AMAP評(píng)估報(bào)告解讀：氣候變化對(duì)北極地區(qū)持久性有機(jī)污染物和新污染物的影響

潘憶遙， 衛(wèi)立甲， 咸 昊， 陳 雨， 楊瑞強(qiáng)1，，3

（1. 中國科學(xué)院 生態(tài)環(huán)境研究中心 環(huán)境化學(xué)與生態(tài)毒理學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100085； 2. 國科大杭州高等研究院環(huán)境學(xué)院，浙江 杭州 310024； 3. 中國科學(xué)院大學(xué)，北京100049）

0 引言

北極地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)低緯度地區(qū)更加簡單而且脆弱，對(duì)全球氣候和環(huán)境變化尤為敏感。在全球氣候變化背景下，北極年平均升溫是全球平均升溫的2 倍，其中10 月—次年5 月期間部分地區(qū)升溫甚至更高［1］。北極年降水量也在增加，一些地區(qū)降雪減少，降雨增多，海冰范圍減小，多年海冰逐漸被一年海冰所取代［1］。氣候變化也引起了海洋酸化和海平面上升等現(xiàn)象［1］。同時(shí)，氣候變化對(duì)于污染物的全球傳輸和分配也會(huì)產(chǎn)生重要影響，進(jìn)而影響北極地區(qū)污染物的環(huán)境行為和歸趨。其中持久性有機(jī)污染物（persistent organic pollutants， POPs）是指一類具有高毒性、環(huán)境持久性、遠(yuǎn)距離傳輸能力、生物蓄積與放大能力的化學(xué)品?！端沟赂鐮柲s》旨在禁止或限制這些化學(xué)品的生產(chǎn)與使用［2］。北極地區(qū)的污染物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，尤其是空氣和生物體污染物濃度的時(shí)間趨勢(shì)數(shù)據(jù)，是化學(xué)品是否被列入《斯德哥爾摩公約》名單的重要評(píng)估依據(jù)。POPs等化學(xué)品的歷史使用大多集中在工農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的北半球地區(qū)，由于低溫富集作用（cold-trapping effect），北極地區(qū)成為POPs類污染物的重要匯區(qū)。

2009 年《斯德哥爾摩公約》的POPs 全球監(jiān)測(cè)計(jì)劃報(bào)告指出，氣候變化可能影響POPs 的時(shí)間變化趨勢(shì)［3］。模擬研究顯示，氣候變化會(huì)對(duì)北極地區(qū)空氣、土壤和水中的POPs 濃度水平產(chǎn)生影響，但缺乏詳盡的實(shí)際環(huán)境數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)氣候變化對(duì)POPs生物積累的影響也是難以通過數(shù)值模擬準(zhǔn)確分析［4-5］。近些年隨著對(duì)北極POPs 研究的不斷深入，有更多的觀測(cè)數(shù)據(jù)支持氣候變化對(duì)于北極POPs 的影響評(píng)估。在這一背景下，北極監(jiān)測(cè)與評(píng)估計(jì)劃（Arctic Monitoring & Assessment Programme，AMAP）最新發(fā)布了AMAP 2020 評(píng)估報(bào)告《北極持久性有機(jī)污染物和新污染物（CEACs）：氣候變化的影響》（POPs and chemicals of emerging Arctic concern： influence of climate change），綜述了近年來北極POPs 和CEACs 的相關(guān)研究，重點(diǎn)分析總結(jié)了氣候變化對(duì)于北極POPs 和CEACs 環(huán)境行為的影響，并提出對(duì)未來研究及政策制定的建議［6］。評(píng)估報(bào)告中主要包括兩大類污染物：一類是列入《斯德哥爾摩公約》的POPs 如多氯聯(lián)苯（polychlorinated biphenyls， PCBs）、滴滴涕（dichlorodiphenyltrichloroethane， DDT）、多氯代二苯并-對(duì)-二噁英（polychlorinated dibenzo-p-dioxins， PCDDs）、多氯代二苯并呋喃（polychlorinated dibenzofurans， PCDFs）、多溴二苯醚（polybrominated diphenyl ethers， PBDEs）等；另一類是北極新污染物（Chemicals of Emerging Arctic Concern， CEACs）如多環(huán)芳烴（polycyclic aromatic hydrocarbons， PAHs）和有機(jī)磷酸酯（organophosphate esters， OPEs）等。CEACs 雖然目前沒有列入《斯德哥爾摩公約》，但許多研究認(rèn)為這些化學(xué)品是潛在的POPs。

