“全球蒸餾”揭秘：持久性有機(jī)污染物為何在兩極地區(qū)大量存在？

1962年出版的《寂靜的春天》一書描述了以 DDT為首的農(nóng)藥對環(huán)境的危害。類似DDT的物質(zhì)又被稱為持久性有機(jī)污染物（Persistent Organic Pollutants, 以下簡稱POPs），是指能抗光學(xué)、化學(xué)和生物降解的自然或人為合成的有機(jī)化合物，具有高毒性、高生物富集性、持久性以及遠(yuǎn)距離遷移性等特點[1]。此后，越來越多的研究進(jìn)一步證實了POPs的危害，促使各國政府最終禁止使用這類農(nóng)藥。然而，它們的殘留物對環(huán)境的影響可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人類預(yù)期。

一系列研究證明了POPs在兩極地區(qū)，尤其是北極地區(qū)的大量存在[2-4]。然而，大多數(shù)化學(xué)品在兩極地區(qū)尚未大量使用，為何會在兩極地區(qū)環(huán)境中發(fā)現(xiàn)相對較高濃度的POPs？Wania, F. 和 Mackay, D. 提出了“全球蒸餾”（又稱“蚱蜢效應(yīng)”），以解釋這一現(xiàn)象。

通俗來講，“全球蒸餾”與化學(xué)實驗中的蒸餾原理類似，物質(zhì)在相對較高的溫度下蒸發(fā)，然后蒸氣移動到溫度較低的區(qū)域并在那里凝結(jié)。POPs在全球范圍內(nèi)也出現(xiàn)了類似的現(xiàn)象。POPs通常在人口更為密集的，也是溫度相對更高的中低緯度地區(qū)被釋放到環(huán)境中，其揮發(fā)速率大于沉積速率，使得它們不斷進(jìn)入到大氣中并隨著大氣運(yùn)動不斷遷移。當(dāng)溫度較低時，沉積速率大于揮發(fā)速率，POPs最終在較冷的極地地區(qū)沉積。然而，中緯度地區(qū)溫度季節(jié)性變化明顯，夏季POPs易揮發(fā)和遷移，冬季易沉積，且整體遷移過程時間很長，因此總體遷移呈跳躍式，這也是為什么“全球蒸餾”也被稱為“蚱蜢效應(yīng)”[5-6]。由于北半球人口更多，化學(xué)品使用也更多，因此北極地區(qū)發(fā)現(xiàn)的POPs濃度要遠(yuǎn)高于南極地區(qū)。

圖1 持久性有機(jī)污染物遷移過程（在高緯度和較低溫度下，全球沉積過程比蒸發(fā)更加明顯） 圖源：(Wania, F. & Mackay, D., 1996)

于2004年5月17日生效的《關(guān)于持久性有機(jī)污染物的斯德哥爾摩公約》，淘汰或限制了公約管制POPs名單上的某些危險化學(xué)品的生產(chǎn)和使用。目前的研究表明，在北極地區(qū)，名單上大部分的POPs濃度均呈下降趨勢。然而，六氯苯（主要用作拌種殺菌劑）作為 2004 年《斯德哥爾摩公約》最初列出的 12 種持久性有機(jī)污染物之一，顯示出穩(wěn)定或呈增長趨勢。甲氧滴滴涕（主要用作有機(jī)氯殺蟲劑）、全氟己烷（主要用作工業(yè)溶劑、清洗劑）等新興北極關(guān)注化學(xué)品表現(xiàn)出穩(wěn)定或呈增長趨勢[3]。

參考文獻(xiàn)：

[1]Alharbi, O.M.L. et al. (2018) ‘Health and environmental effects of persistent organic pollutants’, Journal of Molecular Liquids, 263, pp. 442–453.

https://doi.org/10.1016/j.molliq.2018.05.029.

[2]Rigét, F., Bignert, A., Braune, B., Stow, J., & Wilson, S. (2010). Temporal trends of legacy POPs in Arctic biota, an update. Science of the total environment, 408(15), 2874-2884.

[3]Wong, F., Hung, H., Dryfhout-Clark, H., Aas, W., Bohlin-Nizzetto, P., Breivik, K., ... & Wilson, S. (2021). Time trends of persistent organic pollutants (POPs) and Chemicals of Emerging Arctic Concern (CEAC) in Arctic air from 25 years of monitoring. Science of The Total Environment, 775, 145109.

[4]Vorkamp, K., Carlsson, P., Corsolini, S., de Wit, C. A., Dietz, R., Gribble, M. O., ... & Muir, D. C. (2022). Influences of climate change on long-term time series of persistent organic pollutants (POPs) in Arctic and Antarctic biota. Environmental Science: Processes & Impacts, 24(10), 1643-1660.

[5]Wania, F., & Mackay, D. (1993). Global fractionation and cold condensation of low volatility organochlorine compounds in polar regions. Ambio, 10-18.

[6]Wania, F., & Mackay, D. (1996). Peer reviewed: tracking the distribution of persistent organic pollutants. Environmental science & technology, 30(9), 390A-396A.

文/Kong 審/趙玉萍 編/angel