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提出TT框架（Transform-Transport）扩展传统PMT模型，将持久性、迁移性分类维度应用于金属、生物及能量污染物，强调其教学与跨学科应用价值。
作为《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）“环境科学与技术60周年特刊”的一部分而发布。
我相当确定，是Don Mackay在1999年SETAC北美会议上的一次演讲让我首次意识到，持久性和迁移性被许多人视为化学污染物的关键特征。(1)Mackay是应用于有机污染物的命运和迁移模型研究的先驱。在职业生涯初期，我主要研究的是半衰期从几分钟到几小时的污染物转化反应，因此我提倡采用一种更为全面的视角。在回家的路上，我画出了下面的图表，发现它有助于我梳理对这个问题的思考。从那以后，我发现这个图表成为教学和评估各种新兴污染物时的一个有用工具。最近，在为《环境科学与技术》60周年纪念活动“影响方面”（(2)做准备时，我多次参考了这个图表，因此我觉得现在是时候与更广泛的读者分享它了。
图1的基本概念乍看之下似乎很简单，但实际应用时你会发现很多学习（即启发式）的机会。首先，为什么将轴标记为“转化”和“迁移”而不是“持久性”和“迁移性”呢？我选择“转化”而不是“持久性”，是因为前者特指将母体化合物转化为子体化合物的任何反应过程，而后者则通常包括多相中的反应和分配（即总体持久性(3)）、涉及母体和子体化合物的一系列反应（即联合或二次持久性(4,5)），或者常与标准测试中缺乏反应性的定义相关联（例如易生物降解性(6,7)）。同样，水平轴标记为“迁移”而不是“迁移性”，是因为前者仅仅指污染物在任何介质中的移动，而后者可能因更复杂的定义而变得复杂（例如空间范围(8)），或者受到用于化学污染物监管筛选和排序的操作定义的影响(7,9−11)。我希望这些选择能让最终的TT分类框架（图1）比标准的PM框架(6)具有更广泛的适用范围，部分原因在于前者在为每个轴分配终点时具有更大的灵活性（如下例所示）。此外，TT框架的环保性不那么明显，因此它应该更容易应用于化学工程、职业健康或毒理学等其他领域。
图1. 按照转化（从难降解到易降解）和迁移（从不动到可移动）连续体对环境污染物进行分类的框架。(A) 四个象限用端元特征的缩写标记。(B) 每个象限的角标有典型的例子以及每个象限中选定的例子。C-4是塑料炸药（主要是RDX），OC是辣椒喷雾中的油树脂，CS是催泪瓦斯。
这两个轴都旨在表示连续体。然而，为了便于进一步讨论，我在图1A中用RM表示难降解（recalcitrant）和可移动（mobile），用LI表示易降解（labile）和不动（immobile）等。在图1B中，我为每个角标指定了一个典型例子，并列出了每个象限中的其他重要例子。由于我们主要关注持久性有机污染物(12,13)，RI和RM象限中的大多数例子都是大家熟悉的。最著名的持久性有机污染物（《斯德哥尔摩公约》所列的POPs：DDT、PCBs等）没有列出，因为从大气长距离迁移的角度来看，它们属于RM。与大多数POPs不同，那些迅速消失的污染物（即容易降解或分散的污染物）受到的关注相对较少，因此LI和LM象限的典型例子不太明显。为了暂时保持对有机污染物的关注，我分别选择了TNT（作为弹药中的固体）和VX（神经毒剂）作为LI和LM的例子。
现在我们可以通过使用TT分类框架来测试其启发性价值，将其用于对其他污染物进行分类。一些新兴污染物很容易归入RM象限——例如二甲双胍、1,4-二氧环烷、甲基叔丁基醚（MTBE）、1,2,3-三氯丙烷（TCP）以及其他持久性和可移动的有机化合物（PMOCs(14)——但许多其他污染物表现出“中等持久性”，其命运在很大程度上取决于“干扰因素”（即环境或测试条件(13)。这一组例子包括大多数药品和个人护理产品、杀虫剂以及表面活性剂。其他根据不同情境在转化程度上有所差异的可移动有机污染物还包括消毒副产物（DBPs），如NDMA，以及轮胎磨损产生的化合物如6PPD和6PPDQ(15)。更大、更复杂的有机分子——如有毒天然产物微囊藻毒素和蓖麻毒素——可能最好被归类为中等持久性和迁移性。一些有机污染物作为固相混合物受到监管（例如杂酚油、煤焦油），这会使它们属于RI，除非它们分解成单独的化学成分，而这些成分大多具有中等迁移性和易降解性。已经有很多工作致力于开发（半）定量的持久性指标(11,16)，可以用来在图1上绘制这些污染物。然而，这样的分析之前已经有人做过(16,17)，而本文的主要目的是通过超越这些模型的应用范围来更好地说明问题。