該報(bào)告主要從三方面評(píng)估了氣候變化對(duì)于北極POPs 和CEACs 的影響：（1）氣候變化影響北極POPs 和CEACs 來源（一次源與二次源）；（2）氣候變化影響北極POPs和CEACs傳輸與環(huán)境歸趨；（3）氣候變化影響北極POPs和CEACs生物富集與變化趨勢(shì)［6］。最后，總結(jié)了當(dāng)前研究存在的問題并對(duì)未來研究進(jìn)行展望。本文將主要從上述幾個(gè)方面對(duì)評(píng)估報(bào)告進(jìn)行解讀。

1 氣候變化對(duì)北極POPs 和CEACs 來源的影響

氣候變化會(huì)顯著改變北極的自然環(huán)境與人類的工農(nóng)業(yè)活動(dòng)強(qiáng)度和范圍，如冰川退縮、多年凍土融化、降水增加、大氣環(huán)流改變、河流流量變化等過程，直接或間接影響污染物排放、傳輸和環(huán)境行為（圖1）。

圖1 未來氣候變化情景下北極污染物的來源，傳輸和環(huán)境行為可能發(fā)生的變化［6］Fig. 1 Possible changes of sources， migration and environmental behavior of contaminants in the Arctic under climate change in the future［6］

1.1 氣候變化對(duì)POPs 和CEACs 一次源排放的影響

一次源排放指化學(xué)品在生產(chǎn)、使用或處置過程中釋放或作為其他活動(dòng)的副產(chǎn)品向環(huán)境的釋放。環(huán)境溫度的升高有利于化學(xué)品的揮發(fā)，從而增強(qiáng)了它們?cè)诖髿庵械牧鲃?dòng)性和長距離大氣傳輸（LRAT）的潛力。除此之外，氣候變化也在通過其他途徑間接地影響著污染物一次源排放行為。

氣候變化通過影響人類生產(chǎn)生活增加化學(xué)品一次源排放［6］。氣候變化所引起的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地點(diǎn)的變化也將導(dǎo)致污染物一次排放源位置的相應(yīng)變化。氣候變暖使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)范圍向更高緯度地區(qū)擴(kuò)大，隨著農(nóng)業(yè)害蟲數(shù)量增多，可能會(huì)導(dǎo)致殺蟲劑類污染物（如硫丹、林丹以及一些新的農(nóng)藥）重新引入或擴(kuò)大使用。同時(shí)，氣候變暖趨勢(shì)下，北極的人類活動(dòng)（如漁業(yè)、工業(yè)、軍事、航運(yùn)、旅游）更加頻繁，會(huì)導(dǎo)致這些產(chǎn)業(yè)相關(guān)的污染物［如磷酸三丁酯（tri-n-butyl phosphate， TNBP）和2-乙基己基磷酸二苯酯（2-ethylhexyl diphenyl phosphate， EHDPP）］在當(dāng)?shù)丨h(huán)境中濃度上升。另外，夏季海冰的減少，使得北極航線成為可能，進(jìn)而將不可避免地導(dǎo)致該地區(qū)的局部污染，如石油及化學(xué)品泄漏的幾率增加，內(nèi)燃機(jī)污染物排放、廢物排放、船體涂層污染物排放。

除人類活動(dòng)外，氣候變化所引起的自然環(huán)境改變也會(huì)影響POPs 和CEACs 一次源［6］。北極地區(qū)污水系統(tǒng)較不完善，許多CEACs 直接隨污水排入河口、海岸和淡水系統(tǒng)或長期儲(chǔ)存于污水瀉湖中，但這些瀉湖下面的凍土正隨氣候變暖而融化，無法阻隔污染物進(jìn)入環(huán)境。陸地冰川與多年凍土退化使得可開發(fā)資源（如礦物、石油、天然氣等）擴(kuò)大，進(jìn)而產(chǎn)生資源開采相關(guān)的污染，如基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和石油泄漏帶來的POPs 和CEACs 排放。同時(shí)，氣候變暖還會(huì)導(dǎo)致北極內(nèi)外森林火災(zāi)發(fā)生頻率增加，導(dǎo)致POPs 特別是PAHs 的釋放。東歐、北美以及東北亞地區(qū)森林火災(zāi)釋放的POPs 可長距離傳輸至北極地區(qū)。

