《环境化学前沿（2025）》梳理凝练了环境化学领域的最新学术成果。本书紧扣国家“十五五”生态文明建设与污染防治攻坚的战略需求，聚焦学科前沿，全面梳理我国在新污染物治理、环境过程机理、污染控制技术、健康风险评估及碳中和背景下的绿色转型等关键方向的进展，展现环境化学从单一介质污染治理向多过程、多介质、多技术协同的系统范式转变，并突出人工智能、大数据等新技术对学科的深度驱动。 本书汇聚了包括国家杰出青年基金获得者、教育部长江学者等权威专家的研究成果与学术智慧，涵盖高风险污染物识别、大气与水污染控制、土壤修复等经典议题，并拓展至环境微纳塑料、新污染物毒理、环境暴露大数据、AI 预测模型等新兴交叉前沿方向。各章节内容相互衔接，形成较为完整的前沿体系。 全书兼具系统性与前瞻性，不仅为环境化学、环境科学与工程领域的研究人员和研究生提供权威参考，也可为地学、生态、材料、公共卫生、能源等相关领域的科研工作者、工程技术人员及管理者提供重要借鉴，是把握学科动态、服务国家战略需求的重要学术专著。

绪论 001 第1章 高风险污染物识别 003 第2章 稳定同位素分析技术在有机污染物环境行为研究中的应用进展 017 第3章 环境化学污染物的毒理与新靶点 036 第4章 环境内分泌干扰物与人群健康：研究进展与挑战 049 第5章 大气环境化学前沿进展 063 第6章 VOCs 污染控制及资源化研究 079 第7章 高级氧化水处理技术前沿进展 096 第8章 污染土壤绿色低碳修复原理与技术研究进展 111 第9章 土壤有机碳周转及其环境效应 123 第10章 基于“同一健康”的环境耐药健康风险 131 第11章 环境微纳塑料研究的前沿进展 146 第12章 消毒副产物研究进展 167 第13章 短链及超短链PFAS 的环境污染、毒性效应与控制 81 第14章 后水俣时代汞污染的持续性与新挑战 200 第15章 用纳米毒理学统一超细颗粒物、工程纳米颗粒和纳米塑料的毒理学研究 215 第16章 核化学与放射化学技术研究进展 229 第17章 AI 赋能的环境化学大数据汇集及预测模型 257 第18章 生物可降解塑料的环境降解与废物管理 271 第19章 环境暴露大数据与人群健康 285 第20章 环境中的水微液滴与微界面化学 298 第21章 环境中的活性氧研究前沿 315 第22章 新能源产业全生命周期环境影响研究进展 331 第23章 铅的膳食暴露：儿童健康风险、机制解析与防控前沿 345 绪论 001 参考文献 002 第1章 高风险污染物识别 003 1.1 非靶向筛查 004 1.1.1 非靶向筛查简介 004 1.1.2 非靶向筛查在未知污染物识别中的应用进展 004 1.1.3 非靶向筛查面临的挑战 006 1.2 效应导向分析 007 1.2.1 效应导向分析简介 007 1.2.2 效应导向分析在未知污染物识别中的应用进展 007 1.2.3 效应导向分析面临的挑战 008 1.3 集成式未知高风险污染物筛查方法 008 1.3.1 毒性评估集成于样品前处理过程 008 1.3.2 毒性评估集成于色谱分离过程 010 1.3.3 毒性评估集成于质谱检测过程 011 1.4 结语 012 参考文献 013 第2章 稳定同位素分析技术在有机污染物环境行为研究中的应用进展 017 2.1 稳定同位素分析技术进展 018 2.1.1 样品前处理技术的革新与优化 018 2.1.2 特定化合物与元素分析方法的突破 019 2.2 整体稳定同位素分析在大气污染物来源与过程中的示踪研究进展 020 2.2.1 同位素分析在大气气溶胶组分来源解析中的应用 020 2.2.2 同位素分析在大气过程研究中的应用 022 2.3 单体稳定同位素分析示踪污染物迁移转化过程进展 023 2.3.1 CSIA 示踪地下水中污染物的迁移与转化过程 023 2.3.2 CSIA 在农药降解转化过程中的示踪研究 024 2.3.3 CSIA 在新污染物降解过程中的示踪研究 025 2.4 单体氨基酸稳定同位素分析在生态与环境研究中的应用进展 026 2.4.1 CSIA-AAs 在生态环境领域的应用状态及进展 026 2.4.2 CSIA-AAs 