大家好,我是王雯,来自天津理工大学环境科学与安全工程学院,研究方向是环境毒理学。作为环境毒理学家真的非常烦恼,做不出毒性,就焦虑发不了文章;做出毒性后,又很替地球担心。
我怎么给蚯蚓染毒?打个比方,就像在饭桌上给人灌酒。给大家举个例子。有些化学品之所以被称之为“危化品”,一方面,因为它可能具有毒性,另一方面,它具有易燃易爆易制毒的特性。不过,即便我真的拿到这些药品,要出现一些预想中的毒性作用,也并不容易。
首先,生物实验误差非常大,并不是每一次使用相同剂量都会达到同样的预想效果。其次,我们做实验用的都是实验动物,某种化学品对某种实验动物的毒性效应不能直接外推于人。因为物种之间的剂量效应关系差异非常大。第三,生物本身的个体差异很大。
所以做惯了毒理学实验的人会知道,那种“给人投点毒让他晕倒或出现点什么状况”的想法,属于影视作品里的科幻成分。在现实生活中,没有任何一个毒理学家能精准达到他的预期效果。
环境毒理学研究的范畴要比传统毒理学复杂得多。实际上,我们也在现实中观察到:一些化合物在人体内,并不会引起非常大的反应,但到了环境中,却会产生意想不到的结果。例如,DDT在上世纪四五十年代刚刚被发明出来时,曾被很大规模使用。
对DDT最敏感的是什么?害虫,那些在农业上需要用杀虫剂杀掉的生物。后来我们发现:对DDT比较敏感的不仅仅是“害虫”,环境中其他生物对DDT的毒性也很敏感;第二,DDT有一个特点:一旦进入到生物体内,就没有退出机制。
DDT会在猛禽体内产生一种类激素效应,造成蛋壳中钙质没法累积,蛋壳非常软。相当长一段时间内,人们发现猛禽幼雏的孵化率变得非常低,鸟类越来越少了。为此,蕾切尔·卡森写了《寂静的春天》,讲述了从DDT开始大规模使用到春天没有鸟鸣的故事。
随着时间推移,人们逐渐发现:不仅在鱼和猛禽体内能检测到DDT,即使在从来没有使用过DDT的南极,企鹅体内也检出了DDT;甚至,由于可以通过母乳摄入DDT,婴儿体内也检出了DDT。
后来,又出现了几次全球尺度内影响非常深远的事件,人们决定:生产出来的新化学品在使用之前,首先要经过安全评估。这种未雨绸缪式的评估,一方面包括传统毒理学的评估,另一方面就是我们环境毒理学,去评估它对整个生态系统有没有潜在的问题。
我曾经做过纳米二氧化钛的毒理学评估。纳米二氧化钛有一个非常显著的功效:在紫外光的照射下,会产生一个电子空穴,一些有机物可以嵌合在里头,发生一些氧化反应。
我对纳米二氧化碳的找茬工作以失败告终了。因为,在研究中发现,因为它颗粒非常小,确实会使人或动物的呼吸系统产生一些炎性反应,但是,当你把它添加在涂料中,固定在墙上后,就不存在这个问题了。
我主要研究的就是多环麝香,要分析它有没有环境毒性。我的想法是:首先,多环麝香不溶于水,水生生物基本上没机会接触到它,它们应该是安全的;小白鼠可以代表人类去做一些化妆品的敏感性实验,现实中也确实是这样;而多环麝香本身是一种土壤颗粒特别容易吸附的有机物,那我应该考虑一下土壤介质中的生物,所以我选定了土壤中的代表生物——蚯蚓。
在摸索的过程中,我们确实看到了人工麝香对环境中典型生态动物的影响——问题是,如果要观察到这种毒性效应,需要在土壤中投入很高的剂量。而人工香料又有一个特点,学术上,称它为有“自限性”的化合物。
所以我当时就很有挫败感,这样怎么去发文章?没关系,我们做毒理学研究,还有一种套路:当一种东西的毒性不够时,我们就拿联合毒性来凑。正常情况下,蚯蚓体内有控制镉毒性的机制,但我观察研究发现,当多环麝香存在时,蚯蚓体内的这种机制就会被抑制,这时蚯蚓就无法正常应对镉的毒性,镉污染在蚯蚓体内的表现更明显了。
现在,不管是人工香料还是天然香料,消费者也不是非常介意化妆品中添加香料了,这也可以侧面说明,环境毒理学家已经完成了对这些物质的评估,然后可以放手让它们在工业系统中正常使用。
当然,对于环境毒理学家来说,这并不是一个非常开心的结果,毕竟我们的梦想是像蕾切尔·卡森那样一战成名嘛。
最近这几年,我们环境毒理学家感觉真的来了一波运气,出现了一个“其实一直在房间里,但大家之前都没有看到过”的大象——微塑料污染。塑料污染,或者说白色污染,是一个很普遍的环境主题了。
真正引起环境毒理学家警惕的是:在水力剪切力的作用下,这些塑料会被打成碎片。微塑料污染最早是被做环境监测的研究者曝出来的。他们发现,大西洋某些位置漂浮着很多粒径很小的塑料颗粒。
在微塑料领域,我做的研究是这样:在藻类(水体生产者)的生长体系里加上塑料颗粒,加进去后,那些原本自由分散在水体中的浮游植物会和细菌形成一种非常特殊的关系,共同粘着在这些颗粒表面,使得它最后成了一团。成团对微塑料颗粒是件好事,因为它变成大块就更容易沉下去,但会让那些藻类生物光合作用的效率明显降低。
可以说,对微塑料环境毒性的研究最近这几年才刚开始,未来预计还会有很多这方面的研究出现。但,做的研究越多,环境毒理学家就越焦虑,因为在大洋中始终存在着一些塑料制品,它们在水力剪切力的作用下,还在持续产出微塑料颗粒。
我经常想,究竟是一个毒性大的物质在环境中的危害大,还是一个毒性小的物质在环境中的危害更大?我认为,当一种物质毒性很大的时候,它接触到某个个体,很快就会出现毒性效应,这样一方面很容易引起人们警惕,想办法避免接触;另一方面,生态系统本身代偿能力也很强。
反过来说,真正会影响到生态系统结构和功能的,往往是那些微小却非常普遍的存在,那些不被注意的力量。作为一名环境毒理学研究人员,我希望我的事业不要太顺风顺水——因为,如果哪一天,我真的发现了一个像DDT这样帅到惊动老百姓的物质,恐怕我们的生活也会受到很大影响。