這個殺手還要制造多少生態(tài)災(zāi)難？
導(dǎo)讀：
藥物本是為健康保駕護航，但也存在另外一面：對自然環(huán)境可能產(chǎn)生不良影響。聯(lián)合國教科文組織已將藥物歸類為新興污染物，并強調(diào)根據(jù)“2030年可持續(xù)發(fā)展議程”，當(dāng)前的重要任務(wù)就是檢測與消除這些污染。
李娟 | 撰文
14年前，法國的一些釣魚愛好者在維爾托萊耶地區(qū)的多爾河垂釣時，意外地釣起了一些“不同尋?！钡聂~——它們出現(xiàn)性腺肥大、腹部腫脹的形態(tài)異常[1,2]。這一現(xiàn)象迅速引起了人們的關(guān)注，法國環(huán)境部也因此接到任務(wù)開始調(diào)查，隨后確認(rèn)形態(tài)異常的魚兒竟是“雄雌同體”。
污水處理廠下游的野生??魚出現(xiàn)腹部腫脹和其他異常。圖片來源：D. Gonseau/Nature
研究人員發(fā)現(xiàn)，魚兒性別紊亂的奇異特征可能與附近一家跨國制藥巨頭的工廠有關(guān)。在這家工廠的下游的野生??魚（Gobio gobio）種群中，多達(dá)60%的魚兒都變成了“雌雄同體”。相比之下，在污水排放口的上游，這種特殊的魚兒卻只占了5%。上下游的差異之大，令人咋舌。而且，生活在工廠下游的雄性??魚血液中含有異常高的卵黃蛋白含量——這表明其生殖健康受損。
繁殖遭遇困境的??魚可能是河流生態(tài)系統(tǒng)中的一個“警報器”，預(yù)示著其他物種或遭遇類似的危機。進(jìn)一步的分析幫助調(diào)查人員找到了河水中的“罪魁禍?zhǔn)住薄厝姿?/span>（一種類固醇化合物，抗炎和免疫抑制劑）、螺內(nèi)酯（一種利尿劑，也能阻斷雄性激素的作用）和坎利酮（也是一種利尿劑）這三種藥物污染物。它們在水中的濃度達(dá)每升10微克，對于生物活性物質(zhì)來說，該濃度非常之高。
關(guān)于廢棄的活性藥物成分（Active pharmaceutical ingredients, API）對環(huán)境和生態(tài)的影響，這個故事只是冰山一角。近些年來，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，原本用來挽救生命的藥物，正在給這個地球的生態(tài)環(huán)境帶來前所未有的影響。
在一項2022年發(fā)布的大規(guī)模研究中[3]，遍布全球的 70 多位研究者在104個國家的1052個河域檢測到61種不同藥物，經(jīng)過測量，43%的取樣地的藥物含量超出了安全的生態(tài)閾值。某些地方的水域甚至混有多達(dá)34種活性藥物成分。
該研究中，檢測到藥品濃度最高的區(qū)域是制藥廠排放口、未經(jīng)處理的污水排放區(qū)以及人口密集的城市附近。濃度較高的污染物涉及人群中廣泛使用的藥物[3]，包括對乙酰氨基酚（退熱藥）、二甲雙胍（降糖藥）、非索非那定（抗過敏藥）、磺胺甲惡唑（抗菌劑）、甲硝唑（抗菌劑）和加巴噴丁（止痛藥）。
目前，大多數(shù)藥物的長期毒性作用、存在狀態(tài)及其在環(huán)境中的歸宿仍待深入探索，然而，德國環(huán)境署[4]明確指出，市場上約有10%的藥物存在潛在環(huán)境風(fēng)險。
其中部分藥物，如激素、抗生素、抗抑郁藥、抗炎藥和止痛藥、β受體阻滯劑和抗癌藥物，已被多項研究證實在環(huán)境中普遍存在，即便是微量的活性藥物成分或其混合物，也可能干擾野生動物的生長、身體功能、外觀和行為，并對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響。
比如，抗抑郁藥氟西汀（以百憂解等品牌出售）能傷害雄性孔雀魚，影響其繁殖；而避孕藥中的激素則導(dǎo)致魚類種群“雌性化”并崩潰；廢水中的精神類藥品還能改變野生魚類的行為和攝食行為。