在考古学及食品来源方面的研究动态与进展 028 2.5 结语 029 参考文献 029 第3章 环境化学污染物的毒理与新靶点 036 3.1 环境化学污染物的神经毒理与靶点 037 3.1.1 化学污染物的典型神经毒性效应 037 3.1.2 化学污染物的神经致毒靶点与机制 038 3.1.3 污染物神经毒性的新作用通路 039 3.2 环境化学污染物的胚胎发育毒理与靶点 040 3.2.1 化学污染物的哺乳动物发育影响 040 3.2.2 化学污染物对水生生物胚胎发育的影响 041 3.2.3 化学污染物的体外胚胎发育研究 042 3.3 环境化学污染物的血管毒理与靶点 042 3.3.1 血管毒性测试模型的发展与革新 042 3.3.2 代谢与表观遗传交互调控血管毒性机制 043 3.3.3 人群血管损伤生物标志物识别与风险预警 044 3.4 结语 044 参考文献 045 第4章 环境内分泌干扰物与人群健康：研究进展与挑战 049 4.1 环境内分泌干扰物概述 050 4.1.1 EEDs 的定义及分类 050 4.1.2 EEDs 的作用特征及机制 050 4.1.3 EEDs 的暴露途径 051 4.2 EEDs 对人群健康的影响 052 4.2.1 生殖系统危害 052 4.2.2 代谢性疾病 053 4.2.3 神经发育影响 054 4.2.4 免疫系统的危害 055 4.2.5 甲状腺与肾上腺功能障碍 055 4.2.6 癌症的发生发展 056 4.3 EEDs 的风险评估挑战 056 4.3.1 检测与评估技术瓶颈 056 4.3.2 现有风险认知局限 057 4.3.3 政策与治理困境 057 4.4 未来研究展望 058 4.4.1 智能技术驱动评估范式革新 058 4.4.2 系统研究深化风险认知边界 058 4.4.3 协同治理构建前瞻管控体系 058 4.5 结语 059 参考文献 059 第5章 大气环境化学前沿进展 063 5.1 大气污染防治的新形势 064 5.2 大气环境化学主要进展 064 5.2.1 大气超细颗粒物与活性组分的精准识别与定量表征 064 5.2.2 关键中间态物种的来源和去除 066 5.2.3 大气界面化学研究进展 068 5.2.4 臭氧化学进展 070 5.2.5 大气颗粒物化学 072 5.3 结语 075 参考文献 076 第6章 VOCs 污染控制及资源化研究 079 　 6.1 VOCs 吸附 080 6.1.1 高湿环境下的VOCs 竞争吸附 080 6.1.2 多组分VOCs 间的协同吸附 081 6.2 VOCs 催化净化 081 6.2.1 VOCs 稳定催化净化 081 6.2.2 VOCs 安全催化净化 083 6.3 VOCs 催化转化资源化 085 6.3.1 烃类VOCs 催化转化 086 6.3.2 醇类VOCs 催化转化 087 6.4 含VOCs 多组分污染物协同控制 087 6.4.1 多组分VOCs 催化消除 087 6.4.2 VOCs 和NOx 协同催化净化 089 6.4.3 VOCs 和温室气体协同减排 089 6.5 多外场耦合VOCs 催化净化技术 090 6.6 结语 092 参考文献 092 第7章 高级氧化水处理技术前沿进展 096 7.1 基于羟基自由基的高级氧化技术 097 7.1.1 羟基自由基的新型产生机制与体系构建 097 7.1.2 吸附态羟基自由基作用新机制 098 7.2 基于有机自由基的高级氧化技术 098 7.2.1 有机自由基的生成 099 7.2.2 有机自由基的鉴定 099 7.2.3 有机自由基在水处理中的作用 100 7.2.4 有机自由基的未来展望 101 7.3 基于高价铁的高级氧化技术 101 7.3.1 Fe(Ⅵ) 氧化特性的再认识 102 7.3.2 Fe(V)/Fe(Ⅳ) 制备新方法的开发 102 7.3.3 Fe(Ⅳ) 定量新方法的构建 102 7.3.4 Fe(V)/Fe(Ⅳ) 氧化贡献调控策略的更新 102 7.3.5 研究瓶颈及未来发展方向 103 7.4 基于污染物聚合的高级氧化技术 103 7.4.1 污染物聚合现象的发现 103 7.4.2 聚合路径的广谱性 