生态毒理学

随着人类文明的发展，科学技术日益进步，人类对地球资源的开发利用越来越导致众多环境问题的出现，气候变暖，生态破坏，以及土地、水和大气污染等。二十年前，随着生态环境问题的日益突出，产生了一门新兴学科，那就是生态毒理学。生态毒理学用多学科理论包括生理、生态、化学、医学、毒理学和数学等来解释自然界中污染物的暴露风险。因此，生态毒理学不仅是一门科学，而且是环境基准推导和标准制定以及污染防治中应用性很强的工具，已成为上世纪九十年代至今最有生命力的新兴学科之一。

周启星，1963年5月23日出生于浙江，现任南开大学环境科学与工程学院院长，教授，博士生导师。他在环境学科领域孜孜不倦、忘我工作，建树颇丰。作为我国环境学科的“领头羊”之一，周启星教授始终站在环境学科的制高点和学术前沿，提出了一个又一个科学问题，解决了一个又一个技术难题，尤其对陆生生态毒理学有着深邃独特的造诣，不仅大大丰富了生态毒理学的理论，更为我国的环境保护与可持续发展做出了突出贡献。

生态毒理学是研究外源化学、物理和生物因素对生物体和环境生态系统的损害效应及其机理，以及预防、救治或改善措施的综合性学科，是环境基准研究和环境标准制定与修订的基础，是实施污染控制的工具。因此，它实际上是“可持续发展”战略的一种技术支撑。几乎所有在1980年代欧美各国出台的环境标准与管理方法中都需要生态毒理技术，如土壤质量标准的制定与修订，水质标准的制定与修订，化学品和排放物的安全性评价，产品生物降解能力测试，生物技术产品的管理，污染治理与修复的效果评估等，都需要生态毒理学参与并起着关键的技术支撑作用。当前，面对日益严重的环境复合污染的健康风险评估、新物质与新型材料(如纳米材料)以及转基因产品等的生物安全性与生态风险、中医药产品毒性评估等新问题时，毫无例外地需要生态毒理学知识和技术作为支撑。因此，有必要做好生态毒理学学科发展与建设的顶层设计，给予生态毒理学学科及其应用更准确的定位。

周启星教授对生态毒理学理论的最大贡献，是他总结、归纳并提出了生态毒理学的五大基本原理：1、环境毒物的剂量一效应关系原理；2、环境毒物的结构一活性相关原理；3、毒理作用的多层次效应原理；4、毒理生态动力学原理5、环境毒物的生态适应性原理。这五大基本原理的提出，对于深化生态毒理学研究以及在环境保护领域的多层次应用，产生了积极而广泛的学术影响。他还丰富和发展了生态毒理学的学科体系，指出：生态毒理学的基本分支学科是理论生态毒理学、实验生态毒理学和应用生态毒理学，理论生态毒理学涉及大气生态毒理学、水生生态毒理学、陆生生态毒理学，植物生态毒理学、动物生态毒理学、微生物生态毒理学、分子生态毒理学等则归属实验生态毒理学，工业生态毒理学、农业生态毒理学、矿区生态毒理学、城镇生态毒理学以及军事生态毒理学等应该属于应用生态毒理学的组成范畴。

他对陆生生态毒理学有着系统而高深的研究，并取得了多项具有明显创新意义的成果。首先是，他通过大量实验研究，阐明并揭示了复合污染生态效应与污染物之间的复杂关系：复合污染生态效应不仅仅只与污染物或污染元素本身的化学性质有关，更为重要的是，取决于其存在的水平及其浓度组合关系；与生物种类或生态系统类型有关；还与作用的生物部位有关。他首次提出并证实了复合污染生态效应是矢量而不是标量，复合污染生态效应赋予了作用的方向和反应的模式。他对复合污染有着深刻的理解，指出：复合污染的基本内涵：1、一种以上的污染物同时或先后进入同一环境介质或生态系统同一分室2、污染物之间、污染物与生物体之间发生交互作用；3、经历化学、物理化学过程、生理生化过程和生物体发生中毒过程或解毒适应过程等三个阶段4、产生抑制、促进或独立效应。特别是他通过实验修正了教科书中一直沿用的“协同作用”和“拮抗作用”原有定义中不完整甚至错误的提法，认为当总效应大于单独作用时效应总和，常常出现多种反应模式，至少包括正向促进／逆向促进、正向促进／逆向抑制、正向抑制／逆向促进等三大类作用情形，其中，只有正／逆促进可谓严格意义上的“协同作用”；同样，尽管总效应小于单独作用时效应总和，通常也出现3种反应模式，其中只有1种作用情形可谓严格的“拮抗作用”。他还在实验基础上归纳出“互作态”的新概念并赋予定量化内涵与定义；发现复合污染生态效应不仅存在“危害延时”现象，而且存在“危害增时”作用，即复合污染可导致某些污染物对生态系统的作用、危害时间延长。

