大连市化学品风险防控及污染防治技术重点实验室

 “新污染物治理技术研究中心”简介

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团队概况

Ÿ  研究方向：新污染物治理技术、环境计算毒理学、化学品风险预测与控制技术、场地污染修复技术。

Ÿ  团队构成：教授13人、副教授8人、讲师1人、博士后3人，在读博士生50余人。

团队负责人

陈景文，博士、教授，2013年获国家杰出青年科学基金、入选特聘教授，2016年入选国家万人计划科技创新领军人才。教育部环境科学与工程类专业教学指导委员会委员、国务院学位委员会第八届学科评议组成员，期刊“ACS Sustain. Chem. Eng.”副主编，中国毒理学会计算毒理学专业委员会主任。主要从事新污染物治理技术、化学品风险预测与管理、环境计算毒理学、新污染物监测技术研究。

团队骨干

Ÿ  蔡喜运，博士、教授，教育部新世纪优秀人才、国家环境保护专业技术青年拔尖人才，主要从事场地土壤污染修复技术研究。

Ÿ  谢宏彬，博士、教授，辽宁省“兴辽计划”青年拔尖人才，首届“大连市科技之星”，主要从事新污染物大气转化行为研究。

Ÿ  李雪花，博士、教授，国家高层次人才特殊支持计划-青年拔尖人才，从事新污染物高通量筛查分析、健康效应的机器学习建模、风险预测方法研究。

Ÿ  乔显亮，博士、副教授，从事工业园区新污染物监测技术及来源解析研究。

Ÿ  解怀君，博士、副教授，国家“博新计划”入选者，从事新污染物高通量筛查、被动采样技术及风险筛查技术研究。

Ÿ  张   晗，博士，副教授，从事效应导向分析的新污染物筛查研究。

Ÿ  傅志强，博士，副教授，从事新污染物环境转化行为模拟预测及毒理效应的组学解析技术研究。

代表性成果

(1)  化学品风险预测、筛查与控制技术

创建了一系列环境计算毒理学模型，用于化学品环境暴露、危害性参数的模拟预测，发展了基于机器学习的持久性、生物蓄积性、毒性(PBT)化学品智能筛查和预测技术，构建了化学品风险评价与预测的软件平台，支持新污染物的筛查和风险管理。

(2)     新污染物高通量筛查与定量技术

针对新污染物来源广、种类多、分析检测困难等问题，研发了水中新污染物的DGT被动采样技术、单个样品筛查1300余种新污染物的高通量精准定性定量技术。

(3)     化学品土壤污染修复技术及产品

针对石油、农药等污染的土壤，构建了新型环糊精材料、铁基材料等活化过硫酸盐的氧化修复技术；筛选了具有高降解性能、环境适应性的高效石油降解菌，制备了降解菌液制剂，已开展中试验证和应用示范。

代表性研究项目

 代表性论著

Ÿ   陈景文，王中钰，傅志强 著。《环境计算化学与毒理学》(我国首部环境计算毒理学方面专著，国家重点出版物规划项目)，科学出版社，2018年出版。

Ÿ   陈景文，全燮，编著。《环境化学》(普通高等教育“十一五”国家级规划教材、辽宁优秀教材奖)，大连理工大学出版社，2009年出版。

Ÿ  题目：Coupled Dynamic Material Flow, Multimedia Environmental Model, and Ecological Risk Analysis for Chemical Management: A Di(2-ethylhexhyl) Phthalate Case in China. 期刊：Environ. Sci. Technol., 2022, 56 (15), 11006-11016. 建立了耦合动态物质流、多介质环境模型和生态风险评价对污染物进行分析和管理的环境系统工程方法学，量化了我国邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)在1956年至2020年间的流量、存量和释放量，并评价了其生态风险，为健全化学品管理和新污染物治理提供了系统性的解决方案。

Ÿ   题目：Graph Attention Network Model with Defined Applicability Domains for Screening PBT Chemicals. 期刊：Environ. Sci. Technol., 2022, 56 (10), 6774-6785. 筛查具有环境持久性、生物蓄积性、毒性 (PBT)的化学品，是化学品环境管理和新污染物治理的基础。基于图神经网络机器学习算法，构建了PBT化学品智能筛查模型，筛查《中国现有化学物质名录》中的17856种化学品，发现2493种疑似PBT化学品。