103 7.4.3 聚合反应的机理和调控 104 7.4.4 污染物聚合的展望 105 7.5 基于限域的高级氧化技术 105 7.5.1 纳米限域激活酚类有机物寡聚路径 106 7.5.2 纳米限域调控污染物氧化路径的构效关系 106 7.5.3 内源性限域氧化铁类芬顿催化氧化体系 107 7.6 结语 107 参考文献 108 第8章 污染土壤绿色低碳修复原理与技术研究进展 111 8.1 污染土壤绿色低碳修复的关键技术挑战 112 8.1.1 土壤空间异质性强，污染刻画精度不足 112 8.1.2 复杂污染场地风险高，原位修复难度大 113 8.1.3 生物修复技术见效慢，亟需强化修复技术 113 8.1.4 污染场地恶臭扰民，修复工程存在“邻避效应” 113 8.1.5 土壤新污染物检出率高，缺乏针对性修复技术 114 8.2 污染精细刻画技术研究进展 114 8.3 原位强化耦合修复技术研究进展 115 8.3.1 原位热强化耦合化学氧化修复技术 115 8.3.2 原位热强化耦合生物修复技术 115 8.3.3 原位高温一体化修复技术 115 8.4 纳米材料- 生物界面协同修复技术研究进展 116 8.4.1 生物炭- 微生物界面协同修复技术 116 8.4.2 铁基材料- 生物界面协同修复技术 116 8.5 原位异味控制技术研究进展 117 8.5.1 非扰动场景异味原位控制技术 117 8.5.2 扰动场景异味原位控制技术 117 8.6 新污染物污染场地修复技术研究进展 117 8.6.1 化学修复技术 117 8.6.2 生物修复技术 118 8.7 结语 119 8.7.1 总结 119 8.7.2 展望 119 参考文献 120 第9章 土壤有机碳周转及其环境效应 123 9.1 SOC 库构成及其稳定性机制 124 9.1.1 SOC 库划分 124 9.1.2 SOC 的稳定性机制 125 9.2 SOC 周转及其影响因素 125 9.2.1 SOC 周转及其环境意义 125 9.2.2 微生物碳泵和矿物碳泵在SOC 周转中的作用 126 9.2.3 影响SOC 周转的关键因素 127 9.3 SOC 周转对污染物归趋的影响 127 9.3.1 MAOM 对土壤污染物归趋的影响 127 9.3.2 POM 对土壤污染物归趋的影响 127 9.3.3 全球变化下SOC- 污染物耦合关系的演变 128 9.4 结语 128 参考文献 129 第10章 基于“同一健康”的环境耐药健康风险 131 10.1 动物相关耐药研究进展、主要亮点及面临的挑战 132 10.1.1 耐药形成机制：从染色体突变到可移动遗传元件 132 10.1.2 传播机制：耐药菌/ 耐药基因在“动物- 环境- 人群”链条中的流动 132 10.1.3 畜禽耐药基因组中潜藏的全球健康风险 133 10.1.4 动物源细菌耐药性防控策略 133 10.1.5 面临的挑战 133 10.2 环境相关耐药研究进展、主要亮点及面临的挑战 134 10.2.1 河流环境 134 10.2.2 土壤环境 137 10.2.3 城市相关环境 137 10.2.4 环境AMR 的人体健康风险 139 10.2.5 展望 140 10.3 人类（临床）相关耐药研究进展、主要亮点及面临的挑战 140 10.3.1 临床耐药现状与主要进展 140 10.3.2 临床耐药与城市环境的交互 141 10.3.3 临床耐药面临的挑战 141 10.4 结语 141 10.4.1 方法学与技术瓶颈 141 10.4.2 数据整合与解读障碍 141 10.4.3 从科学认知到政策行动的转化鸿沟 142 参考文献 142 第11章 环境微纳塑料研究的前沿进展 146 11.1 微纳塑料的前处理与检测方法 147 11.1.1 微纳塑料的前处理方法 147 11.1.2 微纳塑料的质谱检测方法 147 11.1.3 微纳塑料的光谱检测方法 148 11.2 微纳塑料的环境过程与塑料际 149 11.2.1 微纳塑料的环境过程 149 11.2.2 塑料际 150 11.3 微纳塑料的生物过程与毒理学 150 11.3.1 微纳塑料的吸收、分布、转化与排出 