此外，廣泛使用的抗生素作為殺菌劑，排放到環(huán)境中后，會成為促使細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性的壓力源，讓細(xì)菌更容易產(chǎn)生和傳播抗藥性基因。
那么，這些原本為人類健康保駕護航的藥物，是如何進(jìn)入環(huán)境的呢？美國環(huán)境部（EPA）網(wǎng)站指出，除了藥廠排污，藥物能夠通過多種途徑進(jìn)入水系[5]。
首先，人類排泄物是藥物進(jìn)入環(huán)境的一個重要來源，因為服用的藥物部分未被身體吸收，而是通過排泄進(jìn)入廢水系統(tǒng)。其次，垃圾填埋場的滲濾液也含有藥物，這些滲濾液即使經(jīng)過廢水處理廠處理，藥物仍可能殘留并排放到地表水中。另外，直接將過期或廢棄藥物沖入市政下水道，也同樣會造成環(huán)境污染。
面對這些“不速之客”，全球的污水處理系統(tǒng)卻顯得力不從心。大部分市政污水處理系統(tǒng)通常不具備去除活性藥物成分的能力，只能去除常規(guī)污染物，例如懸浮固體和可生物降解的有機化合物。而且，一些藥物因其抗生物分解性更難從廢水中去除，最終導(dǎo)致含藥廢水流向江河。2021 年的一項分析顯示，全球至少48%的廢水未經(jīng)任何處理就流入生態(tài)系統(tǒng)。
事實上，現(xiàn)實比想象中更為嚴(yán)峻。活性藥物成分污染物不僅讓水生生物深受其害，就連陸地與天空的生靈也難以幸免，直接或間接地暴露在含有廢棄藥物的環(huán)境中。
如果藥物干擾了某些動物的繁殖，食物鏈上的捕食者就會面臨饑荒；如果藥物激發(fā)了某些動物的攻擊性，生態(tài)競爭就會變得更加殘酷。整個生態(tài)系統(tǒng)就像一張緊密相連的網(wǎng)，一旦某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，就會引發(fā)連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致物種數(shù)量的急劇下降，甚至滅絕，而這一切，都可能成為人類生存的潛在威脅。
其中，印度禿鷲的遭遇，成為了生態(tài)災(zāi)難中的“經(jīng)典案例”：
1994 年，印度農(nóng)民開始給牛和其他牲畜服用一種名為雙氯芬酸的藥物，以緩解疼痛、炎癥和其他癥狀。雙氯芬酸是一種非甾體藥物，對人類和牲畜安全有效，但對禿鷲卻極具毒性。因食用含有雙氯芬酸殘留的死牛，許多禿鷲發(fā)生腎衰竭而死亡。
之后的十年之間，禿鷲的數(shù)量驟降，它們的腐尸清理功能也隨之消失，導(dǎo)致牲畜尸體堆積，野狗和老鼠等食腐動物數(shù)量激增，進(jìn)而帶來更多危險的病原體，包括狂犬病。同時，這些動物的食腐效率低下，牲畜尸體只能自然腐爛，進(jìn)一步污染河流和水體，造成大批當(dāng)?shù)厝说乃劳觥?/span>
研究人員查看了1994 年之前印度 600 多個地區(qū)的健康記錄，發(fā)現(xiàn)那時的人類死亡率平均約為每千人 0.9%（這一死亡率數(shù)值代表了禿鷲棲息地的常態(tài)水平）。到 2005 年底，那些曾是禿鷲棲息地的地區(qū)，人類死亡率上升了4.7%，而非禿鷲棲息地的地區(qū)保持 0.9%不變。進(jìn)一步分析顯示，印度禿鷲的驟減導(dǎo)致每年平均超過 10 萬人死亡，經(jīng)濟損失高達(dá)694億美元。2024年10月，《美國經(jīng)濟評論》報道了這些分析結(jié)果[6]。
印度政府于 2006 年禁止使用雙氯芬酸，但該禁令并不足以控制住該藥物的使用，禿鷲的數(shù)量短期內(nèi)也很難恢復(fù)。
2020年，全球藥品使用量達(dá)到4.5萬億劑次，并且仍在持續(xù)上升。人口老齡化正在迅速推動藥物使用量的增加。目前，全球范圍內(nèi)使用的處方藥、非處方藥和獸藥約含有4000多種活性成分。制藥行業(yè)每年生產(chǎn)10萬噸由各種合成化學(xué)物質(zhì)構(gòu)成的藥物活性成分，涵蓋工業(yè)化國家和發(fā)展中國家。
