劉安立

2012年秋季，在德國北部易北河上，博士研究生亨德里克從一條船上翻進(jìn)河中。他把河底的一只不銹鋼桶舉上船，把這只裝著河水、有點(diǎn)搖晃的桶放在一堆空塑料瓶旁邊。隨后，他把桶里的河水灌進(jìn)這些塑料瓶里，再把塑料瓶放進(jìn)冷卻器，往東南方向運(yùn)到他的導(dǎo)師克勞斯的實(shí)驗(yàn)室（位于德國呂訥堡大學(xué)）。在那里，這些塑料瓶與采集自全德國的其他水樣集中在一起，這些水樣包括北海（位于大不列顛群島和歐洲大陸之間的大西洋海域）海水、廢水處理廠排放的水和來自城市自來水管的可飲用水。

確鑿證據(jù)

污水處理廠還無法徹底清除水中的藥物

每份樣本都得到測(cè)試，看它是否含有全球最廣泛使用的抗糖尿病藥物——二甲雙胍。通過抑制肝臟里葡萄糖的產(chǎn)生，二甲雙胍能治療高血糖。人體不能代謝二甲雙胍，所以二甲雙胍在被人體攝入后24小時(shí)內(nèi)，就會(huì)幾乎原封不動(dòng)地被排出體外。由于二甲雙胍的使用很普遍——僅在2014年僅在美國就開具了7690萬張二甲雙胍處方簽，所以環(huán)境中這種藥的含量很高就不足為奇。在克勞斯團(tuán)隊(duì)檢測(cè)的每一份水樣中都存在二甲雙胍，其中包括自來水，而且二甲雙胍的濃度超過由萊茵河流域國際機(jī)構(gòu)提出的環(huán)境安全標(biāo)準(zhǔn)的50%。克勞斯團(tuán)隊(duì)在2014年發(fā)表這一檢測(cè)結(jié)果時(shí)指出，二甲雙胍可能已經(jīng)分布于全球大部分地區(qū)的飲用水和海水里。

這聽上去有點(diǎn)聳人聽聞，但實(shí)際上很可能是事實(shí)，而且問題并非僅限于二甲雙胍。美國威斯康星-密爾沃基大學(xué)科學(xué)家麗貝卡的團(tuán)隊(duì)，最近測(cè)量了美國密歇根湖中可能存在的藥物濃度?？茖W(xué)家此前猜測(cè)，不管這座大湖里存在什么樣的藥物，它們都可能因?yàn)楸淮蟠笙♂屃硕鴻z測(cè)不到。但實(shí)際情況正好相反，麗貝卡團(tuán)隊(duì)在湖水中檢測(cè)到了32種藥物和個(gè)人護(hù)理用品成分，還在湖底沉積物中檢測(cè)到30種這些物質(zhì)。其中14種物質(zhì)的濃度被認(rèn)為對(duì)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成中度或重度威脅。其中二甲雙胍排在榜首，哪怕是在離開湖岸3千米的湖水里，二甲雙胍的濃度依然高得令人擔(dān)憂。

科學(xué)家很久以前就認(rèn)識(shí)到，藥物（不管是像二甲雙胍這樣不會(huì)被人體代謝的藥物，還是會(huì)被人體分解成不同代謝物的藥物）會(huì)污染環(huán)境。但科學(xué)家傳統(tǒng)上只聚焦其中兩類藥物：抗生素和環(huán)境激素（例如避孕激素雌二醇）。環(huán)境中的抗生素會(huì)強(qiáng)化很多細(xì)菌種類的耐藥性，科學(xué)家已知環(huán)境激素會(huì)影響動(dòng)物的生長發(fā)育。

過去，二甲雙胍不被認(rèn)為對(duì)動(dòng)物有這些影響。但在實(shí)驗(yàn)室研究中，麗貝卡團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)接觸超標(biāo)二甲雙胍濃度（與廢水處理廠排放水中的二甲雙胍濃度相仿）的雄性鰷魚（一種小淡水魚） 產(chǎn)生了通常只是由雌魚產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，發(fā)育出雌性化性腺，體重減輕，后代數(shù)量減少。科學(xué)家現(xiàn)在意識(shí)到，包括二甲雙胍在內(nèi)的很多藥物正在帶來嚴(yán)重的生態(tài)威脅。美國地質(zhì)調(diào)查局科學(xué)家達(dá)娜指出，每種藥物的研發(fā)目的都是為了引發(fā)一種生物反應(yīng)，因此藥物對(duì)動(dòng)物造成影響是必然的，我們需要了解藥物對(duì)環(huán)境會(huì)造成哪些后果。

