北极地区生态系统相对低纬度地区更加简单而且脆弱，对全球气候和环境变化尤为敏感。在全球气候变化背景下，北极年平均升温是全球平均升温的2倍，其中10月—次年5月期间部分地区升温甚至更高^［1］。北极年降水量也在增加，一些地区降雪减少，降雨增多，海冰范围减小，多年海冰逐渐被一年海冰所取代^［1］。气候变化也引起了海洋酸化和海平面上升等现象^［1］。同时，气候变化对于污染物的全球传输和分配也会产生重要影响，进而影响北极地区污染物的环境行为和归趋。其中持久性有机污染物（persistent organic pollutants， POPs）是指一类具有高毒性、环境持久性、远距离传输能力、生物蓄积与放大能力的化学品。《斯德哥尔摩公约》旨在禁止或限制这些化学品的生产与使用^［2］。北极地区的污染物监测数据，尤其是空气和生物体污染物浓度的时间趋势数据，是化学品是否被列入《斯德哥尔摩公约》名单的重要评估依据。POPs等化学品的历史使用大多集中在工农业发达的北半球地区，由于低温富集作用（cold-trapping effect），北极地区成为POPs类污染物的重要汇区。

2009年《斯德哥尔摩公约》的POPs全球监测计划报告指出，气候变化可能影响POPs的时间变化趋势^［3］。模拟研究显示，气候变化会对北极地区空气、土壤和水中的POPs浓度水平产生影响，但缺乏详尽的实际环境数据支撑，同时气候变化对POPs生物积累的影响也是难以通过数值模拟准确分析^［4-5］。近些年随着对北极POPs研究的不断深入，有更多的观测数据支持气候变化对于北极POPs的影响评估。在这一背景下，北极监测与评估计划（Arctic Monitoring & Assessment Programme， AMAP）最新发布了AMAP 2020评估报告《北极持久性有机污染物和新污染物（CEACs）：气候变化的影响》（POPs and chemicals of emerging Arctic concern： influence of climate change），综述了近年来北极POPs和CEACs的相关研究，重点分析总结了气候变化对于北极POPs和CEACs环境行为的影响，并提出对未来研究及政策制定的建议^［6］。评估报告中主要包括两大类污染物：一类是列入《斯德哥尔摩公约》的POPs如多氯联苯（polychlorinated biphenyls， PCBs）、滴滴涕（dichlorodiphenyltrichloroethane， DDT）、多氯代二苯并-对-二噁英（polychlorinated dibenzo-p-dioxins， PCDDs）、多氯代二苯并呋喃（polychlorinated dibenzofurans， PCDFs）、多溴二苯醚（polybrominated diphenyl ethers， PBDEs）等；另一类是北极新污染物（Chemicals of Emerging Arctic Concern， CEACs）如多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons， PAHs）和有机磷酸酯（organophosphate esters， OPEs）等。CEACs虽然目前没有列入《斯德哥尔摩公约》，但许多研究认为这些化学品是潜在的POPs。

该报告主要从三方面评估了气候变化对于北极POPs和CEACs的影响：（1）气候变化影响北极POPs和CEACs来源（一次源与二次源）；（2）气候变化影响北极POPs和CEACs传输与环境归趋；（3）气候变化影响北极POPs和CEACs生物富集与变化趋势^［6］。最后，总结了当前研究存在的问题并对未来研究进行展望。本文将主要从上述几个方面对评估报告进行解读。

气候变化会显著改变北极的自然环境与人类的工农业活动强度和范围，如冰川退缩、多年冻土融化、降水增加、大气环流改变、河流流量变化等过程，直接或间接影响污染物排放、传输和环境行为（图1）。

一次源排放指化学品在生产、使用或处置过程中释放或作为其他活动的副产品向环境的释放。环境温度的升高有利于化学品的挥发，从而增强了它们在大气中的流动性和长距离大气传输（LRAT）的潜力。除此之外，气候变化也在通过其他途径间接地影响着污染物一次源排放行为。

