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专访 | 全球环境健康面临哪些挑战?

撰文 | 徐丽 赵斌(中科院生态环境研究中心)

翻译 | 陶梦萦

校译 | 赵    斌

责编 | 陈晓雪

污染引发的健康问题在全球范围内引发关注。在中国,近年来的高速经济发展也伴随着公共健康问题和环境退化。2016年,《国家科学评论》(National Science Review)采访了《环境与健康展望》(Environmental Health Perspectives)的主编萨莉•佩罗•达尼博士(Sally  Perreault  Darney)。《环境与健康展望》是环境健康领域的前沿期刊,由美国国家环境健康研究所出版。这是一份完全开放获取的期刊,内容包括经同行评议的研究和评论文章,以及新闻和观点文章,涉及多个和环境健康有关的学科,如毒理学、流行病学、风险评估和暴露科学等。我们想知道达尼博士如何看待科学研究在确定和解决当今世界环境健康问题中所起的作用。达尼博士拥有生物医学博士学位,在美国环境保护局的研究发展办公室从事多年研究工作且建树颇丰,后于2015年加入国家环境健康研究所。

NSR:您如何理解环境健康?环境怎样影响生活,而相关领域的科学家该如何帮助我们更好地理解环境和健康之间的关系?

Darney:我对环境健康的兴趣可以追溯到20世纪70年代初,当时我在一个社区学校教生物学。那个时候,美国越来越强烈地意识到环境污染问题及其对人类健康的潜在有害影响。我发现,我当时的学生并不太了解他们的健康情况和赖以为生的环境,也不太了解两者之间的关系。出于对教学的热情,再加上我意识到我们欠缺用来解决环境健康问题的知识,我决定回到研究生院,投身研究工作。

从研究生院毕业并在公共卫生学院做完博士后研究后,我在美国国家环境保护局(US  Environmental  Protection Agency, EPA)的研究和发展办公室负责一个研究环境污染对健康影响的项目。在环保局工作的三十多年里,我对环境和健康问题的认识得以拓展,这得益于我和暴露科学家、工程师、生态学家以及卫生领域的同事之间的有益互动。

如今,作为期刊《环境与健康展望》的主编,我把自己的广阔视野应用到办刊中,我们力争发表最有份量的环境健康研究成果,为政府政策制定者、私人部门和生物制药领域提供可靠的信息。诚然,我们的决策是建立在科学发现的基础上,但也需考虑其他各种因素,如经济状况、文化规范和政治意愿等。由于过去的失败决策或决策空缺,我们一直承受着有害暴露带来的后果,并面临着治理环境的迫切需求。另一方面,我们需要具备前瞻思维,把污染阻止在源头,避免潜在有害物质进入我们的食物、空气、水体和土壤。我们现在有更多的科学知识和数据来帮助我们这样做。

在更好的技术、工程和计算能力支持下,治理环境和预测潜在有害物质变得越来越可行。我们可以把这一知识应用在产品的整个生命周期,也就是“从摇篮到坟墓”的整个过程。我们需要估算整个过程中的潜在化学危害,不只是最终产品中所含有的,还有在产品合成、使用以及最终处理过程中所使用的能源和化学物质中所涉及的。重要的一点是,我们应该在决定投产前就针对产品做好这类分析。

有这种先见之明,并且采用一种“系统方法”,我们应该能够做出明智的决策,从而生产出更安全更有持续性的产品,并同时做到防止污染、创造就业和削减成本。

NSR:我们当前面临着怎样的环境问题?

Darney:我们的环境和依附于环境之上的社会是很复杂的。因此,我们的环境问题很复杂;相应的,复杂的问题需要复杂的解决方案。这样看来,我们需要思考的不仅仅是这些问题本身,还有用来解决这些问题的技术和专业知识。解决环境问题通常需要采取多学科的途径,需要毒理学、暴露科学、生物监测、流行病学、生物医学、健康学、工程学、社会科学、经济学和政治学等各领域的科学家一起合作。这样我们才能考虑到问题的所有复杂层面,并找到解决方案。