問題復(fù)雜

科學(xué)家研究二甲雙胍對(duì)鰷魚的影響

藥物在廢水中無處不在，它們主要來自人的尿液和糞便?；颊邲]吃完而被扔進(jìn)垃圾桶的藥物、甚至醫(yī)院垃圾中的活性成分，都會(huì)進(jìn)入水體，麗貝卡指出，通過基本的過濾過程，廢水處理廠會(huì)清除水中的一些藥物，但許多藥物依然會(huì)暢通無阻被排放出去。例如，二甲雙胍能抵御常見的污水處理（比如紫外光照射）而保持穩(wěn)定。從這一點(diǎn)上講，要想添加技術(shù)設(shè)施來過濾這些化合物的話，會(huì)因?yàn)槌杀咎叨胁煌ā?/p>

藥物從污水處理廠和垃圾填埋地進(jìn)入溪流、河流、湖泊、海水甚至飲用水。然而，目前美國環(huán)境保護(hù)局（簡稱環(huán)保局）根本不控制飲用水中的任何一種人類藥物。環(huán)保局的一張名單上列出了可能造成水污染、但目前尚未被列為調(diào)控對(duì)象的物質(zhì)，其中包括8種激素和1種抗生素。二甲雙胍不在這張名單上。美國一些生態(tài)學(xué)家對(duì)此感到擔(dān)憂，他們認(rèn)為眼下法律對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)不夠，不對(duì)水中藥物進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)定就是一大例證。

許多生態(tài)學(xué)家認(rèn)為，這種現(xiàn)狀應(yīng)當(dāng)改變。美國民眾用藥量正在增加，未來5年的藥物銷量預(yù)計(jì)會(huì)以每年5%的速度增長，因此越來越多的藥物可能進(jìn)入環(huán)境。與早在許多國家被禁止使用而仍殘留在環(huán)境中的污染物（其中包括多氯聯(lián)苯和滴滴涕）一樣，藥物在環(huán)境中能殘留數(shù)年甚至數(shù)十年。藥物的研發(fā)目的就是要保持很長的有效期，包括從生產(chǎn)、出廠到醫(yī)院和藥店期間的保質(zhì)期，甚至在人體內(nèi)的作用期。不幸的是，正是藥物的穩(wěn)定性阻止了許多藥物在環(huán)境中的降解。

過去30年來，瑞典優(yōu)密歐大學(xué)科學(xué)家一直在提取湖底同樣部位沉積的湖芯（湖底沉積物），檢測(cè)普遍銷售的抗抑郁藥物去甲羥基安定（舒寧）的含量。他們根據(jù)湖芯樣本發(fā)現(xiàn)，隨著近年來開具的舒寧處方簽越來越多，對(duì)應(yīng)湖芯層中的舒寧含量也越來越高。但觀察不同時(shí)期提取的湖芯樣本，他們發(fā)現(xiàn)同一年份的舒寧含量（例如，在30年前提取的湖芯中的舒寧含量與現(xiàn)在提取的湖芯中代表30年前湖芯層的舒寧含量）從未變過。這證明舒寧完全不隨時(shí)間而降解。

更糟的是，環(huán)境中的藥物難以被檢測(cè)。好在檢測(cè)方法正在改進(jìn)。美國地質(zhì)調(diào)查局的早期檢測(cè)方法需要1升水，可能檢測(cè)到15～20種化合物，而最新檢測(cè)方法只需20毫升樣本，就能檢測(cè)到超過100種藥物。但只檢測(cè)單一一種化合物是不夠的?，F(xiàn)代環(huán)境中包含很大一系列藥物、殺蟲劑、工業(yè)副產(chǎn)品及其他化合物的混合物，這是一種極其復(fù)雜的“雞尾酒”，調(diào)查起來自然也極其復(fù)雜。

