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    國家自然科學基金環境化學發展規劃概況

    發布時間: 2021-04-28 18:39:23   試劑信息網

    摘要

    環境化學是研究化學物質在環境介質中存在、特性、行為、效應及其污染控制原理和方法的科學, 是化學科學的重要分支和環境科學的核心學科. 近年來, 國內環境化學面向學科前沿和國家重大需求, 堅持問題導向, 突出前瞻、創新、交叉、應用, 在污染防控、生態建設和人民健康等方面均取得了長足進步. 為了順應我國生態文明建設對環境化學提出的新需求, 使環境化學科學研究更加對接“四個面向”, 切實解決我國目前所面臨的環境污染問題, 本文簡要介紹了國家自然科學基金委員會化學科學部環境化學學科發展規劃與學科布局, 供相關人員參考.


    1 引言


    環境污染已成為各國政府、學術界、工業界以及普通大眾非常關注的熱點問題. 為了有效地控制和削減環境污染物, 首先必須了解污染物的產生源頭、分布特征、遷移轉化規律以及毒性效應, 進而對污染進行治理或修復. 環境化學不僅可以幫助識別污染物的來源、種類、數量和賦存形態, 還可以描述和預測污染物的環境過程及演變趨勢, 并為環境污染的預防、控制、治理和修復提供原理、方法與技術.

    化學品污染、氣候變化、海洋酸化、臭氧層空洞、生物多樣性喪失等決定人類能否在地球上生存的系列生態環境問題[1], 均與環境化學密切相關. 在導致環境污染和生態破壞的諸多因素中, 化學污染物因素約占85%. 環境化學通過大氣、水、土壤以及生物各圈層環境問題的認知、剖析, 進行環境污染的預防、控制、治理和修復, 從而支撐人類社會可持續發展和人類命運共同體建設.

    研究表明, 人類70%~90%的疾病風險與環境有關[2]. 在我國, 與環境污染相關的疾病呈上升趨勢, 惡性腫瘤等重大疾病發病率和死亡率逐年增加[3~6]. 外在環境因素, 包括化學致癌物、紫外輻射、電離輻射和放射輻射等是導致癌癥發生的重要原因, 對各種化學污染物環境暴露、生態毒理及健康效應研究, 也是環境化學的核心內容, 可見環境化學對于保護生態安全和人體健康的重要性.

    當前, 我國環境保護與健康研究面臨著嚴峻和復雜的形勢. 黨的十八大將“生態文明建設”提到前所未有的戰略高度, 將其與經濟建設、政治建設、文化建設、社會建設一道, 納入社會主義現代化建設“五位一體”的總體布局. 黨的十九大報告中更是明確提出建設生態文明是中華民族永續發展的千年大計, 將“實施健康中國戰略”作為國家發展基本方略中的重要內容. 這些戰略目標的實現, 都離不開環境化學學科的發展和支撐. 經過40多年的快速發展, 我國環境化學在學科建設、人才培養、隊伍規模、國際影響、服務國家目標等方面均取得了長足進步[7~10], 在解決重大環境問題(如松花江污染事件、大氣霧霾成因、環境污染與健康)和實施“水十條”、“氣十條”、“土十條”及履行國際環境公約(如斯德哥爾摩公約和水俁公約等)等方面都發揮了不可替代的作用.

    國家在“十四五規劃”中將基礎研究和原始創新放在非常重要的位置, 黨中央對基礎研究提出了更高的要求, 要面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民生命健康. 環境化學的研究工作既具有世界科技前沿和國家需求屬性, 又有經濟建設和人民生命健康特征, 是典型的同時滿足“四個面向”的學科. “十四五”期間, 環境化學應緊密結合建設科技創新強國“三步走”目標, 遵循學科發展趨勢、合理學科布局、防止盲追熱點. 在“持久性有機污染物環境化學行為”、“大氣霧霾形成機制”、“水體污染深度處理”、“納米材料環境行為及效應”、“光催化技術及應用”等領域繼續強化國際影響力, 在“復雜環境原位表征技術”、“高通量污染物鑒定方法”、“環境催化行為與機制”、“多介質污染物界面行為”、“乏燃料后處理新技術與新方法”等方面進一步夯實研究基礎, 在“霾化學”、“抗生素抗性基因”、“污染物溯源與歸趨”、“化學品高通量毒性篩查”、“以精準醫學為導向的藥物放射化學”等方面培育學科未來生長點. 同時, 環境化學科學研究要更加注重以“真實環境”為研究對象, 關注“介質協同”問題, 強化與化學化工的交叉融合, 憑此才能更加有利于當前我國環境問題的解決[11]. 基于以上背景, 本文簡要介紹國家自然科學基金委員會化學科學部環境化學學科發展規劃與學科布局, 供相關人員參考.