1.2 氣候變化對(duì)POPs 和CEACs 二次源排放的影響

隨著全球變暖，在北極凍土、冰雪中長期積累的污染物隨著凍土退化、冰川消融等過程而釋放，稱之為二次源排放。污染物的許多物理化學(xué)性質(zhì)與溫度有關(guān)，如POPs 的蒸氣壓、亨利定律常數(shù)、分配系數(shù)以及降解或轉(zhuǎn)化速率［7］，因而全球氣溫變化影響POPs 的環(huán)境行為。全球氣候變暖直接促進(jìn)了半揮發(fā)性污染物從土壤和水體中揮發(fā)，增強(qiáng)了其遷移性并增加了大氣污染程度。極端天氣事件（如暴雨、洪水）通過劇烈的地表侵蝕過程，將土壤所負(fù)載的污染物釋放。研究表明，南極洲沿海地區(qū)冰雪融化會(huì)導(dǎo)致沿海海水中多氯聯(lián)苯（PCBs）和其他POPs的凈揮發(fā)［7］。北極斯瓦爾巴群島受冰川融水影響的海灣沉積物污染物的輸入通量在1990 年后呈指數(shù)上升，這是氣候變化引起冰川徑流增加導(dǎo)致的結(jié)果［8］。結(jié)合對(duì)北極氯化有機(jī)磷酯（Cl-OPEs）的空間分析表明，北極近海岸地區(qū)的Cl-OPEs濃度更高，表明來自融雪徑流和河流來源的二次釋放過程［8］。

氣候變化引起的污染物再釋放，不僅發(fā)生在北極。該報(bào)告也關(guān)注到其他偏遠(yuǎn)的高山和湖泊系統(tǒng)，如歐洲阿爾卑斯山［9］和青藏高原［10］冰川融化引起污染物向湖泊生態(tài)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移。研究表明，DDT 在瑞士奧伯拉爾湖（Lake Oberaar）沉積物中的濃度，在1970 年曾達(dá)到峰值，但在20 世紀(jì)90 年代又出現(xiàn)峰值，其發(fā)生節(jié)點(diǎn)與鄰近冰川的加速融化相吻合［11］。青藏高原中部湖泊沉積物中，DDTs和HCHs曾出現(xiàn)過2 次濃度峰值：一次是發(fā)生在20 世紀(jì)70 年代，與它們的大量生產(chǎn)使用現(xiàn)象相對(duì)應(yīng)；第二次發(fā)生在1990—2000 年之間，指示了冰川融化導(dǎo)致的二次源排放。

1.3 氣候變化對(duì)北極大氣POPs 和CEACs 濃度水平和變化趨勢(shì)的影響

POPs 變化趨勢(shì)是評(píng)估《斯德哥爾摩公約》實(shí)施效果和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的重要依據(jù)。氣候變化影響下，受《斯德哥爾摩公約》管控的一些傳統(tǒng)POPs 在北極大氣中的濃度下降速度正在放緩，甚至一些污染物短期內(nèi)出現(xiàn)升高的現(xiàn)象（圖2），可歸因于氣溫變暖加劇了冰凍圈融化，促進(jìn)了POPs 向大氣的揮發(fā)。模型模擬結(jié)果表明北極大氣POPs 的二次來源貢獻(xiàn)比例較大［6］。過去15 年間，北極大氣中觀測(cè)到的許多POPs 的濃度變化，在某種程度上是由于北極海水、冰川融水和其他環(huán)境中以前沉積污染物的再分配所引起的。氣候變暖引起的海冰面積減少或季節(jié)性浮冰提前融化都可能影響POPs 從表層海水向空氣中遷移。加拿大北極地區(qū)空氣中α-六氯環(huán)己烷濃度的迅速增加，與加拿大群島中部的冰消融同步發(fā)生。同時(shí)，氣候波動(dòng)也影響海洋表面流的輸送模式，進(jìn)而影響北極大氣中POPs的時(shí)間趨勢(shì)。

圖2 北極冰蓋退縮附近大氣PCBs的時(shí)間變化趨勢(shì)［12］Fig. 2 Temporal trend of PCBs in air at the coastal site close proximity to retreating ice caps［12］： temporal trend of PCBs in air at the coastal site of Stórh?fei， Iceland in close proximity to retreating ice caps （a）； photograph of atmospheric monitoring sites of Stórh?fei， Iceland in close proximity to retreating ice caps （b）

氣候變化也對(duì)北極和亞北極系統(tǒng)產(chǎn)生間接影響［6］。森林火災(zāi)頻率和規(guī)模增加使得空氣中POPs尤其是PAHs 和PCBs 濃度升高?？梢灶A(yù)見，由于氣候變化，極端天氣事件（如強(qiáng)降雨、暴風(fēng)雪和非季節(jié)性變暖）將變得更加頻繁。氣候變化背景下人類活動(dòng)的加劇也會(huì)使北極本地源排放增加，促進(jìn)CEACs排放增加。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示一些CEACs（如PFAS、BFRs、OPEs、PAHs）的濃度水平已經(jīng)在北極地區(qū)顯著升高。在氣候變化和人類活動(dòng)的雙重影響下，POPs 長距離傳輸與本地源排放的相對(duì)貢獻(xiàn)也發(fā)生變化。

2 氣候變化對(duì)北極POPs 和CEACs 遷移和環(huán)境歸趨的影響

氣候變化可以通過影響環(huán)境的物理、化學(xué)、生物和生態(tài)過程從而對(duì)污染物的環(huán)境行為產(chǎn)生影響。由于極地地區(qū)的環(huán)境要素較為簡單，生態(tài)環(huán)境情景較為單一，所以其具有較低的抗逆性，對(duì)于一些外在的環(huán)境影響因素較為敏感［6］。