而且，有的物質(zhì)即使降解，又會(huì)產(chǎn)生別的危害。在這種復(fù)雜的化合物混合內(nèi)，一些藥物不僅相互作用，而且也與細(xì)菌作用，與最基本的環(huán)境成分（例如水）作用?；瘜W(xué)和生物反應(yīng)會(huì)造成一系列轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，即具有新特點(diǎn)的新化合物。例如，一些細(xì)菌分解二甲雙胍，生成一種被稱為胍基甲酰胺的代謝物。它具有生物活性，而且在環(huán)境中保持穩(wěn)定。與此類似，抗抑郁藥郁復(fù)伸降解成另一種抗抑郁成分——去甲文拉法辛。這些代謝物的毒性有時(shí)候比原來的化合物更大。科學(xué)家指出，降解造成化合物種類大大增加，由此造成的環(huán)境問題也高度復(fù)雜化。

藥物及其他污染物已經(jīng)危及水生健康環(huán)境

連鎖效應(yīng)

在很高的含量下，藥物化合物對(duì)野生生物來說是致命的。但更常見情況是，藥物對(duì)生物體的行為和發(fā)育來說有不很明顯、但很重要的影響。在科學(xué)家測(cè)試的環(huán)境藥物中，通常用于治療抑郁的選擇性血清素再吸收抑制劑（簡稱SSRI）越來越受到關(guān)注。這些化合物是精神藥物，它們會(huì)影響人的認(rèn)知、情緒和行為。這些藥物進(jìn)入水體，就可能影響水生生物的行為。

幾年前，科學(xué)家檢測(cè)了一種常用SSRI——舍曲林對(duì)魚類的影響。在這之前，在美國、加拿大及其他地方的水樣和魚組織中檢測(cè)到了舍曲林?？茖W(xué)家向裝有很多鱸魚幼魚的水箱中注射不同劑量的舍曲林：每升120納克（廢水中的舍曲林濃度）、每升89毫克和每升300毫克。即便獵物密度高，舍曲林濃度低，僅僅8天后，仍然發(fā)現(xiàn)魚進(jìn)食量減少了?？茖W(xué)家推測(cè)，食量減少也會(huì)造成動(dòng)物行為改變，舍曲林對(duì)人體的這一副作用已被證實(shí)。如果舍曲林的確會(huì)造成野生動(dòng)物食量下降，就可能危及魚的繁殖和壽命。雖然死亡率往往更受關(guān)注，但舍曲林之類的藥物對(duì)魚的潛在影響可能會(huì)是長期性的，這同樣值得關(guān)注。

其他一些研究，表明了藥物污染物對(duì)生態(tài)的影響有多么廣泛。從2001到2003年，加拿大科學(xué)家每年夏天向位于加拿大安大略省西北部的一個(gè)實(shí)驗(yàn)湖中投入少量決雌醇。這是一種被用于許多避孕藥的合成雌激素。接著，他們測(cè)量這種激素對(duì)一系列水生生物的影響，其中包括水藻、微生物、浮游生物、鰷魚、鱒魚及其他魚。這一實(shí)驗(yàn)一直持續(xù)到2005年。在此過程中，由于生育失敗，湖中黑頭呆魚幾乎滅絕。依賴鰷魚為食的鱒魚和啞口魚，也因鰷魚減少而減少。鰷魚的獵物——浮游生物和昆蟲的數(shù)量則增加了。很明顯，人工合成激素不僅對(duì)一個(gè)物種有直接影響，而且對(duì)位于不同營養(yǎng)級(jí)的多個(gè)物種有直接或間接影響。采用標(biāo)準(zhǔn)的生態(tài)學(xué)評(píng)估手段，大量連鎖效應(yīng)都難以預(yù)測(cè)。

藥物也會(huì)在食物鏈內(nèi)部層層攀升過程中堆積，從而讓較高層捕食者接觸更高的藥物濃度?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，雖然舒寧對(duì)豆娘（一種蜻蜓目昆蟲）沒有影響，但會(huì)在豆娘體內(nèi)堆積。如果鱸魚吞下豆娘的蛹，會(huì)保留來自蛹中的46%的舒寧。鱸魚吃下的豆娘蛹越多，堆積在鱸魚體內(nèi)的舒寧數(shù)量也就越多。在另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，在接觸舒寧后，通常害羞、慣于成群的鱸魚變得明顯大膽了，進(jìn)食速度更快，更頻繁脫離魚群?？茖W(xué)家說，這是很明顯的行為改變。