    2 環境化學發展規劃概況


    2.1 環境分析化學


    環境分析化學是進行環境科學與技術研究和環境保護必備的耳目和重要手段. 環境分析化學的核心任務是針對污染物及其轉化、降解產物發展高效、高靈敏、高選擇性的定性定量檢測方法, 揭示環境中污染物的種類、含量、形態和遷移規律, 為環境科學與技術其他分支研究提供必要的技術支撐.

    我國在環境分析化學領域的研究十分活躍, 近年來在采樣/樣品前處理及分離技術、新污染物分析鑒定、污染物遷移轉化規律、大氣細顆粒物組成與成因以及微區原位環境分析方法等方面都取得了突出的成績, 在國際上占有舉足輕重的地位. 未來需要通過鼓勵學科交叉, 結合粵港澳大灣區、海洋強國建設等國家發展戰略需求和國際前沿開展前瞻性、創新性研究工作. 一方面, 進一步解決目前實際需求中存在的瓶頸問題, 包括開發實際環境中污染物的快速、原位、實時在線監測與活體檢測技術, 高通量、非靶向、多尺度環境分析技術, 以及生物標志物與活性中間體檢測分析技術等; 另一方面, 要提前布局, 為未來發展尋找新的增長點, 如開發基于國家科學平臺和大科學裝置的分析技術, 基于互聯網和人工智能的環境分析技術, 以及基于新原理、新技術的環境分析裝備與器件研制等.

    重要研究方向包括:

    (1) 高效、快速分離與定性識別技術;

    (2) 原位、在線、活體及中間體檢測分析新技術;

    (3) 復雜基體中超痕量污染物分析方法;

    (4) 非靶向環境分析方法;

    (5) 基于新原理、新技術的環境分析儀器、裝置與器件研制;

    (6) 基于互聯網、移動平臺的環境大數據分析方法和技術.


    2.2 污染物界面行為與環境過程


    環境是由多個介質組成的復雜體系, 污染物進入環境后與各環境介質相互作用, 發生多種界面行為, 不僅影響污染物在各介質的分布、遷移、轉化和累積, 還會改變污染物的賦存形態、生物有效性及環境健康風險. 在分子水平理解界面過程的化學本質是正確認識、合理預測以及有效治理環境污染的重要基礎和關鍵.

    國內學者對污染物的多介質界面行為研究已取得不少成果, 逐漸由單個環境介質體系中污染物行為研究發展到多介質多界面環境體系的行為研究, 由單個污染物的環境行為研究發展為復合污染物環境行為機制的探討. 然而, 目前對許多復合污染物的多介質多界面行為以及區域環境過程仍不清楚, 導致在實際環境污染防治中往往僅針對單一介質, 難以達到理想的效果. 未來環境化學研究仍需繼續圍繞污染物的多介質界面行為與環境過程, 深入開展環境污染物界面反應化學本質、污染物多介質-多界面-多過程行為機制以及污染物跨介質和跨區域遷移轉化過程等方面研究, 為多介質環境污染協同防治提供科學依據.

    重要研究方向如下:

    (1) 污染物多介質界面行為表征方法;

    (2) 新污染物界面行為與環境過程;

    (3) 復合污染物環境界面反應及機制;

    (4) 污染物生物有效性及調控原理;

    (5) 污染物在區域多介質的遷移轉化和歸趨;

    (6) 污染物跨介質、跨區域遷移轉化及機制.


