藥物毒害環境

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這些塑料瓶里，再把塑料瓶放進冷卻器，往東南方向運到他的導師克勞斯的實驗室（位于德國呂訥堡大學）。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

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小時內，就會幾乎原封不動地被排出體外。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，所以環境中這種藥的含量很高就不足為奇。在克勞斯團隊檢測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構提出的環境安全標準的50%。克勞斯團隊在2014年發表這一檢測結果時指出，二甲雙胍可能已經分布于全球大部分地區的飲用水和海水里。

這聽上去有點聳人聽聞，但實際上很可能是事實，而且問題并非僅限于二甲雙胍。美國威斯康星-密爾沃基大學科學家麗貝卡的團隊，最近測量了美國密歇根湖中可能存在的藥物濃度。科學家此前猜測，不管這座大湖里存在什么樣的藥物，它們都可能因為被大大稀釋了而檢測不到。但實際情況正好相反，麗貝卡團隊在湖水中檢測到了32種藥物和個人護理用品成分，還在湖底沉積物中檢測到30種這些物質。其中14種物質的濃度被認為對生態系統構成中度或重度威脅。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憂。

科學家很久以前就認識到，藥物（不管是像二甲雙胍這樣不會被人體代謝的藥物，還是會被人體分解成不同代謝物的藥物）會污染環境。但科學家傳統上只聚焦其中兩類藥物：抗生素和環境激素（例如避孕激素雌二醇）。環境中的抗生素會強化很多細菌種類的耐藥性，科學家已知環境激素會影響動物的生長發育。

過去，二甲雙胍不被認為對動物有這些影響。但在實驗室研究中，麗貝卡團隊發現接觸超標二甲雙胍濃度（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） 產生了通常只是由雌魚產生的蛋白質，發育出雌性化性腺，體重減輕，后代數量減少。科學家現在意識到，包括二甲雙胍在內的很多藥物正在帶來嚴重的生態威脅。美國地質調查局科學家達娜指出，每種藥物的研發目的都是為了引發一種生物反應，因此藥物對動物造成影響是必然的，我們需要了解藥物對環境會造成哪些后果。

問題復雜

科學家研究二甲雙胍對鰷魚的影響

藥物在廢水中無處不在，它們主要來自人的尿液和糞便。患者沒吃完而被扔進垃圾桶的藥物、甚至醫院垃圾中的活性成分，都會進入水體，麗貝卡指出，通過基本的過濾過程，廢水處理廠會清除水中的一些藥物，但許多藥物依然會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）而保持穩定。從這一點上講，要想添加技術設施來過濾這些化合物的話，會因為成本太高而行不通。

藥物從污水處理廠和垃圾填埋地進入溪流、河流、湖泊、海水甚至飲用水。然而，目前美國環境保護局（簡稱環保局）根本不控制飲用水中的任何一種人類藥物。環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控對象的物質，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。美國一些生態學家對此感到擔憂，他們認為眼下法律對生態系統的保護不夠，不對水中藥物進行嚴格規定就是一大例證。

許多生態學家認為，這種現狀應當改變。美國民眾用藥量正在增加，未來5年的藥物銷量預計會以每年5%的速度增長，因此越來越多的藥物可能進入環境。與早在許多國家被禁止使用而仍殘留在環境中的污染物（其中包括多氯聯苯和滴滴涕）一樣，藥物在環境中能殘留數年甚至數十年。藥物的研發目的就是要保持很長的有效期，包括從生產、出廠到醫院和藥店期間的保質期，甚至在人體內的作用期。不幸的是，正是藥物的穩定性阻止了許多藥物在環境中的降解。

過去30年來，瑞典優密歐大學科學家一直在提取湖底同樣部位沉積的湖芯（湖底沉積物），檢測普遍銷售的抗抑郁藥物去甲羥基安定（舒寧）的含量。他們根據湖芯樣本發現，隨著近年來開具的舒寧處方簽越來越多，對應湖芯層中的舒寧含量也越來越高。但觀察不同時期提取的湖芯樣本，他們發現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間而降解。

