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加拿大纽芬兰Ship Cove海滩2024年9月发现白色团块，经拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱、电子显微镜-能谱分析及气/液相色谱-质谱联用技术鉴定，确认非石油衍生品或生物柴油，含植物油特征成分及聚合物结构，无燃烧、腐蚀或放射性风险，可能为植物油基聚合物。
杨春|杨泽宇|迈克尔·墨菲|匡文星|迈克尔·戈尔德索普|佩尔韦兹·阿兹米|克莱尔·库尔泰曼什|穆罕默德·希哈布·雷扎|丹尼尔·德姆丘克|泰西亚·科斯蒂列娃|布鲁斯·霍尔本|帕特里克·兰伯特|瓦内萨·博拉克
加拿大环境与气候变化部科学技术司应急科学与技术部门，地址：加拿大安大略省渥太华河路335号
摘要
2024年9月，在加拿大纽芬兰的Ship Cove海滩发现了许多无法识别的白色斑块。由于国内外媒体的报道和公众的猜测，这一事件引发了人们对潜在健康、安全和环境影响的担忧。通过物理化学特性分析、光谱学、质谱法和元素分析等手段进行了全面的法医鉴定，以确定这些物质的成分、性质和可能的来源。分析结果表明：（1）该物质不太可能是石油衍生物或受石油产品污染；（2）由于缺乏显著的脂肪酸甲酯，因此不太可能是生物柴油；（3）该物质似乎不是基于硅或含氯的（例如硅密封剂或氯化乙烯化合物）；（4）含有醛类、脂肪酸和植物甾醇——同时缺乏胆固醇——表明其可能来源于植物油；（5）高分子量化合物和热转化行为表明存在聚合物材料；（6）该物质既不易燃、不具腐蚀性、不氧化，也不具有放射性。这些发现有助于了解泄漏物质的性质，并突显了多学科法医方法在环境事件响应中的重要作用。
引言
2024年9月7日，在加拿大纽芬兰的Ship Cove海滩上发现了大量白色、柔软且可塑的固体物质（斑块），引起了立即的关注（见图S1）。这种神秘物质在近岸水域以及从Gooseberry Cove（北纬47°03'56.6''，西经54°05'46.3''）到Point Verde（北纬47°13'51.0''，西经54°00'09.3''）约20公里的海岸线上零星分布，促使加拿大海岸警卫队（CCG）采取了官方应对措施。该事件迅速引起了国内外的关注。根据其外观和特性，人们推测其可能是天然来源（如鲸脂、海海绵、动物油脂或海洋分泌物），也可能是合成物质（如石蜡、生物燃料、平板状物质、粘合剂、硅密封剂或乳胶）。
类似的现象——即环境中突然出现未知物质——在全球范围内偶尔会发生。2022年10月，英国康沃尔郡Penzance附近的海滩上发现了无定形的白色肉质斑块，引发了人们的好奇和猜测[1]；专家后来判断这可能是鲸鱼的胃内容物。2024年10月，澳大利亚悉尼的多个海滩上也出现了未知的黑色斑块[2]，经过全面的科学和技术调查后确定这些斑块由人类粪便、药物和食用油组成，排除了它们是石油泄漏产生的焦油球的猜测。
快速准确地识别这些物质对于保障公共安全、保护生态系统以及制定有效的应急响应措施至关重要。如果没有及时的分析，有害物质可能会未被发现，从而通过空气、水或土壤污染危及人类健康。环境完整性同样受到威胁，因为有毒化合物会破坏生态系统、伤害野生动物并污染饮用水源。此外，了解泄漏物质的成分有助于应急人员选择适当的缓解措施，减少二次损害，并防止不当处置。只有及早识别相关物质，才能解决生物累积、地下水污染等长期问题。追踪泄漏源对于监管执行、法律问责和追究责任方也至关重要。因此，分析未知物质不仅是科学上的必要要求，也是公共卫生保护、环境管理和有效治理的基石。
在环境泄漏事件中准确识别未知物质面临重大的分析和后勤挑战。这些事件通常涉及具有不同物理和化学性质（如溶解度、挥发性和反应性）的复杂混合物，传统检测方法往往不够适用。环境降解过程（如氧化、水解和微生物转化）会改变原始化学成分，进一步增加识别难度。现场限制（如样品保存、环境条件和决策紧迫性）也增加了复杂性。此外，某些泄漏事件可能涉及专有或未记录的工业配方，缺乏公开的成分数据。