关于具体的污染问题,我认为空气污染是首要重点。世界上某些地区出现了严重的空气污染问题,中国便是其中之一。流行病学研究已经充分表明,空气污染和呼吸系统健康问题以及癌症之间存在相关性;另外,关于空气污染能影响神经系统发育的证据也越来越多(如儿童智商问题和代谢疾病的风险)。在环境暴露学研究方面,我们加深了对空气污染物成分的了解,也认识到我们需要探究污染物成分之间的相互作用。过去,我们一次只会研究某一种成分和某一种健康威胁。如今,空气质量专家呼吁加深对所有成分的了解,这些成分不仅包括常规空气质量标准中列举的物质,还有工业活动产生的多种金属和挥发性物质。此外,我们还需要研究气候因素(温度、直接日照、风、降水等)如何影响某特定地区空气污染物的浓度和组成,并利用相关信息建立预测模型,从而做好公共卫生预防。

通过评估复合暴露及其效应,化学物暴露和水污染相关的问题同样也能得到更好的解决。


NSR:哪些因素让环境健康成为了一门独特的学科?

Darney:环境健康学本质上具有很强的学科交叉性。寻找解决方案通常需要多个学科的科学家和决策者一起合作,因此他们需要了解不同学科的独特观点、要点和技术术语。这个领域的发展速度不快,但其发展却是亟需的。随着人口持续增加,人类社会活动消耗地球自然资源的速度大大高于其再生速度,这一点已是共识。而我们只有一个地球。人类活动造成的后果越来越明显,如食物资源(海洋鱼类)锐减、制氧的森林遭到破坏、珊瑚礁(支持着大量水生生物)正在消失、人们因为空气和水污染患上各种疾病等。我们必须抱有解决环境问题的坚定信念,才能确保人类后代和地球的持续发展。我们现在亟需优先考虑这些问题,并倾注信念和资源去解决这些问题。这一点很难做到,因为我们眼前有太多迫切需求,如医疗服务和就业机会等。另外,很多环境问题具有国际属性,需要多个国家齐心协力去解决,但这些国家之间的关系可能并不好。这一切都不容易。我们的教育系统应该向年轻人讲授环境健康问题,把这一问题中所有复杂的方面都讲授给他们,并鼓励他们投身这一领域。

我之前提到,跨学科研究需要各领域的专家们互通信息,但他们运用的专业术语和研究方法各不相同。比如,毒理学研究倾向于将复杂问题趋于简化。我们用动物或体外培养系统分离出某一变量,并试图维持其他条件不变,以获得确定的因果关系。但我们生活在一个充满复杂暴露的环境中,人们对环境污染源的反应也各不相同。不同的反应取决于遗传和表观遗传的差异,也有年龄、性别、饮食和其他因素的影响。在现实世界中分析这些因素,我们需要采取流行病学方法来识别和评估不同的健康决定因素。举一个哮喘的例子。生物医学研究表明,一些人患上哮喘是由遗传决定的,但环境科学提供的大量证据表明,暴露在空气污染和(或)某种过敏原以及其他污染物中的人更有可能患上哮喘,而且症状更为严重。我们需要把内源(生理上的)风险因素和环境风险因素综合考虑,这样我们才能找到治理空气污染和防止环境诱因出现的最佳策略。我们不能改变自己的基因,但可以通过改变环境来控制风险和促进健康。

NSR:环境健康研究在方法论上有何新突破?现代科技如何助力这方面的研究?我们怎样才能把相关学科的方法和观念更好地融入这一领域?

Darney:环境健康研究的很多方面都从新方法的发展中获益。分子遗传学的进展为评估环境暴露导致的基因表达变化提供了工具(如基因阵列、RT–PCR、全局和特异性表观基因组分析),也可以用来阐明具体的作用机制(如基因敲入/敲除的小鼠和细胞模型)。分析化学仪器和代谢组学的发展使我们不仅可以检测到环境中的化学物质,还能对这些化学物质及其代谢物的水平、以及它们与人体、动物模型和细胞中内源性化学物质之间的相互作用进行监测。这些信息促进了监测系统的发展,提高了对人类遭受化学物质暴露的监控能力,而且能被运用于基于生理学的药物动力学模型,帮助我们理解发病原因。另外,生物信息学方法的发展和计算能力的提高为毒理学家提供了必要工具,让他们能对数千种化学物质进行筛选,确定这些化学物质激活致病生物途径的能力。此类方法被统一称为“21世纪毒理学”,它们实现了高通量模式下的毒理预测,比传统方法更加节省时间和资源。