科學(xué)家猜測(cè)，舒寧降低了鱸魚以成群方式尋求安全（避免被捕食）的傾向。攝入舒寧后，鱸魚很可能會(huì)認(rèn)為環(huán)境不再那么不安全。有趣的是，當(dāng)周圍沒有捕食者時(shí)，這一影響對(duì)鱸魚來說是正面的：它們捕獵更有效率。但對(duì)野生狀態(tài)下的鱸魚測(cè)試舒寧的影響卻很困難。雖然測(cè)量一種化合物對(duì)一個(gè)物種而言是否致命是容易的，但是想測(cè)量一種化合物是否有利于一個(gè)物種生存卻不容易，而有利于生存同樣會(huì)引起生態(tài)系統(tǒng)的明顯改變。

藥物的流動(dòng)

1制藥廠不僅生產(chǎn)藥物和向市場(chǎng)提供藥物，而且會(huì)有藥物直接滲漏到環(huán)境中。

2在垃圾填埋地附近進(jìn)食時(shí)，野生動(dòng)物攝入藥物。

3許多藥物從進(jìn)入人體到被排泄出人體，幾乎一成不變。

4用于人體的藥物及其代謝產(chǎn)物經(jīng)過污水處理廠和垃圾處理設(shè)施，常被用來灌溉或施肥于農(nóng)用土地。

5吃下被止痛獸藥雙氯滅痛污染的動(dòng)物尸體后，禿鷲因腎衰死亡。

6抗抑郁藥物氟西汀污染蠟蟲，歐掠鳥吃下這些蠟蟲后食量減少，行為改變，如整天進(jìn)食，而非只在日出和日落時(shí)分進(jìn)食。

7藥物效應(yīng)在食物鏈中可能被放大。掠食者體內(nèi)堆積的藥量比發(fā)現(xiàn)于環(huán)境中的藥量還高。

8吃了被抗抑郁劑舒寧污染的豆娘蛹之后，鱸魚膽子變大了，進(jìn)食速度加快，頻繁離開魚群。

用于人和動(dòng)物的大量藥物中，許多最終都進(jìn)入環(huán)境。通過藥企本身，或通過人和動(dòng)物，這些藥物會(huì)造成環(huán)境污染。隨著這些化合物進(jìn)入陸地和水生環(huán)境，它們會(huì)影響野生動(dòng)物的健康。這些動(dòng)物包括昆蟲、魚、鳥類等等。

影響嚴(yán)重

對(duì)環(huán)境中藥物影響的大多數(shù)研究都集中于水生物種。然而，當(dāng)鳥和昆蟲等陸地生物在喝了被污染的水，在澆灑了人或動(dòng)物糞便的田野上覓食，或者在被藥物處理過的牲畜皮膚上進(jìn)食時(shí)，同樣會(huì)接觸藥物。例如，20世紀(jì)90年代，大量禿鷲在印度和巴基斯坦地區(qū)墜亡。科學(xué)家起初以為這是一種感染或環(huán)境毒素所致。結(jié)果兩者都不是。2004年，科學(xué)家終于確定了元兇——抗炎藥物雙氯芬酸。當(dāng)?shù)赜腥擞眠@種藥治療一些牲畜的跛足和發(fā)熱，禿鷲在吃了這些牲畜的尸體后出現(xiàn)急性腎衰竭?？茖W(xué)家說，該地區(qū)的禿鷲對(duì)雙氯芬酸特別敏感，使印度禿鷲種群滅絕95%這起案例是非故意行為造成嚴(yán)重后果的典型事件。

此事發(fā)生后，印度、尼泊爾和巴基斯坦禁止把雙氯芬酸用作獸藥。但在2013年，95%的歐洲禿鷲所在地——西班牙批準(zhǔn)把雙氯芬酸用作獸藥。動(dòng)物組織立即呼吁全面禁止把雙氯芬酸作為獸藥使用。歐盟委員會(huì)要求歐洲藥品管理局調(diào)查雙氯芬酸的風(fēng)險(xiǎn)。該局2014年12月下結(jié)論說，雙氯芬酸對(duì)禿鷲及其他食腐動(dòng)物造成風(fēng)險(xiǎn)，但歐盟委員會(huì)尚未決定是否禁止把雙氯芬酸作為獸藥。

