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理論

訪談

環境科學喚醒寂靜的春天

記者 李盛明
2018-06-20 09:12:35  來源:光明日報

資料圖片

  春天是萬物生髮的季節,亙古不變。然而有一天,人們突然發現,原本應該在春天發生的事情都變了,鳥兒不再歌唱,大地開始荒蕪,動物們也離奇地死亡,人們感到莫名的恐慌。春天明明應該是生機蓬勃的,怎麼會如此一片死寂?這是1962年,美國海洋生物學家蕾切爾·卡遜在其著名的《寂靜的春天》一書開頭時發出的叩問。

  《寂靜的春天》是一本激起全世界環境保護事業的開山之作,喚起了人們的環境意識。在此之前,環境保護這個詞沒什麼人用,因為那時候大自然還是人類征服的目標,而不是善待的對象。

  半個世紀過去了,時至今日,環保意識和環保理念已經深入人心。每天早上一睜眼就瞄一眼空氣指數是例行功課,藍天白雲和綠水青山都如此難得,因此看到了就忍不住拍照發個朋友圈。

  工業文明突飛猛進,科技水平日新月異。然而,倘若沒有環境科學的同步發展和支撐,很有可能我們的下一個春天,將寂靜無聲。20世紀國際上發生過一系列由持久性有機汙染物引發的環境災難事件,如意大利Seveso化學汙染事件、美國拉布卡納爾鎮汙染事件、日本和中國台灣米糠油事件等。1999年,比利時雞飼料二英類汙染波及全球,造成14億歐元的直接損失,導致比利時政局不穩。

  日前,中科院生態環境中心主任江桂斌院士接受了本報記者的專訪,他從科學家的角度介紹了曆史上發生重大環境災害的深層原因,並介紹了國際上環境科學發展的前沿和未來。

  1.環保問題探源

  記者:目前,人們非常關注生態環境和環保議題,因為我們的一呼一吸、一日三餐都和自然環境發生著緊密的聯繫,如果大自然生病了,人類也會遇到麻煩。那麼,環境保護的問題是從什麼時候突顯的呢?

  江桂斌:在早期的環境研究當中,並沒有把環境汙染跟健康密切地聯繫到一起。因為在全世界範圍內,若干科學研究是分開進行的。環境科學涉及許多具體的科學門類,從化學、生物到物理、醫學,而研究人類健康的有遺傳學、毒理學、病理學、病因學等,研究各種物質對人和生物體的影響。

  人本身就是物質組成的,是碳氫氧氮、微量元素等組成的有機生命體。地球也是碳氫氧氮、重金屬等組成的。在工業還不是特別發達的時候,其實也有環境汙染的問題。環境問題的突顯是與工業生產的持續飛速發展相伴相生的。可以說,環境科學的形成和發展與環境汙染密切相關。

  第二次世界大戰後至20世紀60年代初,發達國家經濟從恢複逐步走向高速發展。當時人們高度關注經濟發展,普遍缺乏環境保護意識,各種環境汙染事件接連發生,造成了一些嚴重的生態問題和健康危害。美國的密西西比河和五大湖曾經汙染到相當嚴重的程度,這些汙染甚至延續到今天。而日本環境汙染的教訓更加深刻,世界上的八大環境災難事件不少都是發生在日本,比如水俁病、米糠油事件等。

  1962年,美國海洋生物學家蕾切爾·卡遜出版了《寂靜的春天》(Silent Spring),書中描述了滴滴涕(DDT)使用對野生動物生殖發育的影響,引發了公眾對環境汙染的關注,將環境保護問題提到了各國政府面前。

  20世紀70年代,各國的環境保護實踐為環境科學學科的形成奠定了重要基礎。為推動國際重大環境前沿性問題的研究,國際科學聯盟理事會1969年成立了環境問題專門委員會,1971年出版了第一部專著《全球環境監測》。1972年6月,聯合國在瑞典斯德哥爾摩召開了113個國家和地區參加的“人類環境會議”,討論了保護全球環境的行動計劃,通過了《人類環境宣言》,成立了聯合國環境規劃署(UNEP),成為人類保護環境的重要裡程碑。

  記者:從20世紀60年代到今天,也就是半個世紀的時間。在我們人類曆史的長河裡,半個世紀並不算長,但是卻開始突出地出現環境汙染問題,這跟我們的化學工業發展到底有什麼關係?

