环境样品库的建设与管理

肖乾芬，仇雁翎，刘海玲，陈 皓，孙雅洁，赵建夫，尹大强

(长江水环境教育部重点实验室，污染控制与资源化研究国家重点实验室，同济大学环境科学与工程学院，上海 200092)

环境样品库(environmental specimen bank，ESB)的概念是在上世纪后半叶发展起来的，是人们对环境污染有一定的认识基础后，提出了更多的问题：污染物质是何时、从哪里进入环境的，浓度是增加还是减少，是否还存在没有认识到的化学污染物等。要回答这些问题，就必须收集一定数量的、真实的、具有代表性的样品，并对它们进行可靠而又安全的保存，这个保存中心就是环境样品库。因此，ESB的概念可以总结为：提供必要条件用于长期而稳定地保存具有代表性的环境样品，且对入库样品的资料和数据进行齐全的信息存档[1]。ESB的建立有助于保存各种代表性的环境样品，进而为评价当下的环境状况提供依据，研究各种(污染)物质随时间、空间的浓度变化趋势及其规律，为那些治理环境污染、保障环境质量的诸多措施的效果提供时间与空间的判断依据，为过去不曾被关注或不能被分析的物质，因分析技术的提高或新方法的出现而能进行回顾性分析，以获得历史时期的环境信息[1-3]。

1 长江环境样品库的建设背景与意义

随着人们对环境与生态系统、健康之间关系认识程度的提高，世界各国对ESB的建立和运作给予了高度的重视。20世纪60、70年代，一些工业发达的国家，如瑞典、美国、德国、加拿大、日本等，首批建立了ESB，随后意大利、挪威、芬兰、丹麦等国家和地区也相继建立了ESB，近年来，韩国、法国、英国等也已经或正在建设ESB[2-8]。我国在环境样品库建设方面的起步较晚。1998年，上海原子核研究所因研究课题的需要，开始在上海尝试建立一个环境样本库[9]，但随着相关科研项目的结束，该样本库已不复存在。国家海洋局第一海洋研究所于2007年建设了中国大洋样品馆，主要是保存各大洋调查航次所得样品，并展览“海底区域”活动的历程与成果[10]。因全国土壤普查需要，中国环境监测总站于2010年设立了国家临时土壤样品库[11]。近几年，环境化学与生态毒理学国家重点实验室也根据项目研究进行了样品库的建设[12]。总体来说，在综合性环境样品库的建设方面我国相对滞后，没有形成系统。

长江流域是我国经济发展最快的地区之一，随着流域人口增加、经济发展及城市化进程的加快，长江的水环境、生态环境也在不断发生改变。为长期研究长江的生态环境演变规律、评价其环境质量状况、确保流域乃至全国社会经济的可持续发展，同济大学从2010年开始，依托污染控制与资源化研究国家重点实验室和长江水环境教育部重点实验室，着手建设以长江为主题的环境样品库，即长江环境样品库(Yangtze Environmental Specimen Bank，YESB)。YESB的建立将促进2个重点实验室的系统性研究，是对现有研究内容的完善与补充。

在瑞中国际合作项目的支撑及瑞典专家的指导下，样品库的“硬件”已按照国际先进水平初步建成。对于新建的YESB，更多的挑战将是在建成以后怎样来进行管理，并使之健康地运行。本文总结了国外比较成熟的ESB的基本经验，特别是瑞典ESB管理的特色，以及所获得的启示，以期能够为YESB的顺利运作和国内其他ESB的建设提供借鉴。

2 国外成熟环境样品库的基本经验

ESB的运行是一个整体，各个环节紧密相连。国外ESB的工作流程基本相似：

(1) 根据研究目标制定采样计划，并要求所采样品具有代表性；

(2) 根据采样计划进行各种样品的采集，要求样品采集过程中，不引入其他污染并能迅速转移至样品库；

(3) 采集后的样品尽快进行样品处理，包括对样品进行信息登记、物理指标的测试、真空包装、大的生物样品的解剖等；

(4) 根据样品保存要求，对样品进行合理的保存，比如是常温、零下20℃、零下80℃或者液氮，是储存单个样品、多个样品还是储存某些组织，保存的重量(或数量)是多少等；

(5) 根据环境监测、科研或生物多样性调查等不同目的，选择分析指标，并进行各类指标的检测与分析(有的指标需送往特定检测机构进行分析)；

(6) 将所得数据结果进行处理，并与往年的数据进行比较，形成综合性的报告；

(7) 根据每年报告中所体现的问题，指出需要改进或加强的地方，进一步修改下次计划。

如此循环而构成了ESB的完整工作流程，由此清晰地展示出每个阶段所要做的工作，并在不断改进中加以完善。另外，ESB建设、装修中材料的选用，样品保存方法的建立，管理体系、报警系统等都有经验总结，值得我们学习和借鉴。