150 11.3.2 微纳塑料的营养级传递与跨代转移 151 11.3.3 微纳塑料的毒性作用机制与有害结局 151 11.3.4 微塑料与其他污染物的共暴露 152 11.4 微纳塑料的人体暴露与健康风险 152 11.4.1 人体微纳塑料的暴露途径 152 11.4.2 人体内的微纳塑料检出 153 11.4.3 微纳塑料体内跨屏障运输 153 11.4.4 微纳塑料的健康风险 154 11.5 微纳塑料的全球变化与大数据 154 11.5.1 全球塑料排放量的现状估计和未来预测 154 11.5.2 塑料在天然环境中的沉积、迁移和滞留 156 11.5.3 塑料与全球变化 156 11.6 微纳塑料的环境治理 157 11.6.1 微纳塑料的去除与转化策略概述 157 11.6.2 微纳塑料去除及转化的工艺与技术 157 11.6.3 微纳塑料污染管控 159 11.7 结语 159 参考文献 159 第12章 消毒副产物研究进展 167 12.1 新型DBPs 的识别与来源解析 168 12.1.1 芳香族新型DBPs 的识别 168 12.1.2 新型含氮DBPs 的天然来源 168 12.1.3 新型含氮DBPs 的人为来源 169 12.2 DBPs 的赋存与控制 170 12.2.1 饮用水中DBPs 赋存现状 170 12.2.2 DBPs 控制策略 171 12.3 水处理过程中典型DBPs 的生成机理 172 12.3.1 饮用水处理过程中的亚硝胺生成 172 12.3.2 再生水回用中的DBPs 173 12.4 DBPs 带来的健康风险 174 12.4.1 个体水平 174 12.4.2 细胞水平 174 12.4.3 遗传水平 175 12.4.4 流行病学 175 12.5 结语 176 参考文献 176 第13章 短链及超短链PFAS的环境污染、毒性效应与控制 181 13.1 概述 182 13.1.1 短链PFAS 182 13.1.2 超短链PFAS 182 13.1.3 政策管控 183 13.2 前处理与检测方法 183 13.2.1 前处理方法 183 13.2.2 检测方法 184 13.3 环境分布与污染现状 184 13.3.1 氟工业园周边地区 184 13.3.2 普通地区 186 13.3.3 两极地区 186 13.4 生物蓄积 187 13.4.1 植物中的生物蓄积行为及机制 187 13.4.2 动物和人体中的生物蓄积行为及机制 187 13.5 毒性及健康效应 188 13.5.1 发育毒性 188 13.5.2 肝毒性 189 13.5.3 神经毒性 189 13.5.4 脂质代谢失衡 190 13.5.5 甲状腺毒性 190 13.5.6 免疫毒性 190 13.6 分离与降解技术 191 13.6.1 分离富集技术 191 13.6.2 降解技术 191 13.6.3 展望 193 13.7 结语 193 参考文献 194 第14章 后水俣时代汞污染的持续性与新挑战 200 14.1 后水俣时代汞污染仍将持续 201 14.2 汞环境化学研究进展及面临的挑战 202 14.2.1 森林植被汞循环研究 202 14.2.2 海洋汞循环研究 203 14.2.3 大气汞循环研究 204 14.2.4 汞的微生物甲基化与去甲基化 205 14.2.5 汞循环模型 206 14.2.6 《关于汞的水俣公约》履约进展与挑战 208 14.3 结语 209 参考文献 210 第15章 用纳米毒理学统一超细颗粒物、工程纳米颗粒和纳米塑料的毒理学研究 215 15.1 超细颗粒物与PM的毒理学研究：从流行病学到机制解析 216 15.1.1 来源、组成与暴露途径 216 15.1.2 健康效应：流行病学与实验学证据 217 15.1.3 毒理机制：从细胞应答到系统级损伤 217 15.2 工程纳米颗粒毒理学：结构- 活性关系的解析平台 217 15.2.1 多样化的纳米材料家族 217 15.2.2 毒理机制：多靶点、多尺度、多途径 218 15.2.3 从机制研究到“安全设计” 218 15.3 纳米塑料毒理学：新污染物的复杂性与挑战 218 