周启星教授还把生态毒理学原理和研究成果运用到土壤环境质量基准的研究中。早在1987年，他就提出了一整套土壤环境质量基准研究与推导的方法，包括：生物生态效应方法、土壤环境背景值方法和食品卫生标准反推法。他用了整整四年时间，在基于土壤环境背景值研究成果基础上，在考虑作物生态效应后，提出了中国土壤镉、汞、铅、砷和锌等重金属的环境质量基准值，为我国土壤环境质量标准(GBl5618-1995)的建立、制定和颁布提供了科学依据，并做了大量实际工作。为了使获得的土壤环境基准更为反映环境污染实际，还开展了农业环境复合污染条件下相关的土壤质量基准研究，推导、提出了复合污染条件下重金属污染物、典型有机污染物的土壤环境质量基准值。近年来，周启星教授还对我国农业土壤中新型农药、抗生素和多溴联苯醚等典型新型有机污染物的环境质量基准进行了大量实验研究，掌握了第一手资料。

鉴于我国土壤重金属和有机污染日益严重以及场地污染大量存在的情况下，周启星教授在我国率先提出并开展了污染土壤修复基准的系统研究，并成为我国这一研究领域的开拓者。2003年以来，他在我国首次提出了开展污染土壤修复标准建立的方法体系研究的设想。他多次呼吁在我国建立污染土壤修复标准，以填补我国这一领域的空白。特别是，他再次运用生态毒理学原理和研究成果，推导、提出了我国污染土壤中一些典型污染物的修复基准的建议。为我国今后建立污染土壤修复标准打下了坚实基础。

至今，周启星教授成功组织了多次与生态毒理学及其应用相关的国际、国内学术会议，包括首届污染生态化学与生态过程国际会议、第二届污染生态学国际会议、首届土壤环境基准国际研讨会、多次全国污染生态学大会以及中国科学院污染环境修复基准研究学术研讨会等学术会议。还作为执行主席之一，成功组织了“污染土壤修复与生态安全”第212次香山科学会议。特别是，作为主要建议人，他还提出了“东北老工业基地环境污染形成机理与生态修复”和“环渤海地区复合污染、生态退化及其控制原理”的973项目建议，并得到认可和有关方面批准，这对于我国这两个经济与社会发展最为关键地区的生态安全具有重要的现实意义。

目前，我国的生态毒理学研究在一定程度上还存在小而全、重复分散、交叉重叠、各行其是、社会资源浪费的被动局面，我国的污染土壤修复的标准及其相关的政策制度还是个空白；相反，发达国家都有完备的土壤环境质量标准和污染土壤修复标准。为此，周启星教授希望政府能够尽快重视起来，不仅应该加大宣传力度，而且要开展系统的研究，以缩小、打破与国外的差距。他认为，只有这样，我国在污染土壤修复基准研究与相关标准的制定和执行才能有所作为。他呼吁应继续加大对生态毒理学研究的投入，同时要拓宽科研投入渠道，建立国家生态毒理学产学研产业联盟，使更多的企业和民间资本能支持生态毒理学研究和技术平台等的建设，让更多的基础数据快速转化为环境基准／标准和政策。

吾生虽有涯，科研无止境。在生态毒理学的研究领域，周启星还有很漫长的路要走。我们欣喜地看到，近年来，国家了一个关于水质基准研究的“973”项目，这表明我国已经开始重视这个问题。我们相信，在未来的科研道路上，周启星教授会继往开来，更创辉煌。