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三十年前的1984年12月3日凌晨，印度博帕尔市一所农药厂发生氰化物泄漏，引发了严重的后果。造成了2.5万人直接致死，55万人间接致死，另外有20多万人永久残废的人间惨剧，被认为是世界上最严重的工业灾难。现在当地居民的患癌率及儿童夭折率，仍然因这灾难远比其他印度城市为高。这次事件，导致许多环保人士以及民众，强烈反对将化工厂设于邻近民居的地区。
2010年4月20日，在美国墨西哥湾作业的英国石油公司（BP）Deepwater Horizon钻井发生爆炸，直接导致11名工作人员死亡及17人受伤，并造成大规模石油泄漏事件，有人称这可能是美国历史上最严重的石油泄漏事件。事故发生后，大范围水质受到污染，不少鱼类、鸟类和海洋生物等都受到严重的影响，美国总统奥巴马表示，这次漏油事件的影响如同911恐怖袭击。BP和其它解决泄漏问题的公司，包括美国环保局、美国内务部、美国国防部、美国职业安全健康署等在内的十几家机构，绞尽脑汁，仍然没有获得有效的解决措施。最后，Deepwater Horizon应对中心建立了一个网站，创建了一个Facebook页面，一个Twitter账户，一个Flickr账户，以及一个YouTube账户，基本上包括了当时所有的社交媒体网站，向社会寻求好的举措以及解决方法。这个发生在网络时代的灾难，在利用现代化技术发动大众智慧的同时，也向社会透明传达了更多的真实信息，显然有一定的进步意义。但同时也应该注意到，人类目前对该类事件似乎是黔驴技穷的。
在最近的一年前，也就是2014年1月，美国西弗吉尼亚州麋鹿河（Elk River）遭受了工业溶剂泄漏污染，影响了该州15%人口的自来水供应，这个泄漏事件被宣布为联邦灾难。通过近一年来在麋鹿河对泄漏事件造成的水体和健康影响评估报告指出，到目前为止，我们尚缺乏一个合理的科学方法来应对该类事件的发生，以及如何从灾难中恢复过来。尽管人类尽了最大的努力来避免类似事件的发生，但人造化学物质仍然在源源不断地释放到环境中去。这些化学物质并没有量化，也许是根本无法量化的，因此其潜在危害难于评估。为了预测这些合成物质对人类和生物圈的潜在影响，摆在科学面前的问题是如何更好地了解它们的性质，这有助于我们考虑如何设计未来更安全的化学物质，这样可消除对工程控制系统的严格依赖。上述的许多灾难事件都是因为工程控制系统的原因而造成的。
最近，描述毒理学表征了毒性物质对生物体和生态系统的影响。在机理研究和分子毒性研究中发展出来的新兴领域，改善了我们对毒素暴露机理的理解。我们现在知道，为了获得一些功能和性能，我们会利用一些物质的物理和化学性质，而这均与不良后果有关。此外，通过改善有关人体对化学物质的吸收、分布、代谢和排泄四个方面的认识表明，可以通过分子设计来减少危险。这四个方面能通过化学物质的物理化学性质及结构图案进行预测、模拟，提供洞察环境中化学物质的转运及归属、新陈代谢与生物降解，以及流行病学方面的认识。
然而，将化学物质的物理和化学性质与不良后果的机制相联系只是一个开始。这些联系需要了解大量物理化学性质的组合。虽然有必要对化学物质进行单独研究，但实际状况并非如此。化学物质之间的相互作用，可以放大或减轻各自的影响，有时还是非常明显的。目前的所有毒理学数据必须考虑这个问题。未来对更安全化学物质设计的最大挑战之一是认识"剂量的时机"（timing of dosing），而不仅仅是剂量本身，这是毒理学中非常关键的一个因素。事实上，在基因层面接触化学品的不利影响在第一代可能是由之前世代所暴露（剂量）引起的，也包括胎儿和新生儿的发育期。
更多的数据意味着更多的知识吗？随着高通量筛选工作的出现，由美国环保署的Tox21，以及由政府机构、私人组织和大学合作伙伴组成的联盟ToxCast，迫切需要新的方法来进行数据挖掘、协调、储存和管理，最终终可用于设计更好的产品、流程和系统。为了应对这些挑战，可能需要聚焦到一个词：跨界学科（transdisciplinarity）[注]。研究机构、大学、工业、和资金和监管机构（其他利益相关者）必须培养一个研究生态系统，其中要致力于协作，跨学科知识共享，包括药理学、生态毒理学、化学、建模和生物统计学。如果传统分析能与整合的系统方法相结合，那么根据复杂系统特点所获得的认识将为我们设计适合人类生活的化学物质提供重要指导。
【注】：transdisciplinarity，我在这里翻译成跨界学科，也有人翻译成超学科，指不同的单一学科的学者就某一问题在研究设计、组织和实施的各个层面上（概念，方法，研究结果，成果应用和转化等）进行紧密地合作研究，其特征在于各个不同学科的研究者从始至终持续地、紧密地进行相互交流和协调，形成整体性的融合性的跨学科合作研究。所研究的问题往往不易被划分为相互独立的子问题，因而必须进行全方位的合作研究。与该词相关的概念还有interdisciplianrity（与transdisciplinarity大体接近，但更强调学科间的互涉性）。而multidisciplinarity和polydisciplinarity则是指融合程度较低的多学科研究。另外两个词还有pluridisciplinarity（多元学科性），crossdisciplinarity（交叉学科性）和marginal-interdisciplinary（边缘学科）。
参考资料
Toward designing safer chemicals. Science 16 January 2015: Vol. 347 no. 6219 p. 215, DOI: 10.1126/science.aaa6736
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