3 瑞典ESB管理的特色经验

瑞典的ESB依托于瑞典自然历史博物馆污染物研究部门，是世界上最古老和储存样品最多的环境样品库之一，最早的系统采集的环境样品可以追溯到20世纪60年代中期[13]。运行持久而又良好的瑞典ESB，有着丰富的管理经验，其特色主要体现在以下几个方面。

3.1 对内分工明确，对外合作密切

在瑞典自然历史博物馆里，ESB所依托的污染物研究部门一共有20余位工作人员，不仅负责了整个瑞典国家ESB的日常运行和管理，还与外部单位开展了大量的科研项目合作。之所以能够以如此少的人力完成如此庞大的ESB工作，这主要得益于2个方面。

一是各职能岗位人员的分工和职责非常明确，如采样和预处理、数据库输入输出及管理、每种大型生物(如海豹、水獭等)的解剖、数据处理和统计等分别由专人负责。如此一来，所有的人都做自己最擅长的事，这有利于将事情做好、做细、做精。

二是与外部单位和个人保持长时间密切合作，如样品的采集，因为样品库的采样范围涉及到整个瑞典，有的采样点离ESB很远，为了节省物力和人力，ESB与当地的渔民或研究机构建立长期合作，每年定期采集所要求的样品并送到ESB。为了比较波罗的海海域的污染情况，与周边国家进行紧密的合作，加入HELCOM(Baltic Marine Environment Protection Commission-Helsinki Commission)，每年合作出版一本海域污染状况报告[14]。其他还有大量与大学的合作研究，与其他各国ESB的合作，就不一一列举了。

3.2 长期监测与特色研究项目相结合

ESB的项目类型比较多，大部分是瑞典环保局直接支持的长期监测项目，如从1999年就开始一直持续到现在的一个生物多样性调查项目，每年研究人员都会在固定的时间和地点监测小河里生物的种类、大小、颜色、数量等情况，并与往年的监测数据做比较，为判断生态环境质量状况提供依据。此外，还有海豹及麋鹿等大型生物的数量调查和病理学研究，也是持续多年的固定项目。而更常规和长期的监测则涵盖了海洋生物及淡水生物的监测，比如从80年代开始监测蓝贻贝(Mytilus edulis)，沿瑞典的海岸共设有3个长期监测的采样点，每年从采集的样品中分析重金属、持久性有机物、溴代阻燃剂和多环芳烃等污染物的含量。从20世纪60年代开始监测淡水鲈鱼、鳕鱼等，每年从不同的布点处采样并处理，分析重金属、持久性有机物等多种污染物的含量[2,4,6,15]。在特色项目的研究方面，因为ESB储存了大量有代表性的环境样品，且每年都会固定采集新鲜的样品补充到ESB中，利用这些样品开展研究，无疑具有很大的科研价值。因此，其他科研单位(如瑞典斯德哥尔摩大学等)非常愿意与瑞典的ESB合作，每年都能够从政府或其他渠道申请到一些特色的合作研究项目。通过这些特色项目的研究，反过来促进了ESB的发展，提升了其科研价值。

3.3 重视数据管理与积累

ESB的管理，除了对实际环境样品的存储及使用管理，还包括对入库样品的资料和数据进行齐全的信息管理(利用专门的数据库系统(database))。其中信息管理是一项非常系统的工作，涉及到ESB工作的各个环节。首先是在样品采集后，填写数据管理的信息表格，赋予样品编码。之后，进行样品的物理形态测量记录，或大的生物样品的解剖记录。真空包装样品时需将特定的记录卡片一起包装，卡片上的信息须与文档记录的信息一致，登记样品的储存条件和储存地，以便于以后查找和使用。所有样品均可用于不同项目的研究，本年度所采集的样品均需取样分析并记录。如果其他人需要使用样品库的样品，可以递交申请表，然后管理者根据申请者的研究目的，视样品量的多少，考虑是否批准并记录。上述的样品存储输入、物理形态数据测量、取用输出及分析所得数据都需要做文档记录，并录入到数据库中。在整个数据管理过程中，每一步都设计有特定的文档记录表格，清晰地知道需要填写哪些信息，并同时保存文档和电子数据库资料。

数据统计是ESB管理中重要的组成部分，对于环境监测方案中采样点的布置、采样频率、采样数目及采样季节等的考虑，都是在进行数据统计后得到相应的结论，从而做出调整的。因此，每年得到分析数据后，要由专人对数据进行统计处理，对统计方法和统计效率等做出评估[12]，并在此基础上完成年度ESB报告。