盡管藥物的療效和患者安全受到嚴(yán)格監(jiān)管，但其對自然環(huán)境可能產(chǎn)生的不良影響迫切需要全世界關(guān)注。聯(lián)合國教科文組織已將人類藥物歸類為新興污染物，并強調(diào)根據(jù)“2030年可持續(xù)發(fā)展議程”，當(dāng)前的重要任務(wù)就是檢測與消除這些污染。
如何有效地達(dá)成此目標(biāo)呢？一方面，需要開發(fā)更有效、更經(jīng)濟的廢水處理方法，確保在廢水排放前去除其中的藥物成分。另一方面，藥物開發(fā)人員應(yīng)在整個藥物生命周期內(nèi)采用“良性設(shè)計”方法，設(shè)計能在人體排泄后迅速、完全分解的藥物。這意味著藥學(xué)家需要改變藥物的化學(xué)和物理性質(zhì)，以減少對環(huán)境的污染[7]。
技術(shù)上，包括臭氧高級氧化技術(shù)在內(nèi)的多種方法可用于從廢水中清除藥物。臭氧處理不僅能有效降低廢水中多種病毒的數(shù)量，還能減少其他可能影響水生生物多樣性的污染物濃度。目前，僅有少數(shù)國家（如瑞士）實施了大規(guī)模的廢水三級處理系統(tǒng)。由于成本高、能源消耗大、碳排放高以及缺乏監(jiān)管實施和執(zhí)行，先進(jìn)廢水處理技術(shù)的普及率預(yù)計仍然很低。
其次，設(shè)計并制造“更綠色”的藥物，從源頭上消除廢棄藥物污染，已成為當(dāng)務(wù)之急。2024年6月，《自然-可持續(xù)性》刊發(fā)的17位國際頂尖科學(xué)家合著的相關(guān)文章指出，雖然“綠色制藥”已經(jīng)被公認(rèn)具有環(huán)保益處，但在實踐中面臨很多挑戰(zhàn)[8]。比如，需要更多的研發(fā)時間和資金投入，包括對新材料的篩選、合成和評估等；某些藥物由于其特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)或性質(zhì)，可能難以進(jìn)行綠色設(shè)計。此外，相關(guān)法規(guī)和政策體系尚不完善，可能缺乏足夠的激勵措施來推動綠色藥物的發(fā)展。
在政策方面，世衛(wèi)組織已對可能影響公眾健康的排放物進(jìn)行研究并制定全球標(biāo)準(zhǔn)。在此背景下，2023 年發(fā)布了題為“世衛(wèi)組織關(guān)于藥品生產(chǎn)廢物和廢水管理的指導(dǎo)”的文件。歐盟已將制藥污染納入《水框架指令》的優(yōu)先物質(zhì)清單，并開始資助“綠色制藥”技術(shù)研究，同時強制實施藥物廢物回收計劃。中國已引入《化學(xué)合成制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 21904-2008），該標(biāo)準(zhǔn)對化學(xué)合成類制藥企業(yè)的廢水排放進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)范，同時也在推動藥品集中回收試點。
總的來說，解決活性藥物成分的環(huán)境污染問題需要多方協(xié)作。其中，科研機構(gòu)應(yīng)全面探究藥物在環(huán)境中的歸宿、長期毒性及其生態(tài)影響，為制定科學(xué)應(yīng)對策略提供有力依據(jù)；政府和企業(yè)應(yīng)加強監(jiān)管和推動環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用，確保藥物的生產(chǎn)和使用更加綠色可持續(xù)；公眾則需提升環(huán)保意識，通過合理用藥、正確處置廢棄藥物等方式減少污染源頭。