2.1 氣候變化對(duì)北極多環(huán)境介質(zhì)中POPs 和CEACs傳輸?shù)挠绊?/h3>

POPs 類污染物可以通過多種途徑實(shí)現(xiàn)向北極的傳輸，包括大氣傳輸、水體傳輸和生物傳輸。氣候變化尤其是全球氣候變暖導(dǎo)致了氣溫升高，大氣環(huán)流變化，降水變化，海洋環(huán)流變化等一系列環(huán)境狀態(tài)的改變，進(jìn)而導(dǎo)致POPs 傳輸強(qiáng)度和傳輸路徑發(fā)生改變，也影響到污染物的遷移轉(zhuǎn)化過程（圖3）。環(huán)境溫度升高有利于化學(xué)品的揮發(fā)，從而增強(qiáng)了它們?cè)诖髿庵械牧鲃?dòng)性和LRAT 潛力。研究表明，氣候變化導(dǎo)致的氣溫升高1 ℃將使PCBs等POPs的揮發(fā)性增加10%～15%，因此從土壤或冰川中揮發(fā)進(jìn)入大氣的遷移性顯著提高［12-13］。

圖3 氣候變化影響北半球非生物環(huán)境中POPs遷移和轉(zhuǎn)化過程［6］Fig. 3 Climate change influences on transport and transformation processes of POPs in the abiotic environment of the northern hemisphere［6］

氣候變化影響候鳥遷徙行為，進(jìn)而影響POPs遷移［6］。候鳥在POPs 污染嚴(yán)重的溫?zé)釒Ц患@些污染物，然后到達(dá)靠近北極的寒溫帶進(jìn)行繁殖，通過代謝、換羽、死亡等途徑將自身體內(nèi)富集的POPs釋放到繁殖地。而氣候變暖使其繁衍地北移，停留時(shí)間增加，由此候鳥遷徙行為將會(huì)直接轉(zhuǎn)移大量POPs 進(jìn)入北極地區(qū)。除此之外，海鳥通過捕食、排泄等方式將海洋中的POPs 定向搬運(yùn)至陸地上。生物遷移活動(dòng)的規(guī)律性使得生物傳輸具有非常強(qiáng)的定向性，因此海鳥活動(dòng)范圍向北拓展的行為也會(huì)增加北極地區(qū)POPs的賦存。

2.2 氣候變化對(duì)北極POPs 和CEACs 環(huán)境歸趨的影響

氣候變化會(huì)改變生物地球化學(xué)調(diào)節(jié)能力，進(jìn)而對(duì)污染物的遷移轉(zhuǎn)化過程產(chǎn)生重要影響。對(duì)POPs環(huán)境行為起重要作用的浮游植物“生物泵”效應(yīng)也對(duì)氣候變化很敏感［14］。氣候變暖背景下，海冰覆蓋面積的減少使北冰洋中初級(jí)生產(chǎn)力得到顯著提高。而POPs 具有疏水親脂性，在海洋中主要以顆粒物吸附態(tài)存在，易于被浮游植物捕集。海洋浮游植物的增加將會(huì)提升其吸收水體中POPs 的能力，提升了深海沉積物作為POPs 的最終儲(chǔ)存庫的潛力［15］。隨著全球氣候變暖，北極地區(qū)的部分多年凍土也開始融化，每年的溫暖時(shí)期也在不斷增加，植物的休眠時(shí)間變短，生長時(shí)間增加，因此植物本身蓄積POPs 量也隨之增加［6］。同時(shí)，近北極地區(qū)部分常綠針葉林也因?yàn)檫m宜的氣候條件向北延伸，增強(qiáng)了植物截留大氣POPs的能力。

氣候變化改變著當(dāng)?shù)匚⑸锏娜郝浣Y(jié)構(gòu)，提高了微生物的活性和降解污染物的速率［6］。研究表明北極區(qū)域微生物具有降解六氯環(huán)己烷（HCH）的潛力［16］，較高的氣溫度會(huì)促進(jìn)微生物降解POPs 的速率。此外，環(huán)境溫度升高會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物新陳代謝速率上升［6］，如北極鱈魚對(duì)于原油泄露導(dǎo)致的PAHs急性暴露的快速生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)表明北極氣候變暖下增強(qiáng)了部分生物對(duì)POPs 毒性抗性潛力。研究表明體型瘦小的北極熊體內(nèi)PCBs 濃度遠(yuǎn)高于體型肥胖的濃度。溫度升高所致的海冰減少增加了POPs 暴露和毒性風(fēng)險(xiǎn)［6］。同時(shí)，海冰減少正使北極熊生存環(huán)境惡化、覓食困難，北極熊種群中身體狀況不良的個(gè)體占比不斷上升，整個(gè)種群相對(duì)積累了更多的POPs，其毒性風(fēng)險(xiǎn)也隨之增大。然而，由于環(huán)境因素交互作用的復(fù)雜性，在全球氣候變暖背景下，北極生物對(duì)于POPs 的毒性反應(yīng)以及后續(xù)的食物鏈影響仍將是一個(gè)復(fù)雜的問題。