气候变化通过影响人类生产生活增加化学品一次源排放^［6］。气候变化所引起的农业生产地点的变化也将导致污染物一次排放源位置的相应变化。气候变暖使得农业生产范围向更高纬度地区扩大，随着农业害虫数量增多，可能会导致杀虫剂类污染物（如硫丹、林丹以及一些新的农药）重新引入或扩大使用。同时，气候变暖趋势下，北极的人类活动（如渔业、工业、军事、航运、旅游）更加频繁，会导致这些产业相关的污染物［如磷酸三丁酯（tri-n-butyl phosphate， TNBP）和2-乙基己基磷酸二苯酯（2-ethylhexyl diphenyl phosphate， EHDPP）］在当地环境中浓度上升。另外，夏季海冰的减少，使得北极航线成为可能，进而将不可避免地导致该地区的局部污染，如石油及化学品泄漏的几率增加，内燃机污染物排放、废物排放、船体涂层污染物排放。

除人类活动外，气候变化所引起的自然环境改变也会影响POPs和CEACs一次源^［6］。北极地区污水系统较不完善，许多CEACs直接随污水排入河口、海岸和淡水系统或长期储存于污水泻湖中，但这些泻湖下面的冻土正随气候变暖而融化，无法阻隔污染物进入环境。陆地冰川与多年冻土退化使得可开发资源（如矿物、石油、天然气等）扩大，进而产生资源开采相关的污染，如基础设施建设和石油泄漏带来的POPs和CEACs排放。同时，气候变暖还会导致北极内外森林火灾发生频率增加，导致POPs特别是PAHs的释放。东欧、北美以及东北亚地区森林火灾释放的POPs可长距离传输至北极地区。

随着全球变暖，在北极冻土、冰雪中长期积累的污染物随着冻土退化、冰川消融等过程而释放，称之为二次源排放。污染物的许多物理化学性质与温度有关，如POPs的蒸气压、亨利定律常数、分配系数以及降解或转化速率^［7］，因而全球气温变化影响POPs的环境行为。全球气候变暖直接促进了半挥发性污染物从土壤和水体中挥发，增强了其迁移性并增加了大气污染程度。极端天气事件（如暴雨、洪水）通过剧烈的地表侵蚀过程，将土壤所负载的污染物释放。研究表明，南极洲沿海地区冰雪融化会导致沿海海水中多氯联苯（PCBs）和其他POPs的净挥发^［7］。北极斯瓦尔巴群岛受冰川融水影响的海湾沉积物污染物的输入通量在1990年后呈指数上升，这是气候变化引起冰川径流增加导致的结果^［8］。结合对北极氯化有机磷酯（Cl-OPEs）的空间分析表明，北极近海岸地区的Cl-OPEs浓度更高，表明来自融雪径流和河流来源的二次释放过程^［8］。

气候变化引起的污染物再释放，不仅发生在北极。该报告也关注到其他偏远的高山和湖泊系统，如欧洲阿尔卑斯山^［9］和青藏高原^［10］冰川融化引起污染物向湖泊生态系统的转移。研究表明，DDT在瑞士奥伯拉尔湖（Lake Oberaar）沉积物中的浓度，在1970年曾达到峰值，但在20世纪90年代又出现峰值，其发生节点与邻近冰川的加速融化相吻合^［11］。青藏高原中部湖泊沉积物中，DDTs和HCHs曾出现过2次浓度峰值：一次是发生在20世纪70年代，与它们的大量生产使用现象相对应；第二次发生在1990—2000年之间，指示了冰川融化导致的二次源排放。

POPs变化趋势是评估《斯德哥尔摩公约》实施效果和环境风险评估的重要依据。气候变化影响下，受《斯德哥尔摩公约》管控的一些传统POPs在北极大气中的浓度下降速度正在放缓，甚至一些污染物短期内出现升高的现象（图2），可归因于气温变暖加剧了冰冻圈融化，促进了POPs向大气的挥发。模型模拟结果表明北极大气POPs的二次来源贡献比例较大^［6］。过去15年间，北极大气中观测到的许多POPs的浓度变化，在某种程度上是由于北极海水、冰川融水和其他环境中以前沉积污染物的再分配所引起的。气候变暖引起的海冰面积减少或季节性浮冰提前融化都可能影响POPs从表层海水向空气中迁移。加拿大北极地区空气中α-六氯环己烷浓度的迅速增加，与加拿大群岛中部的冰消融同步发生。同时，气候波动也影响海洋表面流的输送模式，进而影响北极大气中POPs的时间趋势。