與此同時(shí)，許多陸地物種因?yàn)椴挥?jì)其數(shù)的其他藥物污染環(huán)境而面臨危機(jī)。大約10%～30%的抗抑郁藥百憂解（氟西?。┍蝗梭w原樣排出。與其他許多藥物一樣，百憂解在環(huán)境中也很穩(wěn)定?？茖W(xué)家估計(jì)了百憂解在生活于污水中的蚯蚓體內(nèi)累積的濃度，以及如果鳥兒的食物中有一半是這樣的蚯蚓，那么會(huì)有多少百憂解進(jìn)入鳥兒體內(nèi)。結(jié)果是，鳥兒攝入的百憂解總量是人體劑量的大約5%。

科學(xué)家知道百憂解對(duì)人類患者來說可能引起食欲和性欲降低，因此擔(dān)憂鳥類也會(huì)受到如此影響。倘若這樣，環(huán)境中的百憂解對(duì)鳥類的存亡來說就不是無足輕重的?？茖W(xué)家進(jìn)行過這樣的實(shí)驗(yàn)：在4個(gè)月中，每天都給捕來的野生椋鳥喂食被注射了低劑量百憂解的蠟蟲。不出所料，這些椋鳥不僅進(jìn)食量減少，而且整天都在吃東西，而不是在日出和日落時(shí)分大量進(jìn)食（這對(duì)越冬的鳥兒來說是最佳進(jìn)食時(shí)間）。如果遇到嚴(yán)冬，而鳥兒不在日出和日落時(shí)分大量進(jìn)食的話，它們就很可能會(huì)饑餓。

隨著藥物影響野生動(dòng)物的例子越來越多，科學(xué)家也越來越擔(dān)憂環(huán)境中的藥物可能對(duì)人體造成的影響。迄今為止，科學(xué)家所研究過的影響生態(tài)的藥物種類還為數(shù)不多，但據(jù)估計(jì)，共有至少4000種藥物在全球范圍的醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)中使用。一些科學(xué)家認(rèn)為，我們不應(yīng)該花太多精力辨識(shí)環(huán)境中的藥物有哪些，而是應(yīng)該花更多精力阻止藥物進(jìn)入環(huán)境。換句話說，采取預(yù)防性舉措，而不是坐等負(fù)面效應(yīng)出現(xiàn)。

一種選擇是，為廢水處理廠配備藥物清除設(shè)備。在瑞典，科學(xué)家正在重建一家廢水處理廠，讓它具備臭氧化能力。向水中充入臭氧氣泡，就能去除水中的一些藥物?？茖W(xué)家接下來會(huì)監(jiān)測(cè)當(dāng)?shù)叵鳎榭磸U水處理廠的升級(jí)會(huì)怎樣影響周圍的生態(tài)系統(tǒng)。

然而，像臭氧化和納米過濾之類的技術(shù)都很昂貴，而且沒有哪一種辦法能清除所有生物活性因子。所以，一些科學(xué)家建議采取舉措阻止藥物進(jìn)入水系統(tǒng)，也就是研發(fā)能在環(huán)境中迅速降解的藥物?？藙谒乖诘聡患野┌Y研究中心舉辦了一次講座后，有科學(xué)家找到了他。這些科學(xué)家研發(fā)了一種抗癌藥物——異環(huán)磷酰胺的衍生制劑。為了增加該藥在消化道的吸收，減少藥物對(duì)患者的副作用，科學(xué)家們替換了已知能用一種糖來穩(wěn)定藥物的分子的一部分。科學(xué)家們意識(shí)到，這一替換有可能也會(huì)讓這種藥物在環(huán)境中更容易降解，于是他們請(qǐng)克勞斯測(cè)試它。克勞斯發(fā)現(xiàn)，這種衍生藥——葡磷酰胺不僅與原藥一樣能強(qiáng)力抗癌，而且具有生物降解性。葡磷酰胺目前已進(jìn)入第3階段臨床測(cè)試，測(cè)試對(duì)象是轉(zhuǎn)移性胰腺癌。

科學(xué)家指出，制藥企業(yè)能夠也應(yīng)該運(yùn)用這樣的“綠色”化學(xué)技術(shù)，研發(fā)能在環(huán)境中迅速降解的藥物?？茖W(xué)家說，做到這一點(diǎn)并不具有內(nèi)在困難性。但在真正環(huán)保的藥物出現(xiàn)之前，對(duì)藥物在環(huán)境中的分布及其影響的研究不能停止。科學(xué)家預(yù)計(jì)，再過5年，這方面的研究成效就會(huì)更上一層樓。