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科学时报：环境样本库，浓缩一个时代留给未来

2007.11.28

“若干年后，当世界上发现了新的污染物，那时的科学家们一定会想知道这些污染物的来源，更想知道它产生的背景和时期，也就是溯源。其实，我们现在的这项工作就是为未来的研究作准备。”中科院生态环境研究中心研究员郑明辉对《科学时报》记者说。

宋茂勇向记者介绍样本库的标准化操作间。本报记者潘希/摄

可以达到零下80摄氏度的超低温冰箱中，储存着各种生物样品。本报记者潘希/摄

环境样本库，一个陌生但又熟悉的名词。说熟悉，是因为如今各种形式和内容的样本库相继涌现，小到病毒、文件，大到化石、塑像。而陌生的是，环境这样一个无形的事物，要怎样才能成为样本被储存起来的？它的出现会改变什么吗？

突破历史局限性

由于环境检测技术和认知水平的历史局限性，人们对污染物的认识始终都是一个渐进的过程。

“由于认知水平和检测技术的限制，在采集环境样品时往往会有很多污染物并没有被当时的人们所认识。但过了若干年后，有些新的污染物我们想知道它的历史情况如何，那就要溯源。”郑明辉解释说。

他坦言：“新的污染物会不断被发现，而历史溯源往往是解决新的环境污染问题的开始。环境样本库通过特殊技术手段，可以使环境样品冻结在采样时的状态，因此它又是国家的环境历史博物馆。”

其实，早在上世纪初，发达国家就建立了这样一种制度：首先采集一些有代表性的环境样品，然后通过一定的储存技术，使其冻结或保持原状。这些有代表性的环境样品，包括大气降尘、土壤、水和生物等。

“当科学分析水平较低的时候，我们把样品保存起来；而随着时间的推移，当科学分析水平提高的时候，就可以重新对这些历史样品进行分析。如果没有建立样本库机制，样品会随着时间的流逝，在这个地球上永远地消失。”郑明辉说。

提起最早设立环境样本库的初衷，郑明辉举了个例子：“比如，在国外，发现二恶英污染的问题后就希望进行历史溯源：到底人类什么时候有的二恶英？曾有报道指出，美国在1900年的人体组织样品中发现了二恶英成分，但分析结果显示其含量极低。随后的分析发现，在上世纪六七十年代，环境中二恶英的量呈现一个峰值，这就可以追溯到化工焚烧大量兴起。迅速找到了源头，政府就能很快采取一些措施来遏制环境的破坏。”

如果没有建立环境样本库，溯源会变得非常困难。反过来讲，有了历史上的数据对比，再加上对当时的经济、政治因素的考虑，推断出哪些工业、行业的突然增加是产生污染物的根源，就会变得容易很多。

说到环境样本库的功能和用途，郑明辉认为不仅仅是保留样品原状用以溯源，“另外，就是环境分析的基础研究。我们现在对污染物的认知，很重要的一个方面就是持久性的研究。例如，目前较为关注的持久性污染物，持久性的定义也说明它总会要降解，但是如何降解？多长时间会有变化？这些都需要长时间的观察和相应的对比。”

“我们现在经常出去采样，所看到的都是当前的环境。”郑明辉说：“如果有一定的标志和标记，能够保持样品最初的原状，比如，把现在的采样保存到20年后再看。取同一地区和种类的样品再次比较，就能知道历史的一种变迁，看到污染物迁移、转换的情况。”

国外起步较早

日本、美国等发达国家和欧洲地区环境样本库在基础环境科学研究方面发挥了重大作用。近年来，国外有加大国家环境样本库建设规模和拓宽环境样品收集范围的趋势。

“但时至今日，我国还没有一个具有一定规模、收藏多种类型环境样品的环境样本库。”中科院生态环境研究中心宋茂勇博士对记者说。

郑明辉也肯定了这种说法：“针对环境分析的基础研究，建立环境样本库还是非常有意义的。但是，就目前所了解的情况，在我国还没有一定规模的环境样本库。国家环保总局曾经有过一次大规模的土壤样品采集，虽然保留了样品，但因为缺乏冻结技术，实际上仅仅是放在那里。一部分挥发性的物质因此消失了，这样的样品是无法反映那个时期精准的环境情况的。”

记者了解到，世界上环境样本库最早建立的具体时间并不明确，美国、德国等国家的环境样本库都是逐渐从普通的样品储存发展起来的，日本是在上世纪70年代正式建立的。目前，国外的各种样本库很多，比如，发展较早的日本有中药样本库、细菌样本库、细胞样本库等。

“这种收集样品建立样本库的方式在科学研究中是非常必要的，一旦有科研单位需要，它们可以在最短的时间内拿到这些样品。”宋茂勇说。

郑明辉补充说：“现在，发达国家的环境样本库已经发展得比较成熟了，规模都非常大。因为其对科学研究具有重要意义，一般都是由政府投资建立的。”

建立成本较高

随着科研的需求，我国一些科研院所和大学也逐步在建立环境样本库。但是，净化水平级别达到国际规范，即千级、万级的还是凤毛麟角。

“我国地质部门也有样本库，但他们不是针对环境的新型微量污染物或者半挥发性污染物而保存的，而是偏重无机元素。所以，保存条件并不高，通常把地质样品放在玻璃瓶里就可以了，成本比较低。”郑明辉解释说。

“我们的环境样本库在国内是做得比较早的，但是跟国外相比，还是落后一些。所以，现在也正在积极筹备，准备建立起高标准的国家环境样本库。”郑明辉说。

记者了解到，中科院生态环境研究中心正计划在现有环境样本库的基础上扩容和改造。将会采用先进的技术手段，永久性保留采集样品的初始状况；建立环境样品共享平台，为国内外重大环境科学基础研究提供支持。

“因为是正在建设，所以还没有开始广泛的采样，而且还缺乏一定项目和经费的支持。”郑明辉对记者说：“环境样本库必须要浓缩现在中国现实的环境，哪怕做不到全中国，先是一些小的区域也行。所以，它的采样和选样是需要科学论证的。”

“成本主要还是看库容量的大小。一般来讲，初步的样本库大概有100多平方米，建设费用大概在几百万元人民币，而且不包括运行费。”郑明辉说。

郑明辉举例说：“例如，可以达到零下80摄氏度的超低温冰箱，现在我们有两台，一台大概在二三十万元左右。如果样本库达到一定规模，超低温冰箱差不多要有10台，这就需要几百万元的资金。”

可见，建立一个国际规范的环境样本库，成本是很高的。

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周锦帆