    2.3 大氣污染與控制化學


    大氣污染與控制化學主要研究大氣環境中各種污染物的物理化學特性、化學變化規律和環境化學行為, 從而闡明污染特征、形成過程、發展趨勢, 判明污染物的源與匯及其環境影響和生態效應. 大氣污染與控制化學一方面與大氣物理學、環境生物學、環境毒理學相結合, 為制定環境質量標準、進行大氣質量綜合評價提供數據支撐; 另一方面與工業生產工藝研究、治理技術研究相結合, 為控制大氣污染物排放、尋找科學防治方法提供科學依據.

    大氣環境污染與社會發展階段和工業水平密切相關, 是一個長期存在的問題. “十三五”期間, 我國科學家在大氣霧霾形成的化學機制、關鍵污染物和污染來源等方面開展了深入研究, 并針對性地開展了超低排放大氣污染治理技術研發和控制政策制定, 有效降低了大氣霧霾的污染. 但是, 當前我國大氣污染呈現復合型和壓縮性的特征, 秋冬季節灰霾頻發, 夏季O3超標, 高PM2.5與高O3共存, 這是發達國家未曾經歷的新問題, 也是大氣環境化學的新挑戰. 黨的十九大報告提出“持續實施大氣污染防治行動, 打贏藍天保衛戰”, 對新時代的大氣污染防治工作提出了更高的目標和要求. 因此, 迫切需要更加精準地揭示我國大氣復合污染成因, 研發先進的污染物控制技術, 實現PM2.5/O3高效、協同、精準控制. 同時, 促進大氣環境化學學科發展, 引領大氣化學研究國際前沿, 并為“一帶一路”發展中國家解決大氣環境污染問題提供借鑒和參考.

    重要研究方向包括:

    (1) 霧霾成因、O3和二次污染形成機制;

    (2) 復合污染的表/界面過程及其對環境空氣質量的影響機制;

    (3) 大氣中持久性有機污染物遷移、轉化機制;

    (4) PM2.5生物毒性組分形成機理及其健康效應;

    (5) PM2.5/O3高效協同控制技術;

    (6) 機動車尾氣近零排放、CO2捕集利用及封存技術;

    (7) 氮氧化物、可揮發性有機物(VOCs)、溫室氣體控制技術.


    2.4 水污染與控制化學


    水污染與控制化學主要應用化學基本原理和方法研究水體中化學污染物的形態、反應及其歸趨. 水環境中污染物可通過沉淀溶解、氧化還原、配位絡合、膠體形成、吸附解析等作用, 參與和干擾各種環境化學過程及物質循環. 推動水污染化學研究可為國家全面控制污染物排放、保護水資源、保障水生態安全提供科學依據, 也為應對全球變化對水環境的影響提供決策支持.

    近30年來, 我國水污染控制技術領域研究取得了顯著的成績, 傳統水污染指標控制技術水平有較大提高, 已形成系統化、多樣化的污廢水處理技術體系. 但在我國生態文明建設快速推進與水污染控制要求顯著提高的背景下, 由于相關基礎理論探索與應用基礎研究明顯不足, 導致我國在污廢水深度處理與資源化、難降解有毒有機廢水處理、新污染物控制、污染水體修復等方面的核心技術創新能力較為薄弱, 缺乏經濟實用的水污染控制與治理技術, 亟需開展相關基礎研究, 以支撐水污染控制領域技術創新發展的需求. 因此, 應根據水中特征污染物的性質、組成、形態及對水質安全的要求, 研究其在現有常規水處理工藝中的轉化規律, 研發經濟高效的水處理新方法和新技術, 并建立水中特征污染物控制與轉化過程安全性評價新方法. 這些研究對解決我國新時期的水環境保護問題具有非常重要的意義.

    重點研究方向包括:

    (1) 污廢水中特征污染物的識別及處理過程中的轉化規律;

    (2) 污廢水中常規污染物強化削減新技術及其原理;

    (3) 工業廢水深度處理新技術新方法;

    (4) 新型環境功能材料用于污染物高效去除及資源化的技術原理;

    (5) 多維組學技術和合成生物學在廢水生物處理中的應用;

    (6) 污染物降解過程的原位分析技術和方法.


