“全球蒸馏”揭秘：持久性有机污染物为何在两极地区大量存在？
1962年出版的《寂静的春天》一书描述了以 DDT为首的农药对环境的危害。类似DDT的物质又被称为持久性有机污染物（Persistent Organic Pollutants, 以下简称POPs），是指能抗光学、化学和生物降解的自然或人为合成的有机化合物，具有高毒性、高生物富集性、持久性以及远距离迁移性等特点[1]。此后，越来越多的研究进一步证实了POPs的危害，促使各国政府最终禁止使用这类农药。然而，它们的残留物对环境的影响可能远远超过人类预期。
一系列研究证明了POPs在两极地区，尤其是北极地区的大量存在[2-4]。然而，大多数化学品在两极地区尚未大量使用，为何会在两极地区环境中发现相对较高浓度的POPs？Wania, F. 和 Mackay, D.提出了“全球蒸馏”（又称“蚱蜢效应”），以解释这一现象。
通俗来讲，“全球蒸馏”与化学实验中的蒸馏原理类似，物质在相对较高的温度下蒸发，然后蒸气移动到温度较低的区域并在那里凝结。POPs在全球范围内也出现了类似的现象。POPs通常在人口更为密集的，也是温度相对更高的中低纬度地区被释放到环境中，其挥发速率大于沉积速率，使得它们不断进入到大气中并随着大气运动不断迁移。当温度较低时，沉积速率大于挥发速率，POPs最终在较冷的极地地区沉积。然而，中纬度地区温度季节性变化明显，夏季POPs易挥发和迁移，冬季易沉积，且整体迁移过程时间很长，因此总体迁移呈跳跃式，这也是为什么“全球蒸馏”也被称为“蚱蜢效应”[5-6]。由于北半球人口更多，化学品使用也更多，因此北极地区发现的POPs浓度要远高于南极地区。
图1 持久性有机污染物迁移过程（在高纬度和较低温度下，全球沉积过程比蒸发更加明显） 图源：(Wania, F. & Mackay, D., 1996)
于2004年5月17日生效的《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》，淘汰或限制了公约管制POPs名单上的某些危险化学品的生产和使用。目前的研究表明，在北极地区，名单上大部分的POPs浓度均呈下降趋势。然而，六氯苯（主要用作拌种杀菌剂）作为 2004 年《斯德哥尔摩公约》最初列出的 12 种持久性有机污染物之一，显示出稳定或呈增长趋势。甲氧滴滴涕（主要用作有机氯杀虫剂）、全氟己烷（主要用作工业溶剂、清洗剂）等新兴北极关注化学品表现出稳定或呈增长趋势[3]。
参考文献：
[1]Alharbi, O.M.L. et al. (2018) ‘Health and environmental effects of persistent organic pollutants’, Journal of Molecular Liquids, 263, pp. 442–453.
https://doi.org/10.1016/j.molliq.2018.05.029.
[2]Rigét, F., Bignert, A., Braune, B., Stow, J., & Wilson, S. (2010). Temporal trends of legacy POPs in Arctic biota, an update. Science of the total environment, 408(15), 2874-2884.
[3]Wong, F., Hung, H., Dryfhout-Clark, H., Aas, W., Bohlin-Nizzetto, P., Breivik, K., ... & Wilson, S. (2021). Time trends of persistent organic pollutants (POPs) and Chemicals of Emerging Arctic Concern (CEAC) in Arctic air from 25 years of monitoring. Science of The Total Environment, 775, 145109.
[4]Vorkamp, K., Carlsson, P., Corsolini, S., de Wit, C. A., Dietz, R., Gribble, M. O., ... & Muir, D. C. (2022). Influences of climate change on long-term time series of persistent organic pollutants (POPs) in Arctic and Antarctic biota. Environmental Science: Processes & Impacts, 24(10), 1643-1660.
[5]Wania, F., & Mackay, D. (1993). Global fractionation and cold condensation of low volatility organochlorine compounds in polar regions. Ambio, 10-18.
[6]Wania, F., & Mackay, D. (1996). Peer reviewed: tracking the distribution of persistent organic pollutants. Environmental science & technology, 30(9), 390A-396A.
文/Kong 审/赵玉萍 编/angel
长按识别，加入中国绿发会【月捐人计划】
成为为地球、所有物种发声的【绿色大使】