科技公园——访厦门大学环境与生态学院王新红教授
文/胡月
近年来，随着全球工业化和城市化的快速发展，大量污染物特别是备受各国政府和民众关注的微塑料、新型持久性有机污染物以及药物和个人护理品等新污染物进入河口、近海，对生态环境安全和人体健康产生了巨大影响。
“河口地带位于河流与海洋的交汇处，是一个功能多且复杂的生态系统，是对全球变化响应最为敏感的地带。河口、近海地区接收了大量陆源污染物，是水污染严重的区域之一。”厦门大学环境与生态学院王新红认为，河口、近海地区影响因素复杂，污染物在该地区迁移传输变化剧烈，并受到多种因素调控，“目前，对河口、近海环境不同类型的新污染物的分布和迁移、在海洋生物营养级中的富集和放大等方面还存在研究空白，加强研究新污染物在河口、近海环境的输运变动机制和人类活动产生的生态环境影响，可为新污染物治理和统筹陆海环境保护提供科学依据。”
新污染物的来源复杂多样
研究发现，新污染物由于具有不同的用途而存在来源差异，并且可以通过生活、工农业和医院废水排放、垃圾填埋场渗滤液、农业径流和降雨进入水生系统。在河口、近海环境中新污染物会通过多点源或者非点源的方式进入到环境中，了解新污染物的来源是研究新污染物环境行为和对其进行治理的关键。
王新红介绍说，新污染物中的全/多氟化合物(PFAS)广泛应用于电镀材料、纺织品、消防泡沫、防水防污剂和不粘锅涂料等，因此其在工业发达的地区污染水平较高;内分泌干扰物(雌激素等)和微塑料的污染也多来自于工业、生产制造区域和农业发达的地区;而抗生素作为医疗用品和农业畜牧业养殖所使用的药品，河口、近海环境中的抗生素主要来源于医院和制药厂等医疗区、住宅区和养殖区域的排放。
“河口、近海环境中新污染物的来源分布与新污染物的生产和使用情况密切相关，由于河口到近海环境中水流的稀释效应，我们发现河流河口靠近污染源的位置的污染物浓度比海洋环境高。”王新红告诉记者。
实际上，大部分来自工业、医院和家用排放污水都会经过排水网络进入污水处理厂，少部分未经处理的生活和工业污水直接排放进入水体并通过河网进入河口、近海环境中。虽然污水处理场会通过生物膜反应器、纳米技术和高级氧化技术去除污水中抗生素、PFAS和雌激素等新污染物，但由于技术限制导致小粒径微塑料等污染物无法彻底去除，使其在污水处理厂附近富集并大量检出。“因此，污水处理厂被认为是水生环境中新污染物的排放源之一。”王新红认为，除此之外，河口、近海环境中新污染物的来源还包括大气沉降、降雨和洪水等。
河口新污染物有待深入研究
全球不同河口、近海地带新污染物的污染水平受人为活动影响存在很大差异。王新红给记者举例说，比如，我国珠江和长江上游多以发展塑料加工和电子通讯设备生产等不同工业活动为主，且年径流总量高。其中珠江年径流总量为3492亿立方米，亚洲第一大河流长江，年径流总量高达9051亿立方米，平均输沙量为4.33亿吨，“这导致珠江口和长江口中新污染物的浓度处于较高水平。”
“可是在我国中部区域多以工农业为主，因此黄河口和长江口抗生素和内分泌干扰物的污染水平较高。”
王新红说，国外河流河口的污染情况也有类似情况。“比如，欧洲莱茵河沿岸平原区农业发达，与工业较为发达且河流支流水系发达的密西西比河相比，主要以抗生素污染为主;而南非的奥兰治河及其主要支流瓦尔河主要以牧业为主，且上游人口和沿岸城市数目极少，因此该地区新污染物处于较低水平。”
王新红进一步提出，针对新污染物的调查研究，尤其是微塑料，在采样和分析方法上存在统一的问题，导致同一海域微塑料的污染数据存在差异，也使不同海域微塑料污染状况较难进行比较。另外，很多近海和开阔大洋中新污染物的分布和污染水平还未见报道。“因此，我们呼吁对不同类型新污染物从河口到近海环境中的分布和迁移特征还需深入研究。”
迁移过程复杂受多因素影响
新污染物在河口、近海环境的迁移传输过程复杂，受河流径流量、水环境条件、河流动力学和气象因素等的综合影响。