Ÿ   题目：Developing QSAR Models with Defined Applicability Domains on PPARγ Binding Affinity Using Large Data Sets and Machine Learning Algorithms. 期刊：Environ. Sci. Technol., 2021, 55(10): 6857-6866. 构建了基于机器学习筛查和预测化学品毒性的模型及应用域表征方法。该研究基于机器学习，构建了化学物质的PPARγ活性的预测和筛查模型。

Ÿ   题目：Prediction Models on pKa and Base-catalyzed Hydrolysis Kinetics of Parabens: Experimental and Quantum Chemical Studies. 期刊：Environ. Sci. Technol., 2021, 55(9): 6022-6031. 引入量子化学计算，创建了通过预测水解速率而预测化学品环境持久性参数的系列预测模型，填补了过去30多年里水解相关的环境持久性预测模型缺失的问题。

Ÿ   题目：Tissue-Specific Accumulation, Biotransformation, and Physiologically Based Toxicokinetic Modeling of Benzotriazole Ultraviolet Stabilizers in Zebrafish (Danio rerio). 期刊：Environ. Sci. Technol., 2021, 55(17), 11874-11884. 构建了可关联新污染物环境暴露浓度与鱼体内暴露浓度的生理毒代动力学模型，可用于预测苯并三唑类紫外线稳定剂(BUVSs)等新污染物在斑马鱼(Danio rerio)体内的分布和富集，支持新污染物风险预测与管理。

Ÿ   题目：Bioaccumulation, Biotransformation, and Multicompartmental Toxicokinetic Model of Antibiotics in Sea Cucumber (Apostichopus japonicus). 期刊：Environ. Sci. Technol., 2020, 54(20), 13175-13185. 创建了我国重要养殖生物海参(Apostichopus japonicus)中抗生素等新污染物的多室毒代动力学模型，可基于环境浓度预测海参体内新污染物的浓度分布，服务于新污染物的健康风险评价，指导海水养殖中抗生素等药物的合理使用。

Ÿ   题目：Development and Evaluation of a Ceramic Diffusive Layer Based DGT Technique for Measuring Organic Micropollutants in Seawaters. 期刊：Environ. Int., 2021, 156, 106653. 发展了海水环境中抗生素、农药、内分泌干扰物等新污染物的DGT被动采样技术，在高盐度及环境扰动情况下可实现新污染物的精准采集，大幅降低新污染物采样的经济、时间和劳力成本，可为海水中新污染物的暴露识别及风险预警提供技术支持。

Ÿ   题目：Formation of Low-Volatile Products and Unexpected High Formaldehyde Yield from the Atmospheric Oxidation of Methylsiloxanes. 期刊：Environ. Sci. Technol. 2020, 54, 7136-7145. 揭示了新污染物甲基硅氧烷通过大气反应可高产率地生成甲醛的分子机制，为甲基硅氧烷这类化学品的环境管理提供科学依据。

Ÿ   题目：Atmospheric Autoxidation of Organophosphate Esters. 期刊：Environ. Sci. Technol. 2022, 56, 6944-6955. 揭示了新污染物有机磷酸酯发生大气自氧化反应生成含磷低挥发性物种的分子机制，为该类新污染物的风险控制提供科学依据。

Ÿ   题目：Screening and Ecological Risk of 1200 Organic Micropollutants in Yangtze Estuary Water. 期刊：Water Res., 2021, 201, 117341. 发展了基于计算毒理学的层级生态风险评价新策略，结合新污染物暴露水平的高通量筛查数据，定量分析了长江口水中1300种新污染物的水平，预测了概率生态风险和复合暴露导致的累积生态风险，为长江水环境中新污染物的生态风险管控提供了基础数据，受邀撰写了资政建议。

Ÿ   题目：Occurrence and Health Risks of Organic Micro-Pollutants and Metals in Groundwater of Chinese Rural Areas. 期刊：Environ. Health Perspect., 2020, 128(10), 107010. 针对健康指导值和毒性阈值缺乏，许多新污染物的健康风险及其不确定性无法定量的难题，发展了计算毒理模型和蒙特卡罗模拟相结合的风险预测方法，快速填补毒性数据缺口，表征风险不确定性，提升了风险预测的科学性。应用于全国166个饮用地下水样品中1300种新污染物的高通量分析、累积致癌和非致癌风险预测，揭示了农村饮用地下水的健康风险。

