環境雌激素污染的生物修復研究進展

石中全

重慶三峽醫藥高等?？茖W校基礎醫學部，重慶市 404020

環境雌激素（Environment estrogen）是指存在于自然環境中的進入人和動物體內能干擾其內分泌并引起各種病理效應的物質，因此又可將環境雌激素稱為“內分泌干擾化合物”。它包括農業中廣泛應用的有機磷農藥，塑料制品釋放的聚乙烯、聯苯酚A、鄰苯二甲酸酯，作為藥物使用的雌二醇、地塞米松等有機化學物質［1］。這些物質進入環境中可廣泛存在于土壤、大氣、水體中，經過環境中的動物和植物富集后進入人體內與人體正常的激素競爭，結合激素受體，引起內分泌紊亂導致各種機能障礙［1，2］。環境中這些污染物來源廣泛，有的來自于生活垃圾，有的來自于工農業生產活動，還有的來源于醫院廢物。尤其是醫院中廢物對環境影響更大［3］。

從30多年前就有學者研究環境雌激素生物修復技術，到目前為止已從石油、農藥、塑料污染的水和土壤中分離出降解多環芳烴［4］、氯乙烯［5］、氯氰菊酯［6］、芐嘧磺隆［7］等的微生物，從20世紀80年代起已成功應用于黑臭河道［8］、海岸線溢油［9］、土壤重金屬［10］污染的治理。本文就醫院廢水處理技術及環境雌激素生物修復技術研究進展作一綜述。

1 醫院廢水處理現狀

環境雌激素主要來源于醫院廢水，我國醫院分為綜合性醫院、?？漆t院、傳染病醫院等，這些醫院所產生的廢水比一般生活廢水污染危害更大，除含一般生活污水外，還含有各種病原微生物、放射性物質、消毒劑、重金屬及各類藥物等［3］。醫院廢水處理一般應用物理、化學及生物方法處理，雖然經過處理但廢水中一些藥物如雌激素、地塞米松等仍然存在，構成環境雌激素的一部分，進入人體將造成人體代謝尤其是生殖系統嚴重影響，成為重要的污染源，直接危害人民群眾身體健康［3］，因此對于這些污染物的處理至關重要。

2006年中國環境統計年報數據，全國共調查縣及縣以上醫院10 332家，床位約206萬張。重點調查醫院廢水排放量達3.8億噸，醫療廢物產生量為25萬噸。調查醫院共設有9 990套廢水處理設施，每日廢水處理能力為244萬噸，廢水處理率92.2%，廢水排放達標率83.3%。

目前醫院常用廢水處理方法包括物理處理法、化學處理法、生物化學處理法［11］。在經濟發展大潮中，隨著工業化程度的提高，廢水排放越來越多，越來越復雜，而人們的環境保護意識也日益增強，不斷有新的環境保護法出臺，對廢水的處理排放要求也越來越嚴格?？蒲泄ぷ髡邆儾粩嘌邪l出新的廢水處理技術和廢水處理工藝，目前，我國醫院廢水處理一般采用二級處理。

一級處理主要是污水處理、去除特定的離子、對pH值的調整等。二級處理主要是指生物處理。一級處理、二級處理的具體方法有：消毒法、污泥處理法、電壓脈沖放電法、膜生物反應器、納米二氧化鈦處理法、接觸氧法等［12］。消毒法又包括紫外線法、超聲波法、輻射法、冷凍法、加熱法、臭氧法、氯化法、陽離子表面活性劑法等［13］。

醫院廢水雖然經過以上處理但是所排放的廢水中仍然存在一些問題，如氯值超標造成二次污染，水中某些病原微生物超標，一些藥物殘留等。尤其是藥物殘留問題需引起重視。

2 環境雌激素存在與影響

醫院廢水中殘留的藥物種類多，有的是激素類藥物如雌二醇、糖皮質激素類藥物，Chang H等于2007年報道在國內的廢水廠處理后的廢水和江水中存在6種糖皮質類激素［14］，其中皮質醇為（39±26）ng／L，可的松為（30±21）ng／L。Van der Linden SC等報道在荷蘭的工廠、醫院的廢水和飲用水、地表水中均存在糖皮質類激素，其中，城市污水廠處理后的廢水中的地塞米松的含量達11～243ng／L［15］。Schriks M 等報道在荷蘭的醫院處理前的廢水中糖皮質類激素的含量為13～1 900ng／L［16］。這些激素類藥物通過醫院廢水進入環境中被歸為環境雌激素。

環境雌激素被攝入機體后，具有干擾機體內正常內分泌物質合成、釋放、運輸、結合、代謝諸過程，其可激活或抑制內分泌系統的功能，從而破壞機體穩定性和調控作用的化合物，包括植物天然雌激素及人工合成化合物等。環境雌激素物質進入機體后，與機體正常分泌的內分泌激素競爭，結合細胞內的激素受體，造成人體激素過剩，內分泌系統功能紊亂，干擾人體性激素的正常工作，從而出現各種機能障礙。