2.3 模型模擬和預(yù)測(cè)氣候變化對(duì)北極POPs 和CEACs環(huán)境行為的影響

模型模擬已經(jīng)明確了氣候變化對(duì)POPs 的再釋放有重要作用［6］。全球氣候變暖導(dǎo)致冰川消融，使原本儲(chǔ)存于冰川中的POPs 被重新釋放，再次進(jìn)入全球循環(huán)體系中，增加了POPs 的全球傳輸量［7］。氣候異常例如厄爾尼諾現(xiàn)象會(huì)改變洋流運(yùn)動(dòng)模式，同時(shí)氣候變化使大氣環(huán)流產(chǎn)生變化，導(dǎo)致POPs 大氣傳輸發(fā)生改變。氣溫的上升也會(huì)POPs 更易于揮發(fā)進(jìn)入大氣，使其遷移性增強(qiáng)。

模型模擬結(jié)果表明，北極傳統(tǒng)POPs 的凈流入量正在逐步下降，但在全球氣候變暖背景下，部分POPs 如DDT 的凈流入量可能會(huì)上升。根據(jù)丹麥歐拉半球模型（The Danish Eulerian Hemispheric Model， DEHM）預(yù)估［6］，在未來氣候變化情景下，由于氣候變化引發(fā)北極濤動(dòng)和北大西洋濤動(dòng)的異常現(xiàn)象，使DDT 的北極凈輸入量逐步減少的趨勢(shì)將會(huì)在達(dá)到排放峰值100 年后轉(zhuǎn)變?yōu)樵黾于厔?shì)。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)一些海面上氣泡破裂形成的氣溶膠能夠富集大量有機(jī)物，如PFAS，OPEs 等，這可能是北極大氣中此類污染物的重要來源。而模型預(yù)測(cè)氣候變化引起的海冰減少將會(huì)使北極地區(qū)海噴霧氣溶膠普遍增加，從而提高北極地區(qū)大氣POPs 的濃度水平。另外，不同性質(zhì)POPs 由于環(huán)境行為的差異也會(huì)產(chǎn)生不同的時(shí)間變化趨勢(shì)，需要進(jìn)一步具體研究［17］。

3 氣候變化背景下北極POPs 和CEACs 的生態(tài)環(huán)境影響

全球氣候變化會(huì)影響環(huán)境中的物理、生物和生態(tài)過程，因此全球氣候變化有可能通過多種機(jī)制影響生物群系和食物網(wǎng)中污染物的吸收和環(huán)境歸趨［18］。由于氣候變化在北極地區(qū)發(fā)生迅速、幅度大，并且預(yù)計(jì)在未來還將持續(xù)［19］，因此北極是研究氣候變化對(duì)POPs 通過食物網(wǎng)生物富集影響的理想地區(qū)。

3.1 氣候變化影響北極POPs 和CEACs 的生物富集

3.1.1 環(huán)境變化的影響

氣候變化通過改變自然環(huán)境要素如溫度、氣候模式、海冰、地表徑流等以及自然要素的季節(jié)性變化來影響北極POPs和CEACs的生物富集。其中溫度是環(huán)境中調(diào)節(jié)和限制生物生長、發(fā)育、繁殖的核心非生物驅(qū)動(dòng)因素，并在污染動(dòng)力學(xué)中發(fā)揮關(guān)鍵作用；同時(shí)影響污染物的物理化學(xué)性質(zhì)，調(diào)節(jié)生物外源性暴露的生物和生理過程［6］。溫度除了影響污染物的吸收和消除速率外，還會(huì)影響污染物的生物利用性，從而影響北極污染物的暴露水平。此外，氣溫上升將導(dǎo)致陸地積雪融化和徑流，海冰的厚度、分布和破裂等，從而影響生態(tài)系統(tǒng)的季節(jié)性響應(yīng)時(shí)間。由此，北極物種已適應(yīng)的生產(chǎn)季節(jié)窗口會(huì)發(fā)生改變，這對(duì)生物群落的生長、繁殖、能量分配和遷移產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響野生動(dòng)物的污染物暴露、積累和毒性效應(yīng)。氣候變化背景下海冰的減少和開放水域的增加將加強(qiáng)大氣與地表水的污染物交換［6］。POPs濃度與海冰覆蓋之間存在重要關(guān)系，在海冰總覆蓋面積較大的年份或多年海冰較多的年份，污染物在動(dòng)物體內(nèi)濃度更高。這可能是由于海冰會(huì)促進(jìn)POPs在北極海洋食物網(wǎng)的富集［20］。

