清华大学余刚研究团队：中国地表水中优先控制新兴有机污染物的筛选
引言：近20年来，新兴有机污染物（EOC）在水环境中的污染现状和潜在危害引起了人们的广泛关注。由于EOC的种类多、数量大，监测项目、治理措施和法律法规应重点关注对生态系统和人体健康产生重要影响的污染物。在本研究中，清华大学余刚研究团队提出了一种基于危害指数和暴露指数的多标准筛选方法，用于对我国地表水检出的405种未管控的新兴污染物进行优先筛选。对污染物的危害效应、暴露潜力、生态风险和人体健康风险进行定量分析和初步筛选。危害指数为污染物持久性、生物累积性、生态毒性和人体健康危害的综合效应。同样，暴露指数为检出浓度和检出频率的综合函数。根据危害指数和暴露指数标准化值的乘积，对通过初步筛选的123种污染物进行优先指数排序。根据排序结果，11种污染物被列为最高优先等级，37种污染物被列为高优先等级。通过比较优先指数与暴露指数、危害指数、生态风险、人体健康风险的排序结果，发现优先指数可以有效地整合单个指标的排序结果。根据暴露数据和危害数据的可获得性，划分了4种不确定类别，并针对4种不确定类别提出不同的应对措施：①对不确定类别1中的污染物进行常规监测，制定环境质量标准和管控策略；②对不确定类别2中的污染物增加环境监测项目；③不对确定类别3中的污染物增加危害评估；④对不确定类别4中的污染物增加环境监测和危害评估。总体上，本研究提出了我国地表水中应优先控制的20种新兴污染物名录建议，该名录为我国地表水中EOC的监测、控制、评价和管理提供了必要的信息。
新兴有机污染物（EOC），包括药物和个人护理品（PPCP）、内分泌干扰物、阻燃剂、全氟或多氟烷基化合物（PFAS）、农药等，对水环境的影响日益突出，成为备受关注的一类污染物。然而，大多数新兴污染物尚未受到法规规范。它们是工农业生产和日常生活中的必需物质，可通过污水处理厂出水、垃圾渗滤液、畜禽养殖废水和农田地表径流等途径进入水环境。由于人类持续消费和使用，现有污水处理技术去除率低，其在各类水体中被普遍检出，浓度通常为10‒9~10‒6 g·L‒1。一些EOC即使在10‒9 g·L‒1水平也具有潜在的生态风险和人体健康风险。例如，烷基酚表面活性剂、双酚类化合物、邻苯二甲酸酯增塑剂、激素、农药和PFAS等被公认为潜在的内分泌干扰物。
由于水环境中有机污染物数量巨大，有必要确定重点管控对象，将有限的监测资源用于获取与生态系统和人体健康风险息息相关的数据。因此，各国和组织先后开展了优先污染物筛选和排序研究，美国环境保护署（EPA）于1977年提出了129种水环境优先污染物用于水环境监测和控制，并于1998年提出了“饮用水化学候选污染物清单”（CCL），以识别饮用水中未管控的污染物，作为进一步管控的依据，该清单每五年更新一次，最新版本为CCL4。
《欧盟水框架指令》（2013/39/EU指令）规定了45种优先控制污染物的地表水环境质量标准，并于2015年建立了候选物质清单（2015/485/EU指令），该清单于2018年更新（2018/840/EU指令）。由于数据不足，新兴污染物往往被排除在传统的优先排序方案之外，为了解决这一问题，NORMAN组织（欧洲委员会资助的EOC科学研究与政策管理的接口组织）根据新兴污染物环境监测和毒性数据的可利用性，基于决策树将污染物分为六大类别，利用风险评估指标分别筛选各类别的优先污染物。类似地，我国环境保护部于2017年发布了《优先控制化学品名录（第一批）》，该名录涵盖了22种具有危险和持久性化学品，包括17种有机污染物和5种重金属。然而，目前的优先污染物名录主要针对常规污染物，对新兴污染物的关注十分有限。
因此，在本研究中，清华大学余刚研究团队旨在建立一种多标准筛选方法，既能解决现有优先筛选方法的局限性，又能筛选出中国地表水中优先EOC（图1）。因此，以EOC的检出浓度、检出频率、持久性、生物累积性、生态毒性和人体健康效应为筛选指标，采用多变量分析方法确定各标准的相对重要性，根据优先级分析和可用数据数量分析，划分污染物的优先等级和不确定性类别。本研究首次利用我国地表水的监测浓度对多类EOC（如阻燃剂、激素、PPCP、农药、酚类化合物、PFAS、增塑剂、甜味剂）进行优先排序。
图1. 基于暴露标准和危害标准对EOC优先排序的多标准分析方法流程图。PC：主成分；EP：暴露指数；RQeco：生态风险商；RQhum：人体健康风险商。Groups I~IV：最高、高、中、低优先等级；Category 1：具有充足的浓度和毒性数据的污染物；Category 2：缺乏浓度数据的污染物；Category 3：缺乏生态或人体健康效应数据的污染物；Category 4：浓度和毒性数据均缺乏的污染物。
本研究提出了一种基于环境危害指数和暴露指数的多标准筛选方法，对我国水环境检出的405种新兴污染物进行优先筛选。通过暴露指数、危害指数和风险商对候选污染物进行初步筛选，并根据优先指数对通过筛选的污染物进行排序。多变量分析方法可以有效地表征污染物的潜在危害，PFAS和激素的危害指数较高，甜味剂和增塑剂的危害指数最低。暴露分析表明甜味剂和增塑剂暴露指数较高，PFAS和激素的暴露指数最低。风险评估结果表明，6种污染物具有潜在人体健康风险，94种污染物具有潜在生态风险，其中，17α-乙炔雌二醇、乙拌磷、雌三醇和雌酮4种污染物对生态系统和人体健康均具有潜在风险。
根据优先指数排序得到11种最高优先级物质和37种高优先级物质。总体上，激素、农药、PFAS和药物在优先等级I和II中占比高，被视为优先类别（表1）。通过对不同优先排序方法的比较，发现优先指数可以较好地整合各单项标准识别出的优先污染物，并证实具有良好的相关性。根据环境浓度数据和毒性数据的可获得性，划分了4个不确定性类别，最终建议将优先等级I/不确定类别1和优先等级II/不确定类别1中的20种EOC列入优先控制名录。针对不确定性类别2、3和4中的EOC，建议分别加强监测活动、危害评估、环境监测和毒性评估。
表1 优先等级I~IV中的污染物不确定类别。