    2.5 土壤污染與修復化學


    土壤污染與修復化學是指應用化學基本原理和相關方法, 研究污染物在土壤環境介質中的產生、遷移、轉化、累積、降解、歸宿等化學行為及其生態環境效應. 土壤污染具有滯后性、隱蔽性和長期性等特點. 甄別土壤中污染物來源、研究污染物對土壤環境和生物危害機理, 不僅可從微觀水平更深層次上認識土壤環境污染問題, 更可為土壤污染有效預警、防控及修復提供科學依據.

    2016年國務院公布《土壤污染防治行動計劃》(簡稱“土十條”), 2019年全國人大制定《中華人民共和國土壤污染防治法》, 土壤污染防治已成為我國污染防治攻堅戰的重要組成部分. “十三五”期間, 我國已在土壤污染源-匯機制、土壤環境容量、土壤污染異位表征技術、整體異位物化修復等方面取得顯著進展. 然而, 作為復雜系統, 土壤環境具有大環境、微環境、微納界面、分子反應等多層次結構, 有植物、動物、微生物、礦物等多介質組成, 存在傳統污染物、新污染物等多污染共存的現象. 因此, 亟需通過原位表征新技術開發, 掌握土壤環境多介質界面過程及污染物生物地球化學過程, 分析土壤-植物系統協同轉化與健康效應, 制定科學合理的土壤環境質量標準, 發展土壤污染控制與修復的新技術原理, 為改善土壤環境質量、保障農產品質量和人居環境安全提供重要支撐.

    重點研究方向包括:

    (1) 土壤中污染物的原位表征技術及新污染物分析檢測方法;

    (2) 污染物土壤界面化學行為及其環境效應;

    (3) 污染物土壤-植物系統轉化與健康效應;

    (4) 土壤復合污染過程及其調控原理;

    (5) 農用地土壤污染阻控與修復新技術原理;

    (6) 污染場地土壤安全修復新材料及新技術原理.


    2.6 固廢污染與處置化學


    固廢污染與處置化學是指以化學原理為重點, 主要圍繞固體廢棄物在環境中的污染化學行為和效應, 開展固體廢棄物減量化、無害化、資源化和高值化研究. 消除或阻斷固體廢物中有毒有害物質的釋放及遷移轉化, 分離提取固體廢物中重金屬和貴金屬, 使其脫毒并進行高值化利用, 是解決我國當下環境污染、資源短缺和能源問題的重要手段之一.

    我國固體廢物產量多年居世界第一, 其引發的污染問題尤為突出和復雜. 固體廢物成分復雜且有害物質多, 長期粗放堆存、低值利用或無序處置引發的重大環境污染事故和社會群體性事件頻發, 造成嚴重的“水-氣-土”復合污染, 已成為引起全社會高度關注并亟需解決的重大環境問題. “十三五”期間, 我國在生活垃圾填埋、焚燒、堆肥處理處置, 電子垃圾、廢舊電器電池拆解, 生物質廢物高值化轉化等方面取得了一定進展. 然而, 固體廢物兼具污染和資源屬性, 其處置過程中的污染成因不清、環境行為不明、新技術缺乏等問題凸顯. 因此, 需對固體廢物減量化、無害化、資源化處置過程中的污染物轉化過程及機理、高值化新技術及原理等進行深入研究, 從而為打好環境污染防治攻堅戰、推動綠色循環產業發展和建設美麗中國做好重要保障.

    重要研究方向包括:

    (1) 固體廢物處理過程二次污染物成因研究;

    (2) 固廢源頭減量、無害化及資源化利用原理與技術;

    (3) 固廢中新污染物控制技術及機理;

    (4) 典型固廢中微生物與污染物的界面交互作用及轉化基礎科學問題;

    (5) 水/固/土多介質體系的重金屬污染高效治理及資源化原理與技術;

    (6) 固體廢物熱化學處理過程中持久性有機污染物的削減原理.


    2.7 納米環境化學


    納米科技的快速發展, 給環境污染治理帶來了新的技術發展方向, 與此同時納米材料的毒理與健康效應也受到了廣泛的關注. 作為新興的交叉學科, 納米環境化學主要研究納米尺度材料在污染物吸附、絮凝、過濾、消毒、降解、修復及多種技術復合中的作用機理以及潛在工程應用; 微納米尺度物質的環境轉化及過程; 微納尺度物質與生物體的相互作用機理及規律.