氣候變化通過改變風(fēng)和降水影響污染物的傳輸或濕沉降，進(jìn)而影響北極野生動(dòng)物對(duì)POPs 的吸收和積累［6］。水團(tuán)運(yùn)動(dòng)的變化也會(huì)影響污染物向北極的輸送和在北極內(nèi)部的遷移，從而影響生物群的暴露。氣候變化預(yù)計(jì)將使北極許多地區(qū)降雨形式的降水量增加，促進(jìn)陸地POPs 通過地表徑流進(jìn)入水生生態(tài)系統(tǒng)［6］。一方面，地表徑流通過增加顆粒態(tài)有機(jī)物的負(fù)荷改變污染物的生物可利用性；另一方面，也可能會(huì)向浮游動(dòng)物提供低質(zhì)量的有機(jī)物，從而改變污染物沿海食物網(wǎng)的動(dòng)態(tài)平衡。另外，陸地輸入導(dǎo)致的沿海水域變暗，可能會(huì)改變捕食者與獵物之間的關(guān)系，最終改變能量和污染物遷移。

3.1.2 食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化的影響

氣候變化會(huì)影響北極地區(qū)生物及生態(tài)學(xué)因素，如種群、物種豐度、脂質(zhì)動(dòng)力學(xué)、捕食行為等，繼而影響北極食物網(wǎng)污染物的傳遞行為。氣候變化可能使得一些物種向更高緯度地區(qū)遷移，導(dǎo)致物種入侵和局部物種滅絕。氣候變化會(huì)導(dǎo)致溫度升高和洋流速度增加，一些北極物種通常會(huì)跟隨消退的邊緣冰區(qū)向北移動(dòng)，這些物種可能作為POPs 和CEACs 載體進(jìn)入食物網(wǎng)，導(dǎo)致北極食物網(wǎng)物種組成發(fā)生變化，最終改變污染物的生物富集。

種群組成的改變會(huì)引起新的物種間相互作用。由于消費(fèi)者對(duì)POPs 類污染物的攝取大部分是通過飲食途徑，因此食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化會(huì)影響生物體污染負(fù)荷。研究發(fā)現(xiàn)北大西洋虎鯨在新的北極棲息地越來越多地以哺乳動(dòng)物為食，導(dǎo)致了體內(nèi)污染物水平升高［21］。溫度升高引起的海冰減少可能會(huì)降低陸地生物對(duì)海洋食物的攝入，也會(huì)導(dǎo)致POPs 攝入量降低。但如果捕食者的新獵物是季節(jié)性遷徙者，POPs 暴露水平反映了低緯度地區(qū)的污染程度，這可能會(huì)導(dǎo)致捕食者體內(nèi)POPs濃度更高。

AMAP 報(bào)告指出［6］，氣溫升高導(dǎo)致生物對(duì)脂質(zhì)儲(chǔ)備依賴減少。氣候變暖背景下，北極可能出現(xiàn)脂肪含量更低、體型更小、生長更快的物種。由于脂質(zhì)含量與組織POPs 濃度水平相關(guān)。這樣的變化可能會(huì)減少動(dòng)物體對(duì)于POPs 類污染物的儲(chǔ)存能力，減弱生長稀釋能力使母體向子代傳遞污染物增加，降低物種體內(nèi)POPs 脂質(zhì)代謝和利用能力。另外，隨著水溫升高，魚類和其他變溫動(dòng)物的新陳代謝和食物需求量也會(huì)增加，導(dǎo)致了較低營養(yǎng)水平的更多攝入［22］。此外，代謝需求升高會(huì)導(dǎo)致獵物的數(shù)量減少，對(duì)魚類、海鳥和海洋哺乳動(dòng)物捕食者產(chǎn)生連鎖效應(yīng)，尤其對(duì)于高能量需求的海鳥［22］。

3.2 氣候變化背景下北極POPs 和CEACs 生物監(jiān)測(cè)趨勢(shì)分析

北極海鳥、環(huán)斑海豹、白鯨、北極熊等生物常常用來監(jiān)測(cè)北極污染物的時(shí)間變化趨勢(shì)，也在一定程度上反映氣候變化對(duì)污染物負(fù)荷產(chǎn)生的影響。如海鳥可以指示氣候要素對(duì)于POPs 生物富集的影響。隨著海鳥捕食行為的改變，海鳥的營養(yǎng)水平發(fā)生了變化，對(duì)海鳥卵中POPs 濃度產(chǎn)生影響。北極POPs 濃度和排放模式，降雨量，季節(jié)性風(fēng)速也與海鳥卵中POPs 時(shí)間趨勢(shì)相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)北極濤動(dòng)減緩了白鷺體內(nèi)POPs濃度的下降［6］。