其中，石油泄漏事件由于其对生态和经济的影响而受到了广泛关注。在这些情况下，调查通常侧重于通过化学指纹技术和先进分析方法来确定石油类型和来源[3]。这些努力有助于通过将泄漏事件与责任方联系起来来促进问责和治理。然而，对于其他类型的未知泄漏事件，相关参考资料很少，研究人员缺乏可比较的研究和方法论。许多其他未知泄漏事件，尤其是那些涉及不太显眼或非石油基物质的事件，往往无法得出明确结论。因此，这些案例仍停留在猜测阶段，无法为未来的类似事件提供参考。缺乏公开的调查结果阻碍了标准化方法的发展，限制了科学家和监管机构有效应对类似事件的能力。
从分析角度来看，每种技术都有其局限性，包括基质干扰、光谱重叠以及需要适当的参考标准。在这种情况下，法医化学分析成为根据零散证据推断可能成分的必要手段。缺乏针对未知物质的标准化分析协议，使得跨研究比较变得困难，也影响了对其环境和健康影响的评估。加拿大环境与气候变化部（ECCC）的科学家参与了Ship Cove海滩事件的调查，同时也有学术研究人员和公民科学家进行了独立分析。我们对这些神秘斑块的法医分析的主要目标是：（1）确定物质的成分；（2）评估其对人类健康的潜在威胁；（3）为响应和清理工作提供信息；（4）评估长期环境影响；（5）如果可能的话，追踪其来源。为应对这些挑战，我们采用了一系列分析技术进行了全面调查。由于事件发生时可用信息有限，识别和表征未知物质尤为困难。在本文中，我们详细介绍了分析方法、遇到的挑战以及整个调查过程中获得的经验教训。通过分享我们的发现，我们希望为如何应对和管理类似的环境污染事件提供借鉴。
部分摘录
样品背景
加拿大环境与气候变化部的国家环境应急中心（NEEC）于2024年9月10日在纽芬兰的Ship Cove现场采集了样品。环境与气候变化部的应急科学与技术部门（ESTS）接收了这些神秘物质进行法医鉴定。收到样品后，所有样品（包括质量控制样品）均按照ESTS的样品处理和管理程序进行了处理。
仪器和样品分析
收到样品后，我们应用了一系列分析方法...
TDG分类和环境影响
初步评估表明，这些神秘物质的成分通常不易燃、不具腐蚀性、不氧化、也不具有放射性。少量醛类物质在接触皮肤时可能会引起刺激。将样品放置在室外约四个月（2025年4月至8月）后，样品从淡白色变为棕黄色，并最终形成琥珀色的透明软块，没有明显的腐烂迹象（见图S3），显示出较高的化学稳定性
结论
我们采用了拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、能量色散X射线荧光光谱（ED-XRF）、气相色谱-质谱联用仪（GC-MS/FID）和液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）等多种分析技术来鉴定纽芬兰海岸发现的白色斑块。根据分析结果，我们得出以下结论：
1)该白色物质不溶于水或常见有机溶剂，密度接近1.0克/毫升，闪点高于200°C。该物质既不是氧化剂，也不易燃、可燃、具有腐蚀性或放射性。
2)该物质不是石油衍生物
环境影响
环境中偶尔会出现未知物质（如纽芬兰海岸发现的白色斑块）。快速准确地识别这些物质对于保护公共健康、维护生态系统和及时采取应急响应至关重要。然而，由于初始信息有限、物质成分复杂以及环境降解过程的影响，环境监测和法医调查常常面临挑战
CRediT作者贡献声明
瓦内萨·博拉克：撰写——审稿与编辑、监督、资源协调、项目管理、调查、资金筹集、概念构思。杨春：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、可视化处理、验证、监督、软件使用、资源协调、项目管理、方法论制定、调查、数据分析、数据整理、概念构思。匡文星：撰写——审稿与编辑、可视化处理、验证、方法论制定、调查、数据分析、数据整理
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了加拿大政府海洋保护计划（OPP）的资助。我们感谢加拿大环境与气候变化部的国家环境应急操作中心（NEEC）的同事以及其他许多研究人员的支持和宝贵见解，他们对我们理解这一环境事件起到了重要作用。