    納米技術和納米材料的生物安全性既是本領域重要的基礎研究內容, 也是各國前沿科技發展戰略與健康安全的重大需求. 目前, 美國、歐盟、聯合國、經濟合作與發展組織(OECD)和國際標準化組織(ISO)相繼要求科學界及政府部門開展環境納米毒理與健康系統研究. 我國是較早在納米毒理領域開展研究的國家之一, 具有一定優勢特色. 我國正在成為納米材料研究和生產的大國, 應繼續加強納米技術的應用基礎研究與技術創新, 以及環境納米行為與毒理研究, 保障納米科技在我國健康發展, 提高我國高科技納米產品的國際競爭力.

    重要研究方向包括:

    (1) 不同環境介質中納米顆粒的存在形態、源匯機制和遷移轉化;

    (2) 天然納米顆粒和人工納米材料的環境界面化學機制;

    (3) 納米顆粒在生物體內的藥代動力學(ADME)及原位表征方法體系;

    (4) 納米顆粒的生物學效應、作用機制及影響因素;

    (5) 納米毒理大數據庫及模擬預測研究.


    2.8 理論環境化學


    理論環境化學屬于環境化學與化學信息學(化學計量學)、計算化學(量子力學、分子力學)的交叉學科, 主要研究化學污染物的形成機制、源解析、多介質遷移轉化歸趨、毒性機制及毒性效應預測等. 通過污染物環境過程機制的理論模擬和多介質環境模型構建, 不僅可以為污染物的環境與健康風險評價奠定基礎, 更有望成為環境化學攻堅克難的利器.

    理論環境化學早期研究主要集中在有機污染物二維構-效關系和穩態系統多介質模型方面. 近年來, 隨著高性能計算、信息科學、材料物理、生物信息學乃至非線性系統數值模擬等發展, 使得從分子水平上揭示污染物環境過程的化學機制日趨成熟. 隨著大數據及人工智能發展, 從區域尺度進行污染物非穩態體系時空分布宏觀預測以及環境污染的預警也逐步可行. 理論環境化學通過理論模擬預測, 有望為環境化學的快速發展、為環境保護實踐提供方法與技術支持.

    重要研究方向如下:

    (1) 化學物質多介質環境過程及相關行為參數的分子模擬預測方法;

    (2) 外源化學物質毒性通路及網絡的模擬、效應參數值的預測方法;

    (3) 有害化學品的高通量計算毒理學篩查與預測方法;

    (4) 多元混合物聯合毒性的預測方法學;

    (5) 基于大數據的環境污染預測預警.


    2.9 環境毒理與健康


    環境毒理與健康主要研究化學污染物及其轉化產物在分子、細胞、組織到個體層面的毒理學效應及其可能產生的生態與健康影響, 重點聚焦在化學污染物對生態系統和人類健康作用機制、發展基于毒性機理的毒性新方法和新模式以及發現新的生物標志物.

    我國環境毒理與健康研究面臨諸多挑戰, 如污染物暴露成分復雜且暴露濃度較低, 缺乏準確的分析、篩查與評估體系; 在污染物的全生命周期中, 由于其復雜性、暴露途徑的多樣性以及疾病發生機制的復雜性等原因, 難以建立污染物與疾病之間的聯系; 暴露進入人體后的毒性分子機制, 必須利用不同水平上的各種相互作用、各種代謝途徑、各種調控通路的整合才能全面、系統地闡明復雜的毒性效應. 因此, 通過環境化學、分子生物學、公共衛生等多學科交叉合作, 將環境-健康-分子緊密聯系起來, 建立污染物高通量精準檢測和原位表征平臺, 尋找并利用代謝組、遺傳組和表觀遺傳生物標志物來解析污染物對機體健康的關鍵信號路徑的擾動作用, 將污染物的生物效應與健康建立直接關聯, 已經成為環境毒理與健康當前迫切需要解決的重大問題.