15.3.1 来源与环境行为 218 15.3.2 生物可达性与体内分布 219 15.3.3 毒性机制与协同效应 219 15.4 所有纳米级颗粒的共性属性与毒性通路 220 15.4.1 纳米尺度的决定性作用 220 15.4.2 跨材料的共性生物机制 220 15.5 统一颗粒毒理学：从数据、模型到政策 221 15.5.1 数据开放与标准化：统一研究的基石 221 15.5.2 机器学习与纳米-QSAR：从经验到预测 221 15.5.3 AOP 框架与多组学数据在颗粒毒性预测和风险转化中的应用 222 15.6 结语 223 参考文献 225 第16章 核化学与放射化学技术研究进展 229 16.1 基础与理论放射化学 230 16.1.1 锕系化学键的研究 230 16.1.2 放射性核素高分辨示踪 230 16.2 环境放射化学 230 16.2.1 镧/ 锕核素分离 230 16.2.2 复杂环境中的锕系核素分离 231 16.2.3 裂变核素分离 231 16.2.4 同位素分离 235 16.2.5 海水提铀材料设计及其性能研究 235 16.2.6 催化还原技术用于含铀废水处理 236 16.2.7 放射性核素迁移转化 240 16.2.8 高放废物固化处置 240 16.3 核应急放射医学救治技术 242 16.3.1 含铀辐射探测闪烁体和半导体 242 16.3.2 放射性核素辐射防护剂 242 16.3.3 放射性药物 243 16.3.4 放射分析化学 244 16.4 核技术应用 245 16.4.1 辐射光伏电池 245 16.4.2 辐照可视化探测 245 16.4.3 裂变产物荧光识别 247 16.4.4 辐照合成 247 16.5 结语 248 参考文献 249 第17章 AI 赋能的环境化学大数据汇集及预测模型 257 17.1 面向新污染物源头治理的环境计算毒理学 258 17.2 AI 赋能的环境化学大数据汇集与模型构建 259 17.2.1 环境化学多模态数据及类型 259 17.2.2 基于AI 的多源环境化学大数据汇集 259 17.2.3 多模态学习驱动的环境化学预测模型 262 17.3 化学物质环境危害性智能预测模型 263 17.3.1 化学物质环境暴露行为参数的模拟预测 263 17.3.2 化学物质毒性的智能预测模型 265 17.3.3 有害化学品的集成智能筛查 267 17.3.4 化学物质环境风险的预测模型 267 17.4 结语 268 参考文献 268 第18章 生物可降解塑料的环境降解与废物管理 271 18.1 可降解塑料的类型与理化特性 272 18.1.1 常见可降解塑料类型与理化特性 272 18.1.2 环境介质中BDPs 的来源 273 18.2 BDPs 降解行为评估方法 274 18.2.1 测试环境 274 18.2.2 生物降解性评价指标 274 18.2.3 环境生态风险评估 275 18.3 BDPs 在不同环境介质中的降解 276 18.3.1 水环境 276 18.3.2 土壤环境 277 18.3.3 好氧堆肥环境 277 18.3.4 厌氧消化环境 278 18.4 BDPs 降解机理和新型微生物的发现 278 18.4.1 BDPs 降解机理 278 18.4.2 新型微生物的发现 279 18.5 BDPs 废物管理 280 18.6 结语 281 参考文献 281 第19章 环境暴露大数据与人群健康 285 19.1 环境暴露与健康大数据的数据来源与分析方法 286 19.1.1 环境暴露数据 286 19.1.2 健康大数据 287 19.1.3 数据分析方法 288 19.2 环境暴露与健康大数据的研究进展 290 19.2.1 空气污染健康的大数据研究进展 290 19.2.2 新污染物健康的大数据研究进展 292 19.2.3 典型污染源排放的大数据研究进展 294 19.3 结语 294 19.3.1 数据质量与隐私保护 294 19.3.2 暴露测量的不确定性 295 19.3.3 个体暴露与健康监测 295 19.3.4 跨学科平台建设 295 参考文献 295 第20章 环境中的水微液滴与微界面化学 