更糟的是，環境中的藥物難以被檢測。好在檢測方法正在改進。美國地質調查局的早期檢測方法需要1升水，可能檢測到15～20種化合物，而最新檢測方法只需20毫升樣本，就能檢測到超過100種藥物。但只檢測單一一種化合物是不夠的。現代環境中包含很大一系列藥物、殺蟲劑、工業副產品及其他化合物的混合物，這是一種極其復雜的“雞尾酒”，調查起來自然也極其復雜。

而且，有的物質即使降解，又會產生別的危害。在這種復雜的化合物混合內，一些藥物不僅相互作用，而且也與細菌作用，與最基本的環境成分（例如水）作用。化學和生物反應會造成一系列轉化產物，即具有新特點的新化合物。例如，一些細菌分解二甲雙胍，生成一種被稱為胍基甲酰胺的代謝物。它具有生物活性，而且在環境中保持穩定。與此類似，抗抑郁藥郁復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候比原來的化合物更大。科學家指出，降解造成化合物種類大大增加，由此造成的環境問題也高度復雜化。

藥物及其他污染物已經危及水生健康環境

連鎖效應

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

幾年前，科學家檢測了一種常用SSRI——舍曲林對魚類的影響。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到了舍曲林。科學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，仍然發現魚進食量減少了。科學家推測，食量減少也會造成動物行為改變，舍曲林對人體的這一副作用已被證實。如果舍曲林的確會造成野生動物食量下降，就可能危及魚的繁殖和壽命。雖然死亡率往往更受關注，但舍曲林之類的藥物對魚的潛在影響可能會是長期性的，這同樣值得關注。

其他一些研究，表明了藥物污染物對生態的影響有多么廣泛。從2001到2003年，加拿大科學家每年夏天向位于加拿大安大略省西北部的一個實驗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，他們測量這種激素對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。這一實驗一直持續到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量則增加了。很明顯，人工合成激素不僅對一個物種有直接影響，而且對位于不同營養級的多個物種有直接或間接影響。采用標準的生態學評估手段，大量連鎖效應都難以預測。

藥物也會在食物鏈內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。科學家發現，雖然舒寧對豆娘（一種蜻蜓目昆蟲）沒有影響，但會在豆娘體內堆積。如果鱸魚吞下豆娘的蛹，會保留來自蛹中的46%的舒寧。鱸魚吃下的豆娘蛹越多，堆積在鱸魚體內的舒寧數量也就越多。在另一項實驗中，在接觸舒寧后，通常害羞、慣于成群的鱸魚變得明顯大膽了，進食速度更快，更頻繁脫離魚群。科學家說，這是很明顯的行為改變。

科學家猜測，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，鱸魚很可能會認為環境不再那么不安全。有趣的是，當周圍沒有捕食者時，這一影響對鱸魚來說是正面的：它們捕獵更有效率。但對野生狀態下的鱸魚測試舒寧的影響卻很困難。雖然測量一種化合物對一個物種而言是否致命是容易的，但是想測量一種化合物是否有利于一個物種生存卻不容易，而有利于生存同樣會引起生態系統的明顯改變。

藥物的流動

1制藥廠不僅生產藥物和向市場提供藥物，而且會有藥物直接滲漏到環境中。

2在垃圾填埋地附近進食時，野生動物攝入藥物。

3許多藥物從進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物經過污水處理廠和垃圾處理設施，常被用來灌溉或施肥于農用土地。

5吃下被止痛獸藥雙氯滅痛污染的動物尸體后，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，如整天進食，而非只在日出和日落時分進食。