    重要發展方向包括:

    (1) 化學物質的高通量毒性測試和環境中毒性因子的高通量甄別;

    (2) 低劑量全生命周期暴露的毒性效應方法學;

    (3) 復合暴露的健康效應與生物標志物;

    (4) 污染物致毒機制研究;

    (5) 基于毒性數據庫和機器學習的健康風險評價與預測;

    (6) 基于污染物效應探針與網絡耦合的原位實時監測系統方法.


    2.10 環境污染與微生物調控


    微生物與污染環境相克相生, 作為生物污染的主體或載體, 微生物的快速繁殖和代謝導致病原微生物、各類毒素物質及抗生素抗性基因等迅速擴散, 污染生態環境、影響食品安全甚至危及人類健康; 而作為污染物累積、降解、轉化的主力軍, 微生物則發揮著環境凈化、物質合成、能量轉化等多重功能, 是環境污染綠色控制與治理的基礎和關鍵.

    目前我國在環境微生物污染方面, 研發了抗生素抗性基因納米孔測序技術和氣溶膠中新冠病毒快速監測系統, 進行了環境介質-微生物交互作用與微生物耐藥傳播擴散機制研究, 開展了污染物綠色高效降解/定向轉化的微生物電子傳遞、化學信號調控研究, 并取得了顯著進展. 然而, 由于復雜介質中微生物種類繁多、代謝復雜、信號交流錯綜, 有關微生物污染及治理研究仍缺乏可控性. 未來環境化學研究仍需繼續開展生物污染快速監測技術開發、污染物微生物定向轉化過程研究、環境污染化學微生物調控原理探索, 為環境污染防控及治理提供基礎理論及科學依據.

    重要研究方向包括:

    (1) 病原微生物及毒素物質的溯源及快速篩查技術與方法;

    (2) 土壤微生物耐藥傳播擴散機制及食物鏈傳遞風險;

    (3) 微生物-環境介質-修復材料的電子傳遞機制與界面行為調控;

    (4) 廢水/廢物中污染物高效降解/定向轉化的微生物作用原理;

    (5) 污染環境中微生物交互作用關系及其化學信號調控原理.


    2.11 環境污染與食品安全


    環境污染與食品安全主要研究環境污染物從環境到食品的轉化過程、賦存形態, 闡明其轉化規律、污染特征以及危害形成機制. 食品作為環境中物質、能量交換的產物, 其生產、加工、儲存、分配和制作都是在一個開放的系統中完成, 研究化學性、生物性以及放射性污染物對食品組分的影響, 分析不同污染物的賦存形態及其生物效應, 將為全面評估環境污染、創新食品生產可持續發展、開展食品安全質量控制提供理論基礎.

    黨的十九大報告提出“實施食品安全戰略, 讓人民群眾吃得放心”. 中共中央、國務院“關于深化改革加強食品安全工作的意見”提出到2035年實現食品安全標準進入發達國家行列, 并要求開展食品安全領域科技創新, 開展基礎科學和前沿科學研究. 目前, 我國食品安全形勢依然嚴峻, 土壤、水體污染導致糧食中重金屬超標, 細菌耐藥基因在環境、養殖動物和食品消費者中擴散, 設施農業和食品包裝帶來添加劑遷移, 富營養化藻類繁殖導致藻毒素為主的水產生物毒素污染, 環境化學污染物(重金屬、農藥、持久性有機污染物等)在食品中存在形式、釋放效率和毒性機制不明等, 需要開展多學科交叉研究, 發展出基于環境-食品-人體全鏈條的食品風險評估和安全控制理論體系.

    重要研究方向包括:

    (1) 化學污染物在動植物食品中的遷移轉化機制;

    (2) 食品包裝材料添加劑在食品中及人體內的遷移規律;

    (3) 環境耐藥基因在環境-食品-人體中的擴散機制;

    (4) 人體環境污染物負荷與內外暴露關聯的生物利用率和毒代動力學(PBTK)研究;

    (5) 環境富營養化與生物毒素食品安全風險研究;

    (6) 納米技術和微塑料的食品安全風險研究.