環(huán)斑海豹體內(nèi)POPs 濃度水平與海冰變化有較強(qiáng)相關(guān)性［6］。在海冰早期破裂的年份，海豹體內(nèi)POPs 濃度較高，POPs 濃度與海冰總覆蓋面積呈正相關(guān)，表明在海冰面積較大的年份污染物的積累增加，海冰的減少增加了POPs 的空氣-水交換，從而有利于揮發(fā)，降低了POPs 的食物網(wǎng)可利用性。西格陵蘭島環(huán)斑海豹POPs 監(jiān)測(cè)趨勢(shì)表明，較短的POPs 時(shí)間序列（即較近期開始的時(shí)間序列）可能比較長的時(shí)間序列受氣候變化的影響程度更高［6］。研究表明，在氣候參數(shù)的變化和北極生物群中POPs濃度的變化之間可能存在時(shí)間滯后性。1989—2015 年對(duì)波弗特海東部的白鯨進(jìn)行監(jiān)測(cè)，表明隨著時(shí)間的推移，污染暴露增加。對(duì)白鯨長期監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)氣候驅(qū)動(dòng)的過程可能會(huì)增加白鯨受新污染物的暴露風(fēng)險(xiǎn)，但目前對(duì)這些污染物的了解不夠充分［23］。對(duì)北極熊的長期監(jiān)測(cè)提供了氣候變化與北極生物區(qū)系污染物積累之間關(guān)聯(lián)的證據(jù)［6］。氣候變化導(dǎo)致海冰覆蓋變化，從而改變了北極熊的飲食，使北極熊的食物中與海洋和冰相關(guān)的食物更少，更多攝入營養(yǎng)級(jí)別低的食物，引起了北極熊脂肪中POPs 濃度的改變，這對(duì)北極熊監(jiān)測(cè)POPs 時(shí)間趨勢(shì)產(chǎn)生影響。

整體來看，一次源排放仍然是北極生物監(jiān)測(cè)污染物變化趨勢(shì)的主要驅(qū)動(dòng)因素。大多數(shù)受到《斯德哥爾摩公約》管控的傳統(tǒng)POPs 的濃度呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。氣候?qū)ξ廴疚锷锉O(jiān)測(cè)趨勢(shì)的影響根據(jù)所研究的化合物、物種和氣候變量的不同，所導(dǎo)致的變化速率不盡相同。研究表明，北極生物監(jiān)測(cè)POPs趨勢(shì)的變化滯后于北極環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)與氣候相關(guān)的變化。因此，需要繼續(xù)長期生物監(jiān)測(cè)POPs 和CEACs 以及其他相關(guān)的氣候和生物因素，才能準(zhǔn)確評(píng)估氣候變化對(duì)生物富集和監(jiān)測(cè)趨勢(shì)的影響。

4 結(jié)論與展望

4.1 主要結(jié)論

針對(duì)氣候變化對(duì)北極POPs 和CEACs 來源，傳輸與環(huán)境歸趨及生物富集的影響，AMAP 評(píng)估報(bào)告主要得出以下結(jié)論［6］：

（1）一次源排放仍是影響POPs 和CEACs 時(shí)間序列的主要因素。大多數(shù)受《斯德哥爾摩公約》管控的傳統(tǒng)POPs 隨時(shí)間大氣濃度呈下降趨勢(shì)，但氣候變暖使POPs 揮發(fā)性增強(qiáng)，尤其是易揮發(fā)性POPs有更多進(jìn)入大氣環(huán)境，這種二次源排放的增加，掩蓋了下降的時(shí)間趨勢(shì)。另外，氣候變化影響下，北極地區(qū)人類活動(dòng)的增加所導(dǎo)致的污染物排放也值得關(guān)注。

（2）環(huán)境溫度的升高增強(qiáng)了POPs 長距離遷移潛力，一定程度增加了北極大氣POPs 負(fù)荷，但另一方面，北極大氣中POPs 降解也隨氣溫上升而增加。海洋“生物泵”的作用增強(qiáng)了POPs 在深海水域與沉積物中的存儲(chǔ)。氣候變化也導(dǎo)致北極內(nèi)部POPs 的再分配過程。如凍土退化、冰川融化、海冰減少等過程引起的POPs 快速釋放及其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)需要引起足夠重視。

（3）氣候變化引起自然環(huán)境變化與生物生態(tài)變化，進(jìn)而影響北極食物網(wǎng)的POPs 賦存狀態(tài)。水團(tuán)運(yùn)動(dòng)的變化、降雨增加和海冰減少增強(qiáng)了POPs 進(jìn)入北極海洋食物網(wǎng)的潛力。氣溫上升相關(guān)生物季節(jié)性轉(zhuǎn)變可能影響野生動(dòng)物的污染物暴露、積累和毒性效應(yīng)。氣候變化致使物種遷移與生物行為改變，最終改變POPs 生物富集和當(dāng)?shù)鼐用竦谋┞讹L(fēng)險(xiǎn)。