  江桂斌:這不僅跟化學工業的發展有關,和各國社會經濟的快速發展也是密切相關的。20世紀70年代、80年代、90年代是化學品大量使用的年代。美國CAS化學品登記表明,最近幾年化學品登記的增速是每天3.5~4萬種,每年的增長率是20%左右,人類曆史上從來沒有這樣的發展速度。一些化工產品要用到工業上和日程生活中。舉個例子,我們喝的飲料顏色好、口感好,能保鮮。而自己榨的果汁,很快就出現沉澱了,可是飲料果汁為什麼不沉澱?為什麼有很好的口感和顏色,還能長期保存呢?這是不少食品添加劑的功效。很多新的化學品出現和使用,其中有一些可能對健康有影響,但是究竟有什麼影響我們還並不太清楚。現在化學品生產的速度這麼快,對它的風險評估是嚴重缺失的,幾乎是沒有的。

  2.化學品與副作用

    記者:人類幾千年的曆史中,從自然界獲取一些類似現在工業產品功效的東西是很多的。比如,人類很早就會用大自然中的皂角來做肥皂洗滌了。如果那個時候做的東西沒有對環境造成那麼大的汙染,那麼為什麼我們現在的化學工業品卻會對大自然有影響,不能在自然中自然地分解掉呢?

  江桂斌:因為最近的100年特別是最近的50年,全球的社會經濟在高速發展。工業的發展離不開化學物質。人類要追求美好的生活,也離不開這些東西。現在提倡綠色化工,理念就是要減少對環境的影響,節約能源,低碳排放,實現多贏。

  記者:現在人類能夠做出這麼多種類新的化學物質,是得益於哪個方面的發展呢?

    江桂斌:得益於社會整體科技水平的發展。過去做化學實驗需要很長時間,現在有了計算機輔助等手段,化學產品設計和實驗的速度比以前就快了很多。化工生產周期短得多,產量高得多,不久以後還會更快,但目前也是非常快的時期。

  人類社會發展到這個階段,因為社會有需求,大家就想盡辦法來做新功能的材料,畢竟新材料有新的特點和功效。特別是新藥合成的快速發展,解決了很多疾病治療的社會需求。但是,我們在考慮這些材料的功效的時候,並沒有同時考慮一些產品可能對健康和環境造成的長期影響,也來不及通過完備的毒理學評價與篩選。事實上,各國對於化工產品是有評估程序的,但是這種評估還存在不少缺陷。

  記者:我們設計生產出來一個新東西,在使用過程中才發現它有危害,這在曆史中也很常見。中國以前有“香藥同源”一說,用香之後發現這個香料比如麝香、藿香其實還有藥用。新材料、新化學物質的發展跟這個也有類似之處嗎?

  江桂斌:從毒理學上來講,毒性是相對的,沒有絕對無毒的東西。若干藥品其毒性也是明顯的,雖然能治療疾病,有時也會帶來毒副作用,有些中藥也具有這樣的特點。

  記者:有毒副作用本身是很正常的,關鍵在於我們怎樣面對它。發現一個材料或化學品有毒副作用,有兩個途徑解決這個問題:第一是找到替代產品,用副作用更小的新產品;第二是通過其他手段把副作用消除掉,這是兩個思路。

  江桂斌:替代產品有時候是沒有選擇的選擇。由於研究和基礎工作的不充分,很有可能,替代產品比原來某些被替代的產品表現出不同的毒性。毒性本身就很複雜,有很多的層面與表現方式,比如發育毒性、神經毒性、生殖毒性等。《斯德哥爾摩公約》禁用了艾氏劑、狄氏劑、異狄氏劑、氯丹、七氯、毒殺芬、滅蟻靈、六氯苯、多氯聯苯等,對DDT的生產和使用進行了限制(只允許部分地區用於抗瘧疾),但是並沒有指明替代物。最著名的合成農藥和殺蟲劑DDT為20世紀上半葉防止農業病蟲害,減輕瘧疾、傷寒等蚊蠅傳播的疾病危害起到了不小的作用。瑞士化學家保羅·米勒還因為對DDT的發現和使用而得了1948年的諾貝爾生理學和醫學獎。後來,人們發現DDT的很多毒性,因此在全世界範圍內禁用了。

  3.環境科學前沿

  記者:20世紀發生的很多關於化學品汙染引發的災難事件,有沒有什麼共同特徵?