環境雌激素中具有代表性的有PCB（多氯聯苯）類化學物質、殺蟲劑DDT等有機氯農藥、垃圾燃燒產生的二惡英等毒性氣體及作為女性合成激素使用的已烯雌酚（DES）等醫藥品。另外還有舊式冰箱產生的氟利昂，石油代謝物多環芳烴、酚類等，各種塑料制品，特別是塑料食品器具能釋放大量的PCB聚氯聯苯、聚已烯、鄰苯二甲酸酯、聯苯酚A等；還有化妝品中的羥苯、苯酮、防酸劑BHA等，以及各種色素、防腐劑。這些環境雌激素物質在我們日常生活中無處不在，對健康的影響不容忽視［2］。環境雌激素在環境中通過動、植物富集后被人體攝入積聚，干擾正常內分泌活動，學術上稱之為“外源性內分泌干擾物”?！端拇萍紙蟆返葓蟮榔鋵θ梭w可造成以下危害：男性精子數量減少、不育率增高；多胎現象；出生畸形；孩子性早熟；兒童行為異常增多；引起癌癥和自身免疫性病等［17］。

廢水中排出的雌激素和地塞米松等激素類藥物也屬于環境雌激素一部分，其中，17β－雌二醇（E2）為環境雌激素中作用較強的一種，進入生物體后可以擾亂正常的內分泌功能，改變在發育和成年階段機體胞內信號轉導過程，從而造成生殖、免疫、神經等系統的多種病變［18］，具有污染范圍廣、危害大等特點，即使在極低的濃度下（1.0ng／L）也會對生物體產生明顯的影響［19］。陸亮等報道E2對生精細胞T型鈣通道有抑制作用，呈濃度依賴性［20］；許多證據提示雌激素是HPV致癌的輔助因子［21，22］。近年來環境雌激素污染引起了全世界的廣泛關注，西方國家更是將環境雌激素問題與臭氧層破壞及溫室效應相提并論，是目前環境科學工程研究領域中的熱點。2002年國際上簽署的《關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》中，首批確定的禁止使用的12種持久性有機污染物就是環境激素類物質。同樣，地塞米松（dexamethasone）也可以通過污染水體在生物體內長期富集，可引起激素性青光眼和白內障。此外，地塞米松局部或長期大量富集可以導致結締組織變性以及骨骼脫鈣、骨質疏松及病理性骨折為主要表現的“脫鈣效應”［23］。

3 環境雌激素生物修復研究

近年來，越來越多的國內外學者致力于環境雌激素的污染治理，提出了許多有益建議，并作出了許多成果，其中生物修復是最好、最有效的方法。

生物修復技術［24］，是指生物特別是微生物催化降解有機物，去除或消除環境污染的一個受控的或自發的過程。研究發現，自然界的微生物在特定環境下可被馴化為具有相應代謝途徑的微生物，生物修復研究和應用最為廣泛的領域是石油生物修復、重金屬生物修復、農藥生物修復，近年已從石油、農藥、塑料污染的水和土壤中分離出降解多環芳烴［4］、氯乙烯［5］、氯氰菊酯［6］、芐嘧磺?。?］等的微生物，從20世紀80年代起已成功應用于黑臭河道［8］、海岸線溢油［9］、土壤重金屬［10］污染的治理。較之其他治理途徑，生物修復技術成本低、處理效果好、無二次污染，廣泛應用于土壤和天然水體污染的治理。

對于醫院廢水中激素的處理也可采用生物修復技術。利用微生物降解雌二醇是治理其污染的重要途徑［25］。王亞娥等分別在好氧和厭氧條件下，研究了污水處理廠的活性污泥對雌二醇的降解效果，同時考察了污泥混合液中碳源和氮源對降解速率的影響，結果表明，在好氧條件下，經過70min，初始濃度為30μg／L的17β－雌二醇被完全降解，添加碳源和氮源對降解速率無顯著影響，而厭氧污泥對17β－雌二醇的降解速率遠小于好氧污泥，添加碳源和氮源對降解有一定的抑制作用［26］。Ying等對沉積物中的雌二醇的生物降解進行研究，結果顯示1.0μg／g的17β－雌二醇能被較快降解，半衰期為2～4.4d［27］。Lee等分別在好氧和厭氧條件下，利用污水中的細菌處理17β－雌二醇，結果表明200μg／L的17β－雌二醇幾乎被完全氧化為雌激素酮，然后被快速降解［28］。這些研究表明在活性污泥中存在能降解17β－雌二醇的微生物，但尚未分離出這類微生物。17β－雌二醇也可以被光降解，包括TiO光催化降解、類－Fenton體系光降解、紫外光降解和藻類光降解等，目前研究較多的是TiO光催化降解。光降解對減弱17β－雌二醇的生物毒性是有效的，可以在一定程度上起到抑制作用，但光降解過程還需進一步優化，以達到無害化處理的目的。對地塞米松污染的治理技術，目前尚未見報道。因此深入研究其激素污染的治理技術，具有重要的現實意義。

4 展望

利用生物修復技術修復處理醫院廢水中殘留激素是一種有效、低成本、綠色、方便的方法，尤其是對廢水中地塞米松的降解。目前，國內外對廢水中地塞米松降解研究未見報道，值得進一步探討與研究，廢水中激素降解菌在處理廢水中激素處理的應用價值非常高，還可為新型凈水劑的制備奠定基礎。

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