7藥物效應在食物鏈中可能被放大。掠食者體內堆積的藥量比發現于環境中的藥量還高。

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，進食速度加快，頻繁離開魚群。

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

影響嚴重

對環境中藥物影響的大多數研究都集中于水生物種。然而，當鳥和昆蟲等陸地生物在喝了被污染的水，在澆灑了人或動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食時，同樣會接觸藥物。例如，20世紀90年代，大量禿鷲在印度和巴基斯坦地區墜亡。科學家起初以為這是一種感染或環境毒素所致。結果兩者都不是。2004年，科學家終于確定了元兇——抗炎藥物雙氯芬酸。當地有人用這種藥治療一些牲畜的跛足和發熱，禿鷲在吃了這些牲畜的尸體后出現急性腎衰竭。科學家說，該地區的禿鷲對雙氯芬酸特別敏感，使印度禿鷲種群滅絕95%這起案例是非故意行為造成嚴重后果的典型事件。

此事發生后，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——西班牙批準把雙氯芬酸用作獸藥。動物組織立即呼吁全面禁止把雙氯芬酸作為獸藥使用。歐盟委員會要求歐洲藥品管理局調查雙氯芬酸的風險。該局2014年12月下結論說，雙氯芬酸對禿鷲及其他食腐動物造成風險，但歐盟委員會尚未決定是否禁止把雙氯芬酸作為獸藥。

與此同時，許多陸地物種因為不計其數的其他藥物污染環境而面臨危機。大約10%～30%的抗抑郁藥百憂解（氟西汀）被人體原樣排出。與其他許多藥物一樣，百憂解在環境中也很穩定。科學家估計了百憂解在生活于污水中的蚯蚓體內累積的濃度，以及如果鳥兒的食物中有一半是這樣的蚯蚓，那么會有多少百憂解進入鳥兒體內。結果是，鳥兒攝入的百憂解總量是人體劑量的大約5%。

科學家知道百憂解對人類患者來說可能引起食欲和性欲降低，因此擔憂鳥類也會受到如此影響。倘若這樣，環境中的百憂解對鳥類的存亡來說就不是無足輕重的。科學家進行過這樣的實驗：在4個月中，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，這些椋鳥不僅進食量減少，而且整天都在吃東西，而不是在日出和日落時分大量進食（這對越冬的鳥兒來說是最佳進食時間）。如果遇到嚴冬，而鳥兒不在日出和日落時分大量進食的話，它們就很可能會饑餓。

隨著藥物影響野生動物的例子越來越多，科學家也越來越擔憂環境中的藥物可能對人體造成的影響。迄今為止，科學家所研究過的影響生態的藥物種類還為數不多，但據估計，共有至少4000種藥物在全球范圍的醫藥和農業中使用。一些科學家認為，我們不應該花太多精力辨識環境中的藥物有哪些，而是應該花更多精力阻止藥物進入環境。換句話說，采取預防性舉措，而不是坐等負面效應出現。

一種選擇是，為廢水處理廠配備藥物清除設備。在瑞典，科學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。科學家接下來會監測當地溪流，查看廢水處理廠的升級會怎樣影響周圍的生態系統。

然而，像臭氧化和納米過濾之類的技術都很昂貴，而且沒有哪一種辦法能清除所有生物活性因子。所以，一些科學家建議采取舉措阻止藥物進入水系統，也就是研發能在環境中迅速降解的藥物。克勞斯在德國一家癌癥研究中心舉辦了一次講座后，有科學家找到了他。這些科學家研發了一種抗癌藥物——異環磷酰胺的衍生制劑。為了增加該藥在消化道的吸收，減少藥物對患者的副作用，科學家們替換了已知能用一種糖來穩定藥物的分子的一部分。科學家們意識到，這一替換有可能也會讓這種藥物在環境中更容易降解，于是他們請克勞斯測試它。克勞斯發現，這種衍生藥——葡磷酰胺不僅與原藥一樣能強力抗癌，而且具有生物降解性。葡磷酰胺目前已進入第3階段臨床測試，測試對象是轉移性胰腺癌。

科學家指出，制藥企業能夠也應該運用這樣的“綠色”化學技術，研發能在環境中迅速降解的藥物。科學家說，做到這一點并不具有內在困難性。但在真正環保的藥物出現之前，對藥物在環境中的分布及其影響的研究不能停止。科學家預計，再過5年，這方面的研究成效就會更上一層樓。