3.4 坚持对外开放

博物馆有大量关于自然环境认知和生态保护的展览和影片，且大多是免费的，每天都有很多人前来参观，大部分还是在校学生。这种对外开放的形式对加强环境保护的认识教育和宣传都是非常有利的。

4 启示

目前，长江环境样品库的硬件建设基本完成，如何更好地来建设“软件”部分，使其能够良好有序地运行，瑞典ESB管理的经验给我们以下几点启示。

4.1 明确定位，细致规划

瑞典ESB着眼于国家而服务于北欧，得到了国家的长期支持，因此得到长足发展。长江环境样品库是中国建立的首个综合性环境样品库，是在社会经济发展到一定程度、对自然生态环境产生了一系列影响、亟需研究环境的可持续发展这样的背景和前提下建立的，因此，对长江环境样品库的定位，不应该仅仅是依托于大学的一个基地，更应该着眼于向国家级环境样品库的发展，站在一个更高的起点上，加强与国际ESB的对话，以期能够引领中国ESB领域发展的未来，并在全球ESB联盟中发挥国际影响力。有了这样的定位，才能制订出能够充分体现远谋近虑、长短期相结合的规划目标与方案，也才能寻找到确切的研究目标，有针对性地制定出具体的研究计划，并在此基础上对ESB的各工作环节加以细化。

4.2 加强队伍建设，积极开展对外合作

一支专业、有凝聚力的ESB管理和科研团队，是新建ESB能够顺利开展并保持稳定发展的核心力量。借鉴瑞典的经验，须着重培养专项人才，在分工上尽可能做到明确。同时利用同济大学强大的师资队伍对新进人才进行相关的培训和辅导，并利用国际合作优势，将优秀人员送出去培训或引进国外优秀的ESB相关专家进行现场指导，从而培养出专业的、视野开阔的人才。同时，ESB的工作链颇多，需要积极开展对外合作，这不仅有利于节省人力物力，对扩大其影响也是非常有利的。合作可以按需求分为样品采集的合作和科研项目的合作，如不必每个采样点都要YESB安排专人去现场采样，可以与当地的研究机构或个人建立长期合作，按照要求每年定期采集所需要的样品。为了某一特定区域的环境研究，可以和区域内的相关机构建立科研合作，达到一次采样可用于多个目的的作用。另外，在当今环境问题全球化的背景下，还要注重加强与国际ESB间的合作，互相学习经验，共同进步。

4.3 长期监测与特色研究项目相结合

长期监测是YESB的存在根本，一定要在规划、布点、样品种类、采样方式、采样周期等方面仔细思考并制定标准程序，且需要根据实际情况不断更新和完善。瑞典的ESB之所以能够长期存在下去，与其政府对它的重视和支持是分不开的。样品的采集及运输、样品预处理、储存、分析等都需要大量经费支撑才能完成。

YESB建设期间和建成之初，主要是结合同济大学相关研究团队的科研项目开展环境样品的采集和保存，但要想长期发展下去，必须从为区域和流域服务、为国家环保政策制定和开展环境管理提供支撑的角度出发，开展系统的顶层方案设计，从而获得政府或基金会的长期经费支持，确保长期监测得以继续。与此同时，结合高校强大的科研队伍，大力开展结合ESB的特色项目研究，如与中瑞环境健康实验室的研究相结合，或与沿江的科研单位、监测部门相互合作。在扩充ESB库存的同时，使得样品得到充分利用，提升ESB的科研价值和影响力。

4.4 加强环保展示教育

YESB依托于同济大学，对本科生的创新研究、研究生参与科研项目等，都是良好的环境，要发挥好其功能，并将先进的环保理念传递下去。除此之外，YESB坐落于嘉兴的可持续发展公园里，公园本身就是环保节能的示范公园，对宣传环保、节约能源有良好的展示作用。在未来的发展中，可以考虑将环保展示作为公益活动延展到中小学生中，接受集体的预约参观，或对民众开放，让YESB在环保教育和宣传中发挥更大的作用。

5 结束语

国外已有几十年的ESB运行管理经验，尤其是瑞典ESB管理中对内部岗位的明确分工、与外部的紧密合作、坚持长期监测与特色项目研究相结合、重视样品数据的积累等，都是值得我们学习的地方。新建的YESB，开启了中国环境样品库建设新的一页，但同时也将面临一系列的挑战。在借鉴瑞典和其他国家ESB的成熟管理经验的时候，应该结合中国的国情，有所选择和创新，努力建成具有自己特色的YESB，使之能够引领中国ESB领域发展的未来，并在全球ESB联盟中发挥国际影响力。

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