Ÿ   题目：环境新污染物治理与化学品环境风险防控的系统工程。期刊：科学通报, 2021, 66:1-11。介绍了新污染物的概念、来源和特性，指出化学品管理不当及其环境释放(尤其无组织排放)是新污染物的主要来源。治理新污染物，需要分析化学品在人类社会子系统、新污染物在自然环境子系统中的源-流-汇；揭示化学品和新污染物对人类社会、生态系统、无机环境系统及各层次子系统造成的影响。以物质流分析、生命周期评价、计算毒理学、绿色化学等现代科技手段为核心要素的环境系统工程方法，有助于新污染物治理和化学品风险管理。

Ÿ   题目：面向化学品风险评价的计算(预测)毒理学。期刊：中国科学: 化学, 2016, 46: 222-240。进入21世纪，为快速高效地评价和预测化学品的环境与生态健康风险，环境计算毒理学应需而生，它融合毒理学、计算化学、化学/生物信息学、系统生物学等学科资源，构建数学或计算机模型以实现化学品的环境暴露、危害性与风险性的高效预测和评价，并提升对毒性机制的认识。本综述介绍了环境计算毒理学在辅助化学品风险评价以及剖析毒性机制时常用的策略与模型，并就其在化学品风险管理领域的外延进行了讨论。

代表性专利

Ÿ   一种通过机器学习算法预测化学品致突变性的方法. CN112466399B, 2022.10.21, 授权专利

Ÿ   一种通过建立QSAR模型预测化学品以斑马鱼胚胎为受体的毒性的方法. CN110910970B, 2022.05.13, 授权专利

Ÿ   采用多参数线性自由能关系模型预测有机化合物的辛醇/水分配系数的方法. CN110534163B, 2022.09.06, 授权专利

Ÿ   采用定量结构-活性关系模型预测有机化学品的氯自由基反应速率常数的方法. CN107563133B, 2021.05.04, 授权专利

Ÿ   一种在海水条件下同步固定多种抗生素的吸附膜. CN107445242B, 2020.08.14, 授权专利

Ÿ   一种人运甲状腺素蛋白干扰物虚拟筛选方法. CN106407665B, 2018.10.16, 授权专利

Ÿ   采用逻辑回归方法预测有机化学品生物降解性. CN103345544B, 2016.07.06, 授权专利

Ÿ   化学品多介质数据库查询系统，2019SR0773508, 2019.05.17, 软件著作权

Ÿ   化学品预测毒理学平台(CPTP 2.0)，2022SR0120414, 2021.11.15, 软件著作权

Ÿ   化学品足迹GIS表征工具，2018SR003934, 2017.06.10, 软件著作权

人才培养

团队努力营造勤奋严谨、团结互助、方向交叉、学术民主、共同进步、追求卓越的学术氛围，鼓励研究生的批判性思维和辩证性思维。注重以创新的战略培养人，以高尚的情操塑造人，以丰富的学识引导人，以严谨的学风哺育人，以勤奋的工作带动人，以博大的胸怀爱护人，以和蔼的态度对待人，以乐观的精神熏陶人。注重在承担高水平科研项目中，培育英才；创设社会服务与交流合作机会，培养研究生优秀的综合素质。

      已培养博士52人，毕业硕士180人。优秀毕业生举例：李雪花博士，大连理工大学教授，入选国家青年拔尖人才；王震博士，国家海洋环境监测中心研究员，国家生态环境监测“一流专家”；葛林科博士，陕西科技大学教授，获辽宁省优秀博士学位论文奖、第十三届陕西青年科技奖；王莹博士，国家海洋环境监测中心研究员，“兴辽英才计划”青年拔尖人才；张思玉博士，中科院沈阳应用生态研究所研究员，“兴辽英才计划”青年拔尖人才。2人入选国家博士后创新人才支持计划(2019年，解怀君博士，获资助60万元；2022年，夏德铭博士，获资助63万元)，2人(于棋、申杰文)获评省优秀硕士论文。

• 什么是新污染物？
  

         相对于常规污染物，新污染物可以界定为新近产生或被新近认识的、任何人工合成或自然存在的化学物质或微生物，其环境赋存浓度可引起显著的已知或可疑的毒害作用(包括对人体和生态物种的毒害、对地球系统结构的危害)。