  江桂斌:涉及這些災難的很多汙染都來自於持久性有機汙染物(persistent organic pollutants,POPs)。我們在農業中使用的大量有機類農藥都屬於此類。持久性有機汙染物是指在環境中難降解(滯留時間長)、高脂溶性(水溶性很低),可以在食物鏈中累積放大,能夠通過蒸發—冷凝、大氣和水等的輸送而影響到區域和全球環境的一類半揮發性且毒性極大的汙染物。POPs所引起的汙染問題是影響全球與人類健康的重大環境問題,其科學研究的難度與深度,以及汙染的嚴重性、複雜性和長期性遠遠超過常規汙染物。

   記者:所有毒性的東西最後都可能聚集在我們身體裡面,怎麼就消失不了呢?

  江桂斌:有的是可以代謝的,有的是長期存在的,要看賦存在哪個器官裡。在人和生物體內,像肝臟、腎臟就在不停地代謝。

  記者:您作為科學家參與涉及環境議題的國際談判。在您看來,是什麼讓不同國家的人坐在一起來討論環境問題,進行利益博弈呢?

  江桂斌:涉及環護和人類健康的問題是全球性的問題。像剛才提到的POPs,它最大的特點是遷移。它可以隨著大氣的運動在世界穿梭。比如,在某些地區發生的POPs泄漏事件,可能很快在幾個月之內就到南極、北極去了。這些物質的特點是在高海拔的地方跟冷的地方會沉澱下來,留在那裡。所以,無論哪個國家發生的POPs汙染事件,影響到的可能都不是一個國家。另外,還有一種傳輸的途徑就是通過食物鏈。我們現在面臨的環境問題,包括二氧化碳減排的問題都是全局性的,一個國家自己無法獨善其身。

  記者:雖然是維護共同的長遠利益,但是國際談判還是會有不少分歧吧?

  江桂斌:要限制一種產品的生產,可能就意味著有人失業。不過整體上,大家還是比較尊重科學事實的,《斯德哥爾摩公約》開展得比較有成效,而且還在不斷地增加一些汙染物的禁用。另外,許多限制的汙染物其實也不是大宗工業產品。像溴代阻燃劑等這樣的化工產品產量也不是很高的。科學研究的目標是要提供科學證據,把科學事實說明,才能維護國家的利益,模模糊糊是不行的。中國在涉及環境的國際公約方面持積極態度,我覺得這也是中國作為一個負責任大國的體現。

  記者:您覺得環境科學的前沿在什麼地方?

  江桂斌:實際上前沿的事情在很多學科是類似的。對環境科學來講,第一是要有快速準確測定汙染物質的平台和分析方法及技術,要知道汙染到了一個什麼樣的程度,這個汙染物在環境中是怎麼變化轉化的。第二,在這個過程中,汙染物對生物有什麼影響,對人的健康有什麼影響。第三,我們已有什麼樣的技術,需要研發什麼樣的技術來控制它。

  隨著各傳統和新興學科同環境科學的交叉融合,全球環境科學進入到飛速發展的新階段。研究內容、方法、對象和學科框架基本成熟,並在大氣對流層自由基化學、氣溶膠和礦物質表面等的多相化學反應、重金屬的形態及轉化過程、水的環境質量標準、有機汙染物的降解與分子轉化、湖泊富營養化機理、汙染物的界面過程、多介質複合汙染的過程機理、分子毒理學、內分泌幹擾物、汙染物的結構-活性關係、汙染物的原位修複等研究領域取得重要突破,形成了比較完整的學科體系。

  (本報記者 李盛明) 

編輯:張葦檸

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