需要添加到我们研究范围内的最显眼的污染物类别是金属，包括重金属阳离子和类金属氧阴离子。金属的监管方式可以与有机物类似(18)，但由于它们的转化和迁移过程紧密相关，因此需要特别考虑。大多数金属会在不同物种之间发生转化（取决于Eh、pH等因素），这种形态变化可能导致高迁移性或无限期的滞留。例如，六价铬（Cr(VI)的氧阴离子在地下水中是可移动的，而三价铬（Cr(III)阳离子则以不溶的氧氢氧化物形式沉淀。因此，总铬在图1中形成一条从LM（Cr(VI)到RI（Cr(III)的对角线。值得注意的是，砷的情况则相反，三价砷（As(III)属于LM，五价砷（As(V)属于RI）。在这两种情况下，尽管存在形态变化带来的复杂性，总金属量是守恒的（即具有持久性），这与它们是重要环境污染物的共识一致。
将TT分类框架应用于某些非金属无机污染物相对简单：例如，高氯酸盐和氟化物可能属于RM象限，而臭氧和氯可以归类为LM。白磷（P4）是一种非金属无机物，具有自燃性，用于弹药(19)，因此是LM污染物的极端例子。然而，对硝酸盐这种非金属氧阴离子进行分类时可能需要考虑其来源。硝酸盐确实具有迁移性和易变性，但其在环境介质中的浓度通常由多种来源的持续释放维持，这可能使其表现出“伪持久性”。在PM框架内，污染物是否具有伪持久性存在争议(12,20)，但在TT框架中，硝酸盐显然属于LM象限。
到目前为止，我避免明确讨论毒性问题，但正如毒性通常与PM（即PMT）一起考虑一样，也可以将其类似地应用于TT（即TTT）。在PMT中，关注的重点通常是具有显著毒性的污染物，但使用TT框架考虑的污染物类型更加多样，从而引入了更多关于毒理效应的多样性。因此，如果将每种污染物群体的主要毒性模式编码到图1中，就会显示出许多著名的难降解污染物（如POPs）主要与慢性毒性相关，而易降解污染物（如图1B所示）则倾向于急性毒性。这种对比通过TT框架所容纳的更广泛的污染物类型而变得明显。这种区分可能很有用，因为它强调了慢性毒性终点并不一定比急性毒性终点更重要，尤其是在人类健康方面。TT框架甚至有助于理解天然物质和/或无毒物质的环境命运和迁移。
TT框架的另一个特点是它的通用性，不仅适用于化学物质，也适用于所有可能引起环境关注的污染物类型。这包括放射性污染物、材料（胶体、纳米颗粒、纤维）和生物污染物（细菌、病毒、原生动物、朊病毒）。有些污染物很容易分类——例如，氡显然属于RM象限——但分类碳纳米管、微塑料、石棉和PM2.5等材料时，需要考虑颗粒形态如何影响转化和迁移（以及毒性）。同样具有挑战性的是由金属组成的材料，这些材料会腐蚀和钝化，例如铅、铁和银，它们的形式可以从管道到纳米颗粒不等。
生物污染物这一类别乍看之下似乎不太合适，但如果我们将转化范围扩展到从活体到死体（而不仅仅是母体到子体），那么TT框架也是适用的。例如，可以认识到结核分枝杆菌和形成孢子的物种如隐孢子虫是RM污染物（分别通过空气和水传播），SARS-CoV-2是LM（通过空气传播），朊病毒是RI（因为它们的传播方式是直接接触）。甚至可以将< />轴重新用于表示毒性，在这种情况下使用半定量指标来衡量毒性(21)。我发现公共卫生和医学领域的同行发现这种将病原体与其他类型污染物进行类比的思路很有启发性和吸引力；不过我认为许多环境科学家可能会认为这超出了PMT框架的传统范围。
最后，我们可以进一步扩展污染物类型的范围，包括能量污染物，如热、光和噪音。它们对人类、环境和地球健康的整体影响与上述化学和材料污染物同样重要，但应用TT框架能否为我们提供任何见解呢？所有能量污染物都极易转化（转化为较低形式的能量），它们的迁移性从高（热）到非常高（光）不等。因此，这些污染物都属于LM象限，除非它们不断得到补充，从而表现出伪持久性，正如前面讨论硝酸盐时所提到的。虽然将TT框架应用于能量污染物超出了传统PMT框架的范围，但它可能对研究这些问题的科学家和监管人员有所帮助。
本文的目的是不是重新讨论使用PMT指标来优先考虑污染物监管的合理性(13,22−25)，也不是要偏离一个完全合理的共识，即根据预防原则，持久性污染物应得到特别关注(12)。相反，目的是通过将PMT思维置于一个更广泛的背景下，包括更多类型的污染物，从而突出那些不持久和/或不可移动的污染物仍然可能具有重要意义或有趣的情况。最后，作为一种启发式练习，特别是对学生来说，使用TT(T)框架可以激发他们超越熟悉的化学污染物类别进行思考，并比较各种环境压力源的命运、影响和相关风险。
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