    2.12 放射化學與輻射化學


    放射化學系研究放射性物質及其輻射效應的一門化學分支學科. 現代放射化學主要包括核能化學、環境放射化學、放射性藥物化學、放射分析化學、放射性元素化學和核化學等. 放射化學不僅對于人類知識的拓寬起到了積極作用(如將元素周期表擴展了三分之一), 而且由于人工放射性和核裂變的發現, 開創了核科學技術時代. 輻射化學從本質上是指輻射誘發的各類激發態物種、溶劑化電子、自由基反應的綜合效應.

    放射化學在基礎研究、國家戰略和重大需求等方面都具有重要作用, 是一個既有科學意義, 又有社會、經濟和國防價值的重要學科領域. 近100年來, 放射化學為我國在國際上重要地位的確立, 為核能利用和核技術的開發應用, 為人類健康、環境保護以及社會和經濟的可持續發展做出了重要貢獻. 隨著我國核電的快速發展, 在未來20年, 核能所產生的放射性廢物處理處置以及核素在環境中的化學和遷移問題毫無疑問是我國環境放射化學的主要研究問題. 目前, 我國輻射化學的基礎研究受制于先進脈沖輻解等科學實驗裝置的缺乏, 研究深度不足. 為了適應我國核能發展所帶來的新挑戰, 需要加強新型核反應堆中循環冷卻介質與核事故容錯包殼材料等的輻射化學研究及其他相關工作.

    重點研究方向包括:

    (1) 乏燃料后處理新技術與新方法;

    (2) 錒系元素化學;

    (3) 基于精準診斷和治療的放射性靶向藥物和錒系促排藥物;

    (4) 放射性污染控制技術及多模態先進放射分析方法;

    (5) 放射性核素與環境介質和環境材料間作用機制的多尺度模擬;

    (6) 核燃料循環輻射化學及新材料的輻射改性.


    2.13 環境化學品與國家安全


    我國是世界化學化工市場的領導者, 化學品的安全與和平使用、化學事故及化學安全事件的處理與無害化處置是安全與防護化學的核心要素, 也是國家與行業的重大需求. 危險識別與威脅評價、復合安全事件如化生放核危害的多組分預警監測和溯源、有毒化學品/危險材料的安全利用與防范處理技術是安全與防護化學、環境化學的重要研究方向.

    2015年聯合國發展峰會通過了2030年可持續發展議程, 強調實現化學品全生命周期的無害化環境管理, 細化了減少化學品排放和盡可能降低對人類健康和環境造成影響的行動計劃. 我國約有4.6萬種化學品在生產和使用, 每年還有200多種新增的化學品進入市場, 其中大多數化學品沒有經過全面的生態風險和健康效應評估. 在安全與防護化學方面, 我國尚處于跟蹤模仿、引進、部分應用的層面, 需要和安全科學技術、風險管理、職業健康、環境保護等學科領域進一步交叉融合、深度發展. 安全與防護化學的研究具有實現化學安全威脅因素的全識別、危害對象的全防護、復合安全事件的全處置等發展趨勢.

    重要研究方向包括:

    (1) 管控化學品篩查技術與方法;

    (2) 有毒化學品替代技術與策略;

    (3) 新型有毒化學品和新型材料的風險評估;

    (4) 化學威脅態勢感知、智能預警及對抗關鍵技術;

    (5) 化生放核危害的檢測、暴露評價及生物標志物;

    (6) 智能化毒性和生物活性預測關鍵技術.



    3 總結與展望


    環境化學創新是基礎, 人才是關鍵, 服務國家需求是目標. 環境化學是實踐性很強的學科, 既是國家重大需求, 更存在瓶頸問題, 這些問題的解決離不開一支高水平的環境化學基礎研究隊伍. 環境化學需要針對我國乃至全球環境污染與控制中的實際問題, 進一步凝練學科前沿與關鍵科學問題, 貫徹新時代科學基金確立的“鼓勵探索, 突出原創; 聚焦前沿, 獨辟蹊徑; 需求牽引, 突破瓶頸; 共性導向, 交叉融通”的資助導向[12], 通過研究污染物的組成與來源、環境過程與微觀機制、生態風險與健康效應以及防控原理與方法等, 加強創新研究、強化學科交叉、明確研究導向, 大力推動我國環境化學學科的整體發展, 提升環境化學競爭力.



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