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摘要：药品和个人护理用品（PPCPs）因被广泛使用而在环境中大量残留，其引起的水环境风险和生态安全问题日益受到人们的广泛关注和研究。针对PPCPs对水环境造成的污染，综述了水环境中PPCPs的风险控制方面的研究进展，主要包括：水环境中PPCPs的污染效应研究；在水体中的迁移转化机理；有效的检测方法及其在水环境中的风险控制技术研究。最后，进一步对水环境中PPCPs的风险控制研究提出了建议，以期能够促进相关研究的广泛开展。
关键词：PPCPs；污染效应；迁移；转化；检测方法
引言
药品和个人护理用品（pharmaceuticalsandpersonalcareproducts，PPCPs）在日常生活中大量使用，它是包括各种药用化合物及日常护理用品的涵盖范围较广的化合物。通常是有机合成化合物，诸如止痛药、非甾体消炎药、抗生素、抗惊厥、β-受体阻滞剂、镇定剂、防腐剂、芳香剂、洗涤剂、遮光剂、牙齿护理用品等。污水处理厂污水排放通常被视为环境中PPCPs的主要来源，其次是农业或畜牧业活动的直接排放。PPCPs经人体或动物使用后，可通过多种途径进入水环境，给水环境质量和生态系统安全带来隐患。
PPCPs由于其存在的水环境风险和生态安全问题，近年来引起了人们越来越多的重视。现有的大量研究主要集中在环境中PPCPs的检测技术、迁移转化机理、污染效应研究及在水环境中去除方法探索等方面。我国是PPCPs生产和使用大国，对PPCPs引起的水环境风险开展相关研究具有重要意义。本文主要针对PPCPs类污染物进入水环境中的生物毒性、迁移转化、检测方法以及在水环境中的去除工艺等方面的研究进展进行综述，并进一步对水环境中PPCPs的风险控制研究提出建议，以期推动相关研究的开展。
一、PPCPs的污染效应研究
水环境中PPCPs的含量尽管较低，但仍会对公众的健康造成潜在的威胁。水环境中的PPCPs种类繁多，并可能与其代谢中间产物同时存在，对水生生物的毒性效应甚至会产生协同、累加作用。抗生素和类固醇类激素是目前生态风险方面关注较多的两大类物质。水体中的抗生素主要来源于医院废水排放及农业的面源排放，因其高生物活性及伪持久性，会影响水中微生物的种类和数量，并使抗药病原菌产生耐药性。经研究两种恩诺酮类抗生素恩诺沙星和盐酸环丙沙星对球等鞭金藻的毒性，结果显示：两种抗生素都会对球等鞭金藻产生毒性作用，且盐酸环丙沙星质量浓度在0～10mg?L-1范围内对叶绿素和过氧化氢酶活性有明显抑制。
雌激素是具有高生物活性的类固醇类化合物，在环境中频繁被检出，一旦进入水体就会对鱼类产生危害，低至1mg?L-1的质量浓度就会引起水体生物的高敏感性。研究表明，雌激素可影响水体中雄性鱼类的激素分泌，使其体内的卵黄蛋白原增加，进而出现雌性化。
PPCPs的毒性效应与其本身的作用机制及所处的外界环境有关。关于不同抗生素对发光菌的24h毒性的研究结果表明，抑制微生物蛋白质或DNA/RNA合成相关的抗生素，毒性效应明显强于抑制微生物细胞壁合成的抗生素。三氯生是一种人工合成的氯化芳香化合物，广泛用于牙膏等个人护理用品以及杀菌剂、消毒剂中。其化学性质相对稳定，即使在200℃下也能稳定存在2h，曾被认为是低毒物质，但水中存在自由氯离子时，可被氧化形成有毒物质，如氯仿、二氯苯酚和三氯苯酚等。三氯生在生产及外部转化中可产生二噁英。
二、水环境中PPCPs的检测方法
表1水环境中PPCPs前处理常用方法的原理及其优缺点