气候变化也对北极和亚北极系统产生间接影响^［6］。森林火灾频率和规模增加使得空气中POPs尤其是PAHs和PCBs浓度升高。可以预见，由于气候变化，极端天气事件（如强降雨、暴风雪和非季节性变暖）将变得更加频繁。气候变化背景下人类活动的加剧也会使北极本地源排放增加，促进CEACs排放增加。监测结果显示一些CEACs（如PFAS、BFRs、OPEs、PAHs）的浓度水平已经在北极地区显著升高。在气候变化和人类活动的双重影响下，POPs长距离传输与本地源排放的相对贡献也发生变化。

气候变化可以通过影响环境的物理、化学、生物和生态过程从而对污染物的环境行为产生影响。由于极地地区的环境要素较为简单，生态环境情景较为单一，所以其具有较低的抗逆性，对于一些外在的环境影响因素较为敏感^［6］。

POPs类污染物可以通过多种途径实现向北极的传输，包括大气传输、水体传输和生物传输。气候变化尤其是全球气候变暖导致了气温升高，大气环流变化，降水变化，海洋环流变化等一系列环境状态的改变，进而导致POPs传输强度和传输路径发生改变，也影响到污染物的迁移转化过程（图3）。环境温度升高有利于化学品的挥发，从而增强了它们在大气中的流动性和LRAT潜力。研究表明，气候变化导致的气温升高1 ℃将使PCBs等POPs的挥发性增加10%~15%，因此从土壤或冰川中挥发进入大气的迁移性显著提高^［12-13］。

气候变化影响候鸟迁徙行为，进而影响POPs迁移^［6］。候鸟在POPs污染严重的温热带富集这些污染物，然后到达靠近北极的寒温带进行繁殖，通过代谢、换羽、死亡等途径将自身体内富集的POPs释放到繁殖地。而气候变暖使其繁衍地北移，停留时间增加，由此候鸟迁徙行为将会直接转移大量POPs进入北极地区。除此之外，海鸟通过捕食、排泄等方式将海洋中的POPs定向搬运至陆地上。生物迁移活动的规律性使得生物传输具有非常强的定向性，因此海鸟活动范围向北拓展的行为也会增加北极地区POPs的赋存。

气候变化会改变生物地球化学调节能力，进而对污染物的迁移转化过程产生重要影响。对POPs环境行为起重要作用的浮游植物“生物泵”效应也对气候变化很敏感^［14］。气候变暖背景下，海冰覆盖面积的减少使北冰洋中初级生产力得到显著提高。而POPs具有疏水亲脂性，在海洋中主要以颗粒物吸附态存在，易于被浮游植物捕集。海洋浮游植物的增加将会提升其吸收水体中POPs的能力，提升了深海沉积物作为POPs的最终储存库的潜力^［15］。随着全球气候变暖，北极地区的部分多年冻土也开始融化，每年的温暖时期也在不断增加，植物的休眠时间变短，生长时间增加，因此植物本身蓄积POPs量也随之增加^［6］。同时，近北极地区部分常绿针叶林也因为适宜的气候条件向北延伸，增强了植物截留大气POPs的能力。

气候变化改变着当地微生物的群落结构，提高了微生物的活性和降解污染物的速率^［6］。研究表明北极区域微生物具有降解六氯环己烷（HCH）的潜力^［16］，较高的气温度会促进微生物降解POPs的速率。此外，环境温度升高会导致动物新陈代谢速率上升^［6］，如北极鳕鱼对于原油泄露导致的PAHs急性暴露的快速生物转化反应表明北极气候变暖下增强了部分生物对POPs毒性抗性潜力。研究表明体型瘦小的北极熊体内PCBs浓度远高于体型肥胖的浓度。温度升高所致的海冰减少增加了POPs暴露和毒性风险^［6］。同时，海冰减少正使北极熊生存环境恶化、觅食困难，北极熊种群中身体状况不良的个体占比不断上升，整个种群相对积累了更多的POPs，其毒性风险也随之增大。然而，由于环境因素交互作用的复杂性，在全球气候变暖背景下，北极生物对于POPs的毒性反应以及后续的食物链影响仍将是一个复杂的问题。