• 新污染物的主要来源

        (1) 合成化学品。即地球上原本不存在或即使存在但含量很少、经人类有意合成或提纯而具有某种功能和商品属性的化学物质。一些化学品因具有持久性、生物累积性和毒性(PBT特性)，进入环境后对人体和生态健康造成危害，就成为了新污染物。如全氟和多氟烷基化合物(PFASs)、多氟醚基磺酸类化合物、阻燃剂类化学品(如溴系阻燃剂、有机磷阻燃剂)、增塑剂类化学品(如双酚A(BPA)及替代品、邻苯二甲酸酯(PAEs))、苯并三唑类紫外线稳定剂、船舶防污涂料中的有机锡等。化学品种类多，大体上可分为工业化学品、农用化学品、药物和个人护理用化学品、产品中的化学品；美国化学文摘社注册的化学物质已达到1.76亿种(2021年初数据，每天约增加8000~10000种，全球市场使用的化学品及其混合物已达35万种。

        (2) 人类活动中无意排放的有毒物质。例如，燃烧和工业生产过程中产生的二噁英、化石燃料不完全燃烧产生的多环芳烃(PAHs)、燃煤释放的汞等重金属。值得指出的是，有些新污染物既来源于化学品，也来源于人类活动的副产物。例如多氯联苯(PCBs)，主要来自于人工合成化学品，但是在一些含氯有机物高温燃烧的场景下也能产生PCBs。环境中的PAHs主要来自于化石燃料和生物质的不完全燃烧,但是为了科研工作和某些特殊目的，PAHs也作为化学品标样被人工合成。

         此外，由于全球气候和生态系统的变化，以及微生物进化的快速进化，原本在冰川、深海等区域的病原菌和病毒可能再释放成为威胁人类健康的新污染物；抗生素的大量使用和一些环境因子的耦合导致抗性基因的增生和传播，也是威胁人类健康的新污染物。这些生物性新污染物，广义上也可归并到人类活动中无意释放的有毒物质之列。

• 新污染物的特点

        新污染物具有异于常规污染物的一些特性：(1) 污染隐蔽。相对传统污染物，新污染物环境浓度低，其危害性未被广泛察觉，所以新污染物往往也是环境中的微量或痕量污染物。

       (2) 环境持久。新污染物在环境中往往不易降解，呈现持久性或者由于持续地向环境释放而呈现一定的环境浓度而表现为“假持久性”。 若不加以管理，其环境浓度会逐年上升，且许多新污染物容易被生物蓄积。

      (3) 来源多样。传统污染物更多是通过人类生产生活设施进行管端排放，便于污染控制；而新污染物往往在产品生命周期的多个阶段，通过多种途径释放(多为无组织释放)到环境中。例如，各种产品中添加的阻燃剂、增塑剂类化学品，在产品的生产、运输、储存、使用和废物处置等过程中，可以通过排放、耗散等多途径进入环境中成为新污染物。

      (4) 危害多样。许多新污染物具有内分泌干扰效应、“三致”作用等毒害效应，其长期低剂量暴露会对生物体造成潜在危害。全球生物多样性的降低，除了气候变化、栖息地丧失等因素，新污染物的污染应该有所贡献。此外, 还有一些新污染物危害地球系统物理结构，最典型的是消耗臭氧层的各种氟氯烷烃类化学物质。

      (5) 种类众多。新污染物主要是各种化学和生物化学物质，从物质微观尺度的角度看，化学物质包括以分子和高分子形态(如微米和纳米尺度的塑料)存在的物质、以分子聚集体形式存在的物质(人工纳米材料是分子聚集体存在的一种典型形式，病毒也可以视作分子聚集体)。生物化学物质主要包括病毒在内的各种病原微生物。人工合成化学品是新污染物的一个重要来源，其本身就种类众多。

      (6) 治理复杂。传统污染物的环境影响往往具有确定性，而新污染物种类多、环境中含量低、空间分布差异大，其环境影响底数不易摸清。各种化学物质(尤其化学品)一旦进入环境成为污染物，再进行污染修复或者治理，至少需要消耗额外的能量而产生新的污染，完全消除其污染几乎是不可能实现的。因此，新污染物的治理，关键在于污染预防。如果不能有效地预防和控制新污染物的污染，其在环境中的持续积累，会对人体和生态系统的健康产生“温水煮青蛙”的效果。预防新污染物的污染，则需要评价其环境暴露、危害性和风险性，进而降低或者阻断其暴露，通过研发替代性的化学品降低其危害性，从而降低其风险。新污染物治理的复杂性，凸显了环境系统工程的思路在新污染物治理中的重要性和必要性。