4.2 存在的問題與未來的研究方向

總體而言，氣候變化對(duì)北極污染物直接與間接影響十分復(fù)雜，特別是對(duì)于生物暴露與富集的影響的理解遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠［6］。氣候變化影響北極環(huán)境中POPs 和CEACs 生物可利用性與北極動(dòng)物覓食行為的機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。另外，氣候變化下北極POPs 和CEACs 環(huán)境行為的定量研究也較為缺乏。同時(shí)，該評(píng)估報(bào)告中多數(shù)與氣候相關(guān)的影響都是基于相關(guān)性分析，其因果關(guān)系尚不明確。與北極本地社區(qū)居民的合作仍有待進(jìn)一步加強(qiáng)，當(dāng)?shù)厝说恼J(rèn)知有助于對(duì)POPs 和CEACs 以及北極氣候變化的評(píng)估。未來建議加強(qiáng)以下幾方面的研究：

（1）加強(qiáng)北極POPs 和CEACs 來源解析研究。如何識(shí)別和定量區(qū)分污染物的遠(yuǎn)距離傳輸源、區(qū)域源和本地源是關(guān)鍵的科學(xué)問題。同時(shí)，一些CEACs具有不穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)和環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的缺乏，阻礙了排放量的估算和模型模擬研究。未來研究需要明晰隨氣候變化人類活動(dòng)共同影響下的本地源排放問題。模型模擬和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的聯(lián)合分析將是北極污染物源解析研究的一個(gè)重要方向。

（2）氣候變化影響北極POPs 和CEACs 環(huán)境行為的具體機(jī)制仍有待闡明。凍土退化所致的污染物再分配可能影響北極之外的淡水系統(tǒng)生物暴露，因此需要環(huán)極地地區(qū)的數(shù)據(jù)支持。氣候變化背景下，污染物的降水輸入、徑流向海洋的輸入以及海冰減少導(dǎo)致污染物的釋放，仍有待明確。另外，雖然可以預(yù)見極端事件在氣候變化背景下會(huì)更加頻繁，但其對(duì)于POPs 和CEACs 環(huán)境歸趨的影響尚且未知。

（3）氣候變化引起的食物網(wǎng)改變對(duì)于POPs 和CEACs 賦存水平的影響仍需深入研究。冰雪融水帶來的地表徑流預(yù)計(jì)會(huì)影響湖泊和河口食物網(wǎng)中污染物的暴露水平與生物放大作用，但缺乏實(shí)際環(huán)境研究的數(shù)據(jù)支持。受氣候驅(qū)動(dòng)的生物遷徙、繁殖和食物季節(jié)性供應(yīng)等因素對(duì)污染物暴露水平的影響機(jī)理也缺乏研究。同時(shí)，氣候變化對(duì)于北極生物中污染物毒性效應(yīng)的影響也亟待明確。

4.3 對(duì)政策制定的指導(dǎo)意義

雖然氣候變化正對(duì)北極地區(qū)一些傳統(tǒng)POPs 濃度降低的趨勢(shì)產(chǎn)生干擾，但一次源排放仍是影響北極POPs 時(shí)間趨勢(shì)的主要因素。因此需要繼續(xù)在全球（如《斯德哥爾摩公約》）、國家和地方層面將更多的具有POPs 性質(zhì)的化學(xué)品納入監(jiān)管，從源頭減少排放。北極污染物監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)十分重要，應(yīng)持續(xù)開展國家監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目應(yīng)包含更多的生物學(xué)和生態(tài)學(xué)輔助數(shù)據(jù)（如生物健康狀況、脂肪酸特征、C、N 和S 同位素分布）以及更小尺度的地理學(xué)數(shù)據(jù)（溫度、降水量、冰的覆蓋面）等，同時(shí)監(jiān)測(cè)方案以及獨(dú)立研究應(yīng)保持?jǐn)?shù)據(jù)開放原則，以保證POPs 和CEACs 相關(guān)研究有可靠的數(shù)據(jù)支撐以及為未來研究提供輔助數(shù)據(jù)。相比于之前的評(píng)估報(bào)告，此次報(bào)告首次采用了大量氣象學(xué)、水文學(xué)和冰川學(xué)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)來評(píng)估氣候變化對(duì)于POPs 和CEACs 的影響［6］，未來的研究將持續(xù)依賴于跨學(xué)科交流與合作。另外政府、學(xué)校、當(dāng)?shù)鼐用耖g的合作也至關(guān)重要。