模型模拟已经明确了气候变化对POPs的再释放有重要作用^［6］。全球气候变暖导致冰川消融，使原本储存于冰川中的POPs被重新释放，再次进入全球循环体系中，增加了POPs的全球传输量^［7］。气候异常例如厄尔尼诺现象会改变洋流运动模式，同时气候变化使大气环流产生变化，导致POPs大气传输发生改变。气温的上升也会POPs更易于挥发进入大气，使其迁移性增强。

模型模拟结果表明，北极传统POPs的净流入量正在逐步下降，但在全球气候变暖背景下，部分POPs如DDT的净流入量可能会上升。根据丹麦欧拉半球模型（The Danish Eulerian Hemispheric Model， DEHM）预估^［6］，在未来气候变化情景下，由于气候变化引发北极涛动和北大西洋涛动的异常现象，使DDT的北极净输入量逐步减少的趋势将会在达到排放峰值100年后转变为增加趋势。同时，研究发现一些海面上气泡破裂形成的气溶胶能够富集大量有机物，如PFAS，OPEs等，这可能是北极大气中此类污染物的重要来源。而模型预测气候变化引起的海冰减少将会使北极地区海喷雾气溶胶普遍增加，从而提高北极地区大气POPs的浓度水平。另外，不同性质POPs由于环境行为的差异也会产生不同的时间变化趋势，需要进一步具体研究^［17］。

全球气候变化会影响环境中的物理、生物和生态过程，因此全球气候变化有可能通过多种机制影响生物群系和食物网中污染物的吸收和环境归趋^［18］。由于气候变化在北极地区发生迅速、幅度大，并且预计在未来还将持续^［19］，因此北极是研究气候变化对POPs通过食物网生物富集影响的理想地区。

气候变化通过改变自然环境要素如温度、气候模式、海冰、地表径流等以及自然要素的季节性变化来影响北极POPs和CEACs的生物富集。其中温度是环境中调节和限制生物生长、发育、繁殖的核心非生物驱动因素，并在污染动力学中发挥关键作用；同时影响污染物的物理化学性质，调节生物外源性暴露的生物和生理过程^［6］。温度除了影响污染物的吸收和消除速率外，还会影响污染物的生物利用性，从而影响北极污染物的暴露水平。此外，气温上升将导致陆地积雪融化和径流，海冰的厚度、分布和破裂等，从而影响生态系统的季节性响应时间。由此，北极物种已适应的生产季节窗口会发生改变，这对生物群落的生长、繁殖、能量分配和迁移产生影响，进而影响野生动物的污染物暴露、积累和毒性效应。气候变化背景下海冰的减少和开放水域的增加将加强大气与地表水的污染物交换^［6］。POPs浓度与海冰覆盖之间存在重要关系，在海冰总覆盖面积较大的年份或多年海冰较多的年份，污染物在动物体内浓度更高。这可能是由于海冰会促进POPs在北极海洋食物网的富集^［20］。

气候变化通过改变风和降水影响污染物的传输或湿沉降，进而影响北极野生动物对POPs的吸收和积累^［6］。水团运动的变化也会影响污染物向北极的输送和在北极内部的迁移，从而影响生物群的暴露。气候变化预计将使北极许多地区降雨形式的降水量增加，促进陆地POPs通过地表径流进入水生生态系统^［6］。一方面，地表径流通过增加颗粒态有机物的负荷改变污染物的生物可利用性；另一方面，也可能会向浮游动物提供低质量的有机物，从而改变污染物沿海食物网的动态平衡。另外，陆地输入导致的沿海水域变暗，可能会改变捕食者与猎物之间的关系，最终改变能量和污染物迁移。

气候变化会影响北极地区生物及生态学因素，如种群、物种丰度、脂质动力学、捕食行为等，继而影响北极食物网污染物的传递行为。气候变化可能使得一些物种向更高纬度地区迁移，导致物种入侵和局部物种灭绝。气候变化会导致温度升高和洋流速度增加，一些北极物种通常会跟随消退的边缘冰区向北移动，这些物种可能作为POPs和CEACs载体进入食物网，导致北极食物网物种组成发生变化，最终改变污染物的生物富集。

