分散人们对理解和减轻这些持久环境居民的长期影响的关注。 优先考虑新兴污染物而不是遗留污染物的趋势揭示了我们当前环境管理方法的固有缺陷。当我们急于解决眼前的问题时，我们可能会无意中忽视遗留污染物带来的挥之不去且同样重大的威胁。这种监督可能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是复杂的，而且往往是协同的。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，例如分布、浓度、持久性、生物效应和生态相互作用。因此，有必要采取更全面的方法，承认新兴污染物和遗留污染物之间复杂的相互作用及其对环境和人类健康的累积影响。 （1）为了超越这种追逐新兴污染物的永无休止的循环，我们必须探索和采用创新的方法和框架，以形成积极主动的综合环境保护战略。绿色化学原理提供了一条充满希望的途径。通过在工业流程和产品设计之初就融入环保意识，绿色化学旨在最大限度地减少有害物质的产生和使用。 （2）然而，目前实施绿色化学面临着开发成本高、专业知识和资源缺乏、监管框架不支持以及教育重点不够等挑战。 克服这些障碍需要政府的激励、工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。如果成功，这些努力可以促进向环境更可持续的化学实践的转变。这种积极主动的方法不仅解决了新化学品对环境的影响，而且还具有重塑现有流程、减少总体环境足迹的潜力。另一个变革性方法在于机器学习和人工智能在环境科学中的整合。机器学习模型的预测能力可用于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，可以识别潜在风险并指导开发更安全的替代方案。这种预测模型不仅是缓解工具，也是预防的战略工具，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“令人遗憾的替代”至关重要。现行法规往往缺乏全面的风险评估和生命周期分析，导致一种有毒化学品被另一种替代。为了缓解这一问题，需要进行监管改革，以执行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范此类替代，使化学品创新与环境保护保持一致。 此外，One Health 和 Exposome 等整体健康评估框架的采用为环境风险提供了全面的视角。 (3) “同一个健康”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的世界的多维理解。暴露组涵盖了个人遇到的环境暴露的整体，将这种理解延伸到个人层面，强调了环境相互作用的多样性和动态性质。 (4) 这些框架共同促进了对环境影响更加综合和细致的理解，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之外，进一步加深我们对其整体生物影响的理解的是基因组学、表观基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等组学技术。这些技术为支持环境暴露的生物反应的分子机制提供了前所未有的见解。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。 (5) 这些技术不仅增强了我们对单个污染物的理解，而且还阐明了物质混合物如何相互作用和影响生物系统的更广泛的图景。总之，解决一系列新兴污染物和遗留污染物需要创新战略的强有力融合。 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，有助于防止一种危险化学品替代另一种危险化学品的循环。 One Health 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起来，我们努力在环境管理方面从被动转变为主动。这种范式转变对于使人类进步与保护生态完整性保持一致至关重要。这些策略的集体应用召唤我们走向一个环境和人类健康不仅平衡而且和谐发展的未来（图1）。这样一个雄心勃勃的未来可以通过致力于环境科学和技术使命的科学家、政策制定者、行业和社区的共同努力来实现。图 1. 在环境健康方面架起创新和警惕的桥梁。该图说明了解决新兴污染物和遗留污染物的平衡。它展示了环境科学技术中绿色化学、机器学习、One Health、暴露组和组学的融合。左侧描绘了自然环境中的生态友好实践，右侧则突出了对人为污染物的研究，强调整体和主动的方法。高鹏博士是一位分析化学家和暴露科学家，在环境和生物医学科学方面接受过全面的培训。获得博士学位后。 他从佛罗里达大学获得博士学位后，开始在斯坦福大学医学院作为博士后学者从事人体暴露组项目。目前，他担任匹兹堡大学公共卫生学院环境与职业健康系助理教授。此外，他还在土木与环境工程系担任二级职务，并且是 UPMC Hillman 癌症中心的正式成员。高博士的研究集中在跨学科领域，包括环境化学、分析化学、分子流行病学、毒理学和宏基因组学，旨在将暴露组学与多组学特征相结合，研究暴露组对人类健康的影响，并理解慢性和特发性疾病的根本原因。 。本文参考了其他 5 篇出版物。这篇文章尚未被其他出版物引用。图 1. 在环境健康方面架起创新和警惕的桥梁。该图说明了解决新兴污染物和遗留污染物的平衡。它展示了环境科学技术中绿色化学、机器学习、One Health、暴露组和组学的融合。左侧描绘了自然环境中的生态友好实践，右侧则突出了对人为污染物的研究，强调整体和主动的方法。高鹏博士是一位分析化学家和暴露科学家，在环境和生物医学科学方面接受过全面的培训。获得博士学位后。他从佛罗里达大学获得博士学位后，开始在斯坦福大学医学院作为博士后学者从事人体暴露组项目。 目前，他担任匹兹堡大学公共卫生学院环境与职业健康系助理教授。此外，他还在土木与环境工程系担任二级职务，并且是 UPMC Hillman 癌症中心的正式成员。高博士的研究集中在跨学科领域，包括环境化学、分析化学、分子流行病学、毒理学和宏基因组学，旨在将暴露组学与多组学特征相结合，研究暴露组对人类健康的影响，并理解慢性和特发性疾病的根本原因。 。本文参考了其他 5 篇出版物。

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