298 20.1 水微液滴的物理化学特性 299 20.1.1 焓效应：水-气界面反应物部分溶剂化 299 20.1.2 水微液滴界面的熵效应 300 20.1.3 水微液滴的界面电场效应 300 20.1.4 水微液滴内部物质的浓缩、扩散与传质 300 20.1.5 微气泡的水-气界面 301 20.2 环境中的水微液滴化学 301 20.2.1 微液滴中活性物种的发现 302 20.2.2 水微液滴中活性物种的产生机制 305 20.2.3 微液滴中活性物种产生的影响因素 306 20.2.4 微液滴化学的环境意义 307 20.3 微界面电场介导的氧化还原过程 308 20.3.1 水- 固接触起电介导的微界面氧化还原反应 308 20.3.2 接触介导的氧化还原反应机制 309 20.3.3 水- 固接触介导氧化还原反应的影响因素 310 20.3.4 液滴间的间隙电场介导的氧化还原过程 310 20.3.5 微界面电场介导氧化还原反应的环境意义 311 20.4 结语 312 参考文献 312 第21章 环境中的活性氧研究前沿 315 21.1 环境ROS 分析检测方法 316 21.1.1 ROS 探针捕获与光谱检测 316 21.1.2 ROS 顺磁共振检测 317 21.1.3 ROS 空间分辨检测 317 21.1.4 ROS 时间分辨检测 317 21.1.5 ROS 野外环境现场检测 317 21.2 环境ROS 生成机制 318 21.2.1 ROS 光化学生成机制 318 21.2.2 ROS 暗反应生成机制 319 21.2.3 ROS 微生物生成机制 320 21.2.4 ROS 微界面生成机制 320 21.3 ROS 的环境过程与效应 321 21.3.1 河流、湖泊及海洋中的ROS 321 21.3.2 海岸带中的ROS 322 21.3.3 稻田和湿地中的ROS 323 21.3.4 地下水中的ROS 324 21.4 结语 325 参考文献 326 第22章 新能源产业全生命周期环境影响研究进展 331 22.1 锂电池产业的环境影响研究进展 332 22.1.1 概述 332 22.1.2 开采冶炼环节的资源消耗与污染排放 333 22.1.3 锂电池使用过程中的环境风险 334 22.1.4 回收处置环节污染排放特征及环境影响 335 22.1.5 锂电池回收监管政策现状 336 22.2 光伏产业的环境影响研究进展 336 22.2.1 概述 336 22.2.2 生产环节的污染排放特征 337 22.2.3 光伏电站兴建及其环境影响 338 22.2.4 回收处置环节的污染排放特征 338 22.3 风电产业的环境影响研究进展 338 22.3.1 概述 338 22.3.2 生产环节的污染排放特征 339 22.3.3 风力电站兴建及使用过程的生态环境影响 339 22.3.4 回收处置环节污染物排放特征及环境影响 340 22.4 结语 340 参考文献 341 第23章 铅的膳食暴露：儿童健康风险、机制解析与防控前沿 345 23.1 铅暴露的全球流行特征 346 23.1.1 铅暴露的区域分布差异 346 23.1.2 中国血铅水平的时间趋势与群体特征 346 23.2 铅的膳食暴露途径与生物可利用性 347 23.2.1 铅的主要污染来源与膳食暴露途径 347 23.2.2 影响铅生物可利用性的因素 347 23.3 铅的毒性机制与有害健康效应 348 23.3.1 铅的神经毒性及作用机制 348 23.3.2 铅的全身多系统毒性 349 23.3.3 铅暴露的剂量效应关系与安全阈值 350 23.4 我国在铅暴露风险监测与管理方面的进展和创新 350 23.4.1 我国儿童铅暴露监测与干预体系的20 年建设与实践 350 23.4.2 铅暴露评估方法学突破与生物监测技术创新 351 23.5 未来研究方向与挑战 351 23.5.1 低剂量铅暴露的分子机制与长期健康效应的深度解析 351 23.5.2 铅的精准暴露评估与生物标志物技术创新 351 23.5.3 铅暴露防控策略的转化应用与公平性优化 352 23.6 结语 352 参考文献 353