种群组成的改变会引起新的物种间相互作用。由于消费者对POPs类污染物的摄取大部分是通过饮食途径，因此食物网结构的变化会影响生物体污染负荷。研究发现北大西洋虎鲸在新的北极栖息地越来越多地以哺乳动物为食，导致了体内污染物水平升高^［21］。温度升高引起的海冰减少可能会降低陆地生物对海洋食物的摄入，也会导致POPs摄入量降低。但如果捕食者的新猎物是季节性迁徙者，POPs暴露水平反映了低纬度地区的污染程度，这可能会导致捕食者体内POPs浓度更高。

AMAP报告指出^［6］，气温升高导致生物对脂质储备依赖减少。气候变暖背景下，北极可能出现脂肪含量更低、体型更小、生长更快的物种。由于脂质含量与组织POPs浓度水平相关。这样的变化可能会减少动物体对于POPs类污染物的储存能力，减弱生长稀释能力使母体向子代传递污染物增加，降低物种体内POPs脂质代谢和利用能力。另外，随着水温升高，鱼类和其他变温动物的新陈代谢和食物需求量也会增加，导致了较低营养水平的更多摄入^［22］。此外，代谢需求升高会导致猎物的数量减少，对鱼类、海鸟和海洋哺乳动物捕食者产生连锁效应，尤其对于高能量需求的海鸟^［22］。

北极海鸟、环斑海豹、白鲸、北极熊等生物常常用来监测北极污染物的时间变化趋势，也在一定程度上反映气候变化对污染物负荷产生的影响。如海鸟可以指示气候要素对于POPs生物富集的影响。随着海鸟捕食行为的改变，海鸟的营养水平发生了变化，对海鸟卵中POPs浓度产生影响。北极POPs浓度和排放模式，降雨量，季节性风速也与海鸟卵中POPs时间趋势相关。研究发现北极涛动减缓了白鹭体内POPs浓度的下降^［6］。

环斑海豹体内POPs浓度水平与海冰变化有较强相关性^［6］。在海冰早期破裂的年份，海豹体内POPs浓度较高，POPs浓度与海冰总覆盖面积呈正相关，表明在海冰面积较大的年份污染物的积累增加，海冰的减少增加了POPs的空气-水交换，从而有利于挥发，降低了POPs的食物网可利用性。西格陵兰岛环斑海豹POPs监测趋势表明，较短的POPs时间序列（即较近期开始的时间序列）可能比较长的时间序列受气候变化的影响程度更高^［6］。研究表明，在气候参数的变化和北极生物群中POPs浓度的变化之间可能存在时间滞后性。1989—2015年对波弗特海东部的白鲸进行监测，表明随着时间的推移，污染暴露增加。对白鲸长期监测发现气候驱动的过程可能会增加白鲸受新污染物的暴露风险，但目前对这些污染物的了解不够充分^［23］。对北极熊的长期监测提供了气候变化与北极生物区系污染物积累之间关联的证据^［6］。气候变化导致海冰覆盖变化，从而改变了北极熊的饮食，使北极熊的食物中与海洋和冰相关的食物更少，更多摄入营养级别低的食物，引起了北极熊脂肪中POPs浓度的改变，这对北极熊监测POPs时间趋势产生影响。

整体来看，一次源排放仍然是北极生物监测污染物变化趋势的主要驱动因素。大多数受到《斯德哥尔摩公约》管控的传统POPs的浓度呈现下降的趋势。气候对污染物生物监测趋势的影响根据所研究的化合物、物种和气候变量的不同，所导致的变化速率不尽相同。研究表明，北极生物监测POPs趋势的变化滞后于北极环境和生态系统与气候相关的变化。因此，需要继续长期生物监测POPs和CEACs以及其他相关的气候和生物因素，才能准确评估气候变化对生物富集和监测趋势的影响。