请参阅：环境新污染物治理与化学品环境风险防控的系统工程。科学通报, 2021, 66:1-11。介绍了新污染物的概念、来源和特性，指出化学品管理不当及其环境释放(尤其无组织排放)是新污染物的主要来源。治理新污染物，需要分析化学品在人类社会子系统、新污染物在自然环境子系统中的源-流-汇；揭示化学品和新污染物对人类社会、生态系统、无机环境系统及各层次子系统造成的影响。以物质流分析、生命周期评价、计算毒理学、绿色化学等现代科技手段为核心要素的环境系统工程方法，有助于新污染物治理和化学品风险管理。

请参见：(1) 环境新污染物治理与化学品环境风险防控的系统工程_科学通报.pdf

(2) 科学网—计算毒理学不应成为“卡脖子”学科.pdf

(3) 新污染物 治理 十四五 中国环境报电子报.pdf

防控化学品的风险，防范其成为污染物

合成化学品对于人类社会发展，发挥了重要的作用。如果没有合成化学品，就没有现代社会的农业、工业、服务业，就没有人类社会高质量的生活品质。但合成化学品是双刃剑，如果不能被健全管理，也是影响人体与生态系统健康的重要风险源，是人类社会可持续发展的重大挑战。

2006年，联合国环境规划署(UNEP)国际化学品管理战略方针(SAICM)希望“到2020年，通过透明和科学的风险评价与风险管理程序，并考虑预先防范措施原则以及向发展中国家提供技术和资金等能力支援，实现化学品生产、使用以及危险废物符合可持续发展原则的良好管理，以最大限度地减少化学品对人体健康和环境的不利影响”。2013年，UNEP发布了《全球化学品展望I》，倡导全球各国健全对化学品的科学管理。

2019年，第四届联合国环境大会正式发布《全球化学品展望II》，指出“最大限度减少化学品和废物的不利影响，这一全球目标无法在2020年兑现”，“需要进一步加强科技对化学品管理的支撑作用，填补包括化学品的危害性在内的数据空白和未知领域”。

据欧洲化学工业理事会统计，2000年至2017年，全球化学工业产能(不包括药品)几乎翻了一番，从大约12亿吨增加到23亿吨。若将药品包括在内，2017年化学工业的全球销售额合计为5.68万亿美元，为世界第二大制造业。预计从2017至2030年，全球化学工业的销售额预计将再翻一番。

各种化学物质(尤其化学品)一旦进入环境成为污染物，再进行污染修复或者治理，至少需要消耗额外的能量而产生新的污染，完全消除其污染几乎是不可能实现的。

因此，新污染物的治理，关键在于污染预防。如果不能有效地预防和控制新污染物的污染，其在环境中的持续积累，会对人体和生态系统的健康产生“温水煮青蛙”的效果。

预防新污染物的污染，则需要评价其环境暴露、危害性和风险性，进而降低或者阻断其暴露，通过研发替代性的化学品降低其危害性，从而降低其风险。新污染物治理的复杂性，凸显了环境系统工程的思路在新污染物治理中的重要性和必要性。

请参阅：环境新污染物治理与化学品环境风险防控的系统工程。科学通报, 2021, 66:1-11。介绍了新污染物的概念、来源和特性，指出化学品管理不当及其环境释放(尤其无组织排放)是新污染物的主要来源。治理新污染物，需要分析化学品在人类社会子系统、新污染物在自然环境子系统中的源-流-汇；揭示化学品和新污染物对人类社会、生态系统、无机环境系统及各层次子系统造成的影响。以物质流分析、生命周期评价、计算毒理学、绿色化学等现代科技手段为核心要素的环境系统工程方法，有助于新污染物治理和化学品风险管理。

(1) 环境新污染物治理与化学品环境风险防控的系统工程 TB-2021-0422.pdf

(2) 环境计算毒理学如何服务于新污染物治理： 环境计算毒理学 服务于新污染物治理 陈景文.pdf

(3) 化学品环境持久性的模拟预测 陈景文 2022 11 29.pdf