王新红向记者具体介绍道，首先，不同河流每年的入海径流量存在差异，导致河流向近海传输污染物的负荷也有所不同。通常微塑料通过河流排放入海的量比较大，据估计全球1000多条河流微塑料排放量占全球年排放量的80%，并且小型城市河流贡献量更大。内分泌干扰物和抗生素在河口、近海的迁移也会受到相应的影响。大量的抗生素负荷会从河流上游向下游累积并排放入海，“已有研究报道，我国海河和永定新河流入渤海湾的抗生素年均投入量为5吨，而珠三角地区每年向邻近海域的内分泌干扰物通量超过500吨。”
其次，河流的水体温度、pH和离子强度等，也会影响新污染物在河口、近海地区的迁移传输。如微塑料的表面电荷和空间斥力随着水体物理化学性质而发生变化，从而影响微塑料和其他颗粒物以及污染物的团聚作用，也就影响了微塑料的迁移行为。
另外，河流的潮汐涨落和潮汐循环、混合和分层的变化都会改变河口向近海微塑料的输送过程，潮汐变化还会改变河口不同粒径微塑料的组成，也会影响PFAS迁移传输的动力学过程以及抗生素和内分泌干扰物在河口、近海的空间传输行为。
王新红说，洋流和一些气象因素，如风力和风向也是新污染物从近岸到开阔海域长距离运输的主要驱动因素之一，“在海洋洋流、大面积的风力影响下，微塑料和化学污染物到达海洋后可以迅速和广泛地分散，并从源头开始进行远距离传输。洋流会将近岸河口的污染物向远处输送，影响微塑料和PFAS在边缘海的分布，甚至会使这些新污染物参与全球传输。对微塑料空间迁移而言，除了风驱动的洋流变动，风本身也可以直接影响塑料在海面上漂浮的轨迹和速度。”
此外，王新红还认为由全球气候变化所导致的干旱、洪水和水温变化等极端环境事件，对新污染物的赋存和迁移转化产生重要影响。如在干旱时期，污染物集中在河流，而在洪水期间，会导致沉积物中颗粒物或微塑料的再悬浮而使污染物重新释放，加剧河口污染程度。
“新污染物在河口、近海水生生态系统中的环境行为和生物累积受到多种复杂因素的综合影响，包括环境条件，如温度和降水;污染物的物理化学性质，如疏水性和密度等。气候变化也会同时改变上述影响因素，从而影响污染物在环境中的迁移行为，改变污染物在食物网中的积累。”对此，王新红呼吁还要加强全球变化对新污染物在河口、近海的迁移运输等环境行为的研究。
新污染物已进入生态食物链
随着近海生态系统的污染情况日趋严重，水生生物会不断吸收并富集环境中的新污染物。王新红告诉记者，已在不同水生生物，包括浮游植物、浮游动物、鱼类和其他大型海洋哺乳动物等生物体内检测到PFAS、抗生素、内分泌干扰物和微塑料的存在。新污染物在水环境中的持久性残留可对水生生物产生多种毒性效应，引起氧化应激、DNA损伤、免疫干扰和生殖障碍等负面作用，从而对生物体、后代和种群造成不利影响。
王新红解释道，比如工业化学品、塑料添加剂、农药类和雌激素类等均具有内分泌干扰效应。另外，抗生素作为一类被广泛应用的抗菌药物，被证实可对非靶标生物产生一系列如死亡率增加、氧化损伤、神经毒性和肠道稳态干扰等负面效应，并且能够产生耐药性。对公共健康、食品和饮用水安全构成威胁。”
还有，微塑料作为一种微小颗粒，可以与其他化学污染物“合为一体”，当其被摄入至生物体内，其化学添加成分和吸附的污染物就有可能被解吸到生物体内而产生不良影响。但由于塑料聚合物类型、大小、吸附的环境化学物质和表面生物膜等的多样性，目前微塑料对生物毒性的定量分析、作用机制等方面仍存在较大的研究空白。
近年来随着工业化进程的加快，新污染物在全球范围内的检出已引发众多关注，各个国家也对新污染物进行了相应的污染现状调查、毒性和风险评价以及污染控制修复研究。我国也将新污染物治理纳入“十四五”规划和2035年远景目标。王新红认为，进一步加强研究近海水生生态系统中新污染物产生的不良生态效应和风险，必将为我国乃至全球海洋污染防治和海洋经济的健康发展提供科学依据。