针对气候变化对北极POPs和CEACs来源，传输与环境归趋及生物富集的影响，AMAP评估报告主要得出以下结论^［6］：

（1）一次源排放仍是影响POPs和CEACs时间序列的主要因素。大多数受《斯德哥尔摩公约》管控的传统POPs随时间大气浓度呈下降趋势，但气候变暖使POPs挥发性增强，尤其是易挥发性POPs有更多进入大气环境，这种二次源排放的增加，掩盖了下降的时间趋势。另外，气候变化影响下，北极地区人类活动的增加所导致的污染物排放也值得关注。

（2）环境温度的升高增强了POPs长距离迁移潜力，一定程度增加了北极大气POPs负荷，但另一方面，北极大气中POPs降解也随气温上升而增加。海洋“生物泵”的作用增强了POPs在深海水域与沉积物中的存储。气候变化也导致北极内部POPs的再分配过程。如冻土退化、冰川融化、海冰减少等过程引起的POPs快速释放及其环境风险需要引起足够重视。

（3）气候变化引起自然环境变化与生物生态变化，进而影响北极食物网的POPs赋存状态。水团运动的变化、降雨增加和海冰减少增强了POPs进入北极海洋食物网的潜力。气温上升相关生物季节性转变可能影响野生动物的污染物暴露、积累和毒性效应。气候变化致使物种迁移与生物行为改变，最终改变POPs生物富集和当地居民的暴露风险。

总体而言，气候变化对北极污染物直接与间接影响十分复杂，特别是对于生物暴露与富集的影响的理解远远不够^［6］。气候变化影响北极环境中POPs和CEACs生物可利用性与北极动物觅食行为的机制仍有待进一步研究。另外，气候变化下北极POPs和CEACs环境行为的定量研究也较为缺乏。同时，该评估报告中多数与气候相关的影响都是基于相关性分析，其因果关系尚不明确。与北极本地社区居民的合作仍有待进一步加强，当地人的认知有助于对POPs和CEACs以及北极气候变化的评估。未来建议加强以下几方面的研究：

（1）加强北极POPs和CEACs来源解析研究。如何识别和定量区分污染物的远距离传输源、区域源和本地源是关键的科学问题。同时，一些CEACs具有不稳定的物理化学性质和环境监测数据的缺乏，阻碍了排放量的估算和模型模拟研究。未来研究需要明晰随气候变化人类活动共同影响下的本地源排放问题。模型模拟和监测数据的联合分析将是北极污染物源解析研究的一个重要方向。

（2）气候变化影响北极POPs和CEACs环境行为的具体机制仍有待阐明。冻土退化所致的污染物再分配可能影响北极之外的淡水系统生物暴露，因此需要环极地地区的数据支持。气候变化背景下，污染物的降水输入、径流向海洋的输入以及海冰减少导致污染物的释放，仍有待明确。另外，虽然可以预见极端事件在气候变化背景下会更加频繁，但其对于POPs和CEACs环境归趋的影响尚且未知。

（3）气候变化引起的食物网改变对于POPs和CEACs赋存水平的影响仍需深入研究。冰雪融水带来的地表径流预计会影响湖泊和河口食物网中污染物的暴露水平与生物放大作用，但缺乏实际环境研究的数据支持。受气候驱动的生物迁徙、繁殖和食物季节性供应等因素对污染物暴露水平的影响机理也缺乏研究。同时，气候变化对于北极生物中污染物毒性效应的影响也亟待明确。

虽然气候变化正对北极地区一些传统POPs浓度降低的趋势产生干扰，但一次源排放仍是影响北极POPs时间趋势的主要因素。因此需要继续在全球（如《斯德哥尔摩公约》）、国家和地方层面将更多的具有POPs性质的化学品纳入监管，从源头减少排放。北极污染物监测的数据十分重要，应持续开展国家监测项目。监测项目应包含更多的生物学和生态学辅助数据（如生物健康状况、脂肪酸特征、C、N和S同位素分布）以及更小尺度的地理学数据（温度、降水量、冰的覆盖面）等，同时监测方案以及独立研究应保持数据开放原则，以保证POPs和CEACs相关研究有可靠的数据支撑以及为未来研究提供辅助数据。相比于之前的评估报告，此次报告首次采用了大量气象学、水文学和冰川学领域的数据来评估气候变化对于POPs和CEACs的影响^［6］，未来的研究将持续依赖于跨学科交流与合作。另外政府、学校、当地居民间的合作也至关重要。