中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室江桂斌、张庆华、杨瑞强、王亚韡、傅建捷、史建波、李英明、王璞、刘倩等组成的“三极”持久性有毒污染物研究团队长期系统地开展了南极、北极和青藏高原地区持久性有毒污染物(PTS)的赋存特征、来源解析、演变趋势及其环境与健康效应,为国家履行斯德哥尔摩公约和国际汞公约、维护国家权益提供了重要科学支持,形成了学术水平高、有凝聚力、在国际上具有一定影响力的研究集体。
1999年起,研究团队先后18人次参加了南极、北极科考,主持极地科考项目17项以及多项极地PTS国家自然基金项目。在极地科考工作中,参加成员本着科学创新、开拓进取和服务国家目标的指导思想,精心组织,勇于拼搏,承担的极地科考项目全部圆满完成,取得了突出的研究成果,得到管理部门的好评。
研究团队在国内外较早开始了青藏高原PTS长距离传输及其环境影响研究。2005年起,连续14年40余次赴青藏高原科考。在珠峰、林芝、墨脱及拉萨建立了长期大气PTS样品采集站点26个。2017年江桂斌院士倡导建立了西藏大学-中国科学院生态环境研究中心“高原生态环境与健康”联合实验室。主持青藏高原PTS的国家自然科学基金8项、基金委重大国际合作与交流项目“汞的分子转化与长距离传输机理研究”、国家973项目“持久性有机污染物的环境行为、毒性效应与控制技术原理”及基金委与联合国UNEP合作项目“新型持久性有机污染物的生殖发育毒性机制与筛选方法研究”等。
近年来,研究团队在ES&T等杂志发表三极PTS的环境赋存与分布、演变与分子转化、长距离迁移以及食物链累积等SCI论文60余篇,出版了《极地与高山地区持久性有机物染物的赋存与环境行为》、《汞的分子转化与长距离传输》和《Persistent Organic Pollutants in Asia》等有关三极PTS研究的专著。2017年被国家人力资源社会保障部和国家海洋局授予“中国极地考察先进集体”荣誉称号。
一、率先建立了三极PTS联合观测平台,获得了10余年的科学数据
系统完备的样品采集平台,是开展PTS环境化学行为研究的前提。江桂斌院士作为2009年26次队队员到达长城站时,发现站上实验条件十分简陋,根本无法满足开展基本的大气等样品采集和处理,更无法开展PTS时间演变研究。鉴于这种情况,研究团队决定加快基础实验设施和野外观测平台建设。从26次队张庆华开始,先后在长城站装备了4台大流量大气采样器和2套大气汞采样器,并首次在该地区开展了大气PTS主动样品采集分析工作。同时配备了生物样品冷冻干燥仪、大体积水样富集器等必要的样品前处理设备,基本可以满足PTS研究所需的水、土、气和生物样品的样品前处理需求。由于研究团队仅可进行度夏科考,无法得到极地冬季研究数据,为了获得大气中PTS常年的监测数据,团队和国家海洋环境预报中心合作,开展了全年大气中PTS监测研究。目前该监测活动已经持续8年多,获得了数百份宝贵的样品,部分研究成果已经以论文形式发表,这是国际上针对该地区大气中PTS主动大气数据的首次报导(Atmos. Environ., 2017)。研究团队经过近三年的努力,克服了恶劣天气和复杂地形的限制,在菲尔德斯半岛和阿德利岛区域建设了大气被动样品采集点14个,在北极黄河站所在的新奥尔松和伦敦岛地区建设了7个点位,建成了一个系统的极地PTS监测网,其规模在国际同行中也属先进行列,为提高我国极地科考地位做出了一定的贡献。利用这些监测网络,研究团队率先验证了聚氨酯泡沫(PUF)大气被动采样器在南极地区大气POPs 采样的适用性,解决了大气样品采集难题(Atmos. Environ., 2012)。基于高分辨气相色谱/高分辨质谱(HRGC/HRMS)技术,研究团队在多种极地样品中检测到超痕量水平的手性POPs,发现对映体选择性富集/消耗特征的普遍存在,为探查极地地区POPs 的来源和环境效应提供了重要信息(Sci. Rep. 2015; Atmos. Environ., 2017, 2018)。对南北极生态系统中短链氯化石蜡(SCCPs)长距离传输机制及其在食物链中的传递进行研究,发现SCCPs在长距离传输过程中的分馏现象,并揭示了极地水生食物链SCCPs的生物富集规律,为SCCPs环境风险评估提供重要参考(Environ. Int. 2016;Sci. Total. Environ. 2017)。
研究团队较早开始了青藏高原PTS长距离传输机制研究。张庆华研究员于2005年参加了珠峰科考,在珠峰北坡海拔3600-6500米采集了冰雪、植被和土壤样品,发现PTS污染物随海拔升高存在浓度放大现象,该研究成果(Chemosphere, 2009)已被SCI引用93次。研究团队率先报道了青藏高原环境PTS普遍赋存(Environ. Int. 2007),引起同行关注,论文已被SCI引用104次。研究团队率先揭示了藏东南峡谷通道成为青藏高原POPs的重要传输途径(Environ. Pollut. 2008),并阐明了藏东南POPs的沉降机制 (Environ. Sci. Technol. 2013)。2011年在江桂斌院士的带领下,完成了第三极(珠峰站)设立大气长期采样点的科研部署,随后在西藏林芝、墨脱和拉萨设立大气PTS长期观测站点共26个。利用这些监测网络,首次揭示了青藏高原大气中SCCPs的赋存、时空分布和来源(Environ. Sci. Technol. 2017,Environ. Pollut. 2018)。研究团队较系统报道了青藏高原环境中汞稳定同位素的组成特征(Ecotoxicol. Environ. Saf. 2019),并于2017年在拉萨市、纳木错和色季拉山设置三个采样站点对大气汞同位素开展了持续监测,为青藏高原地区汞的大气传输及来源研究提供关键数据。同年,江桂斌院士倡导建立的西藏大学-中国科学院生态环境研究中心“高原生态环境与健康”联合实验室挂牌成立。实验室定位为立足青藏高原、瞄准世界科学研究前沿、突出区域特色,在西部地区领先、国内知名、世界具有一定影响力的高水平实验平台。研究团队长期坚持青藏高原PTS研究,为青藏高原国家生