监测设备相关的工程学进展也给这一领域带来了变革。比如,微型检测仪实现了更精确尺度下的环境监测,并让“大众科学家”可以在他们生活、工作和休闲的地点收集私人监测数据。一些设备则把化学物质检测和心率血压等人体生理信息监测结合起来。此类信息不仅有利于环境研究,还有益于个人进行健康行为和活动方面的决策。另外,互联网还促成了此类信息的“众包”。

NSR:发育毒理学是环境健康领域的重要学科之一。您认为这些新科技能给发育毒理学研究带来何种帮助?为什么面临暴露风险时儿童比成人更脆弱?

Darney:我之前在环保局的研究工作主要集中在发育和生殖毒理学方面。上世纪90年代到本世纪初,我们在环保局的生殖与发育评估方法指南中添加了新的测试内容,拓展了依据指南进行评估时所能获得的信息量。而当前的研究更侧重于分子和细胞层面,包括用干细胞来评估化学物质对胚胎发育早期生理活动的影响。例如,干细胞可以通过体外培养分化成心肌细胞,相关发现帮助我们加深了对心脏发育的了解。新的分子生物技术也被用来确定环境暴露和环境条件会在何种程度上引起表观遗传修饰,从而影响个体在胚胎发育中的时间节点控制及成年时期的健康状态。

在儿童健康方面,母亲-儿童队列研究让我们更加了解环境对发育的影响,相关研究早在上世纪90年代末就开始进行。早期的研究重点是孕妇接触到的化学物质和药物如何导致胎儿出现先天缺陷,新近的研究(通过纵向追踪孩子出生到青春期的情况)则发现,童年时期的有害暴露可能会增加未来患上慢性病的风险。这类研究都属于“健康与疾病的发育起源”这一概念范畴。诸如此类的研究让我们认识到,儿童在很多方面都比成人更加脆弱。按单位体重计算,婴儿和儿童比成人呼吸更多空气、喝更多水、还消耗更多食物。所以如果任何介质中(食物、空气、水等)出现污染物,儿童的暴露风险都高过成人。另外,由于儿童的身体还在持续发育,他们比成人更容易受到干扰生长发育的化学物质的影响,后果也更可能是永久性的。

我还想谈一下风险评估方法和风险管理策略上的改变。我们现在有更好的方法来预测复合暴露的风险,也有更好的途径来减少和多种化学物质的接触。随着公众,尤其有子女或处于孕期的女性,的兴趣的增加,我们亟需向公众提供获知正确信息的新途径,让他们了解如何避开有害暴露,同时也要避免引发不必要的恐慌。我们提供的信息不仅要保证可靠性,其呈现方式还要做到让没有专业知识的公众也能理解。《环境与健康展望》这样的期刊就在这方面起到了重要作用。

NSR:作为全球科学研究的重要贡献者,中国当前面临着严重的环境挑战。关于发展环境健康研究和环境保护,您对中国环境健康研究界、相关机构和政府有何建议?

Darney:我认为中国有一些很特殊的环境问题,这些问题的起因和本质需要得到更好地理解,这样才能采取相应措施。我很熟悉美国的环境监管控制,但并不太清楚中国官方是如何应对环境问题的。我最近去北京和武汉时发现,中国的空气污染是一个持续且显而易见的问题。工业化和经济发展带来的排放加重了这一问题。食品安全也是各地的迫切需求,在中国的一些大城市,为了在运输和分销的过程中使食品保持新鲜,这些食物必须要经过包装和处理,所以这些城市中的食品安全问题也就格外突出。好消息是,中国的环境科学家经费相对充足,他们有先进的设备和工具来研究相关问题。世界上的其他一些国家也面临着类似甚至是更加严重的环境问题,中国可以在寻找解决方案上起带头作用,把相关成果带给那些研究资金和科研能力相对欠缺的国家。

和世界其他地区的科学家一样,中国科学家也需要有途径来获知最新的科研发现。我很自豪的是,美国国家环境健康研究所将《环境与健康展望》的内容全部在网上公开,任何人都无需缴费或订阅即可获取。我们的中国合作方还建议我们把一部分内容翻译成中文,特别是关于当前重要议题的新闻文章。受此鼓舞,我们在几年前推出了《环境与健康展望》的中文版。中文版把新闻和一些有关中国的文章翻译成中文发表,这对中国决策者和公众来说相当有帮助。

《环境与健康展望》也收到了很多中国科学家的研究论文来稿。来自中国的文章和期刊收录的其他文章一起,为中国提供了可用于解决环境问题的信息。作为全球环境健康领域的重要部分,中国科学家贡献的新知识不仅能为中国的环境政策效力,还有益于全球。

NSR:近期的研究表明,人类的生殖能力可能在下降。环境污染在其中扮演着什么样的角色?

Darney:上世纪90年代的一些论文指出,男性的精子数量在逐渐下降。在美国,因为生育问题而寻求医学帮助的夫妻比例似乎在增高。这类报告引起了相关领域对可能造成此类有害影响的环境污染物的担忧,并推动了这方面的研究,特别是在丹麦和美国。还有一些研究表明,睾丸癌(年轻男性中最常见的癌症)罹患率在丹麦等一些国家出现增长。这些发现激发了大量关于男性生殖健康与环境关系的新研究,推动了研究设计、分析和实验方法的进步。另外,由于世界上很多地方的夫妇都选择在年纪更大的时候生孩子,而年龄和生育成功率下降有关系,因此当前的研究都会把年龄和其他人口信息考虑在内,并纳入生活方式因素带来的影响,如节食、饮酒和吸烟等。采用一种更系统化的研究方法,并同时考虑多种决定因素和测量指标,有助于这项研究的进行。

NSR:环境问题会影响每个人的生活。人们每天都能接触到关于环境和健康的大量新闻。我们该如何“过滤”这些新闻,以获得真实有用的信息?科学家如何帮助公众获得可靠可信的资讯?

Darney:显然,环境问题影响着每个人的生活,报纸、杂志、电视以及互联网上都有大量关于这方面的文章和报道。其中一些可能带有偏见或者夸大其词,因此我坚定认为我们应该教育公众,让他们有能力去分辨可靠信息和所谓的“垃圾科学”。年轻人尤其要学会不去相信互联网上的所有信息。我们需要教育年轻人,让他们有足够的科学背景知识去质疑文章中的结论。每个研究都不同,其关注的是暴露于不同化学物质、生活在不同环境中的人群。因此,没有一个研究是决定性的,所有知识都应该被综合起来考虑。

像《环境与健康展望》这样的期刊会发表学术评述,评估一段时间内发表的科学发现。这样的“系统性评述”会根据明确的标准来评估某一论证的可靠性,这些标准包括研究规模以及分析力度等。这样的评述对监管决策的制定很有帮助。

我还认为,所有的年轻人都应该在学校里学习科学方法,在阅读大众传媒上的文章时更具批判思维。相应地,这意味着我们需要对老师进行教育。每个人都应该知道如何在网上寻找可靠信息。最近,《环境与健康展望》改版了网站,我们现在的新闻内容减少了技术术语,更加面向普通大众,不仅更容易被读者发现,而且还提供链接指向其他网站的可靠信息,如为女性提供生育健康信息的网站。

在美国,很多政府机构和非政府组织都建立了网站,为公众提供健康方面的资讯,其中也包括环境健康相关内容。很多广播和电视节目也有科学方面的内容。接受这类节目采访的环境科学家应该用公众能够理解的语言来和公众沟通。这样一来,环境科学家、期刊和大众传媒都能在公众的环境健康教育中发挥关键作用。

英文原文2016年12月11日发表于《国家科学评论》(National   Science  Review ,NSR),原标题为“Global environmental health : an interview with Sally Perreault  Darnet”。NSR是科学出版社旗下期刊,与牛津大学出版社联合出版。《知识分子》获NSR和牛津大学出版社授权刊发该文中文翻译。

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