表2水环境中PPCPs的常用仪器分析技术原理及优缺点
三、水环境中PPCPs的迁移转化
PPCPs进入到水环境中，一般会发生吸附、光降解、生物降解等过程。
3.1吸附
水底泥分配系数Kd、电离常数、亲脂性等物化特性对PPCPs在水环境中的吸附行为会产生影响，此外环境介质pH、粘粒类型和含量等也对其造成影响。Kd越大，吸附越强烈。经研究多种药物和麝香的Kd，为研究它们在污泥中的吸附能力提供了依据。研究表明，几种药物的亲脂性由大到小依次为氟代对苯二酚抗生素，降血脂药、β-阻滞剂、消炎止痛药，磺胺药物、大环内脂类，抗癫痫药物卡巴咪嗪，镇静剂，雌激素。
3.2光降解
光降解过程一般分为直接光降解、自敏化光降解、氧化反应三类。污染物在水环境中因自身吸收光能，或因腐殖质、悬浮颗粒和藻类的催化作用而发生光降解。光降解对污染物的分解起到重要作用，因它不可逆转地改变了反应分子，直接影响其在环境中的归趋。水体中的药物及其代谢物通过光降解转化为其它物质，毒性也会发生相应变化。
3.3生物降解
生物降解包括植物降解和微生物降解，是降解PPCPs的重要途径。植物可通过直接吸收污染物使其转移或通过分泌物、特定酶对其降解。微生物可将复杂的药物降解为简单的有机物甚至矿化成无机物CO2和H2O。微生物降解的主要影响因素包括药物本身物化性质，环境因素如pH、水分、温度、含氧量等。其中耐药菌株对药物的降解在微生物的降解中发挥了重要作用。
四、水环境中PPCPs的处理方法
PPCPs主要通过污水处理厂排水进入环境中，一般通过饮用水进入人体，因此PPCPs的去除主要通过污水处理厂工艺改进及饮用水深度净化实现。污水中PPCPs常用的处理方法有物理法、化学法和生化法等。传统的生化法由于具有去除普通有机污染物效率高、工艺操作管理方便可靠和运转维护费用低等优点，已被广泛采用，但对PPCPs类新型污染物的去除能力有限。城市给水系统中，原水的处理工艺一般为混凝―沉淀―过滤―消毒，能否有效去除PPCPs还有待进一步研究。
4.1高级化学氧化法
高级化学氧化法被认为是目前去除难降解有机物及污水深度处理的一种有效方法。它是通过产生氧化能力极强的羟基自由基，将有机物彻底氧化去除。目前研究较多的是臭氧（O3）及其联合技术。采用臭氧及其联合工艺处理PPCPs时发现：O3、O3/UV、O3/H2O2等高级氧化技术对PPCPs具有良好的去除效果，但因PPCPs种类复杂多样，因而差别较大；大部分抗生素在该研究中都有较高的去除率（80%以上）；对萘普生的去除率也较高，为75.4%～100%；酮洛芬的去除率也达73%左右，但对非诺洛芬去除作用微小，而对卡马西平的去除效果极不稳定，去除率低于3.8%和大于81%的情况都有发生。另一项研究中，使用O3/UV处理含有5种抗生素、5种β-阻抗剂、4种抗炎剂、2种脂类代谢产物和抗癫痫药物卡马西平、天然雌激素、雌素酮等药剂的废水，O3投加量为15mg?L-1。在接触反应18min后，所有的残留药剂浓度均低于LC/MS/MS检出限。
4.2生物处理法
生物处理法是城市污水处理中最普遍采用的方法，其核心方法是活性污泥法。利用活性污泥法处理PPCPs污染物存在一定的局限性，无法完全去除部分微量污染物，污染物甚至会沉积在污水污泥中进而随着污泥的处置产生二次污染。传统活性污泥法对雌激素酮和碘普胺去除作用甚微，对其它PPCPs污染物的去除率一般为30%～75%，其中对镇痛药有较明显的去除效果。
4.3膜分离技术
膜分离技术是建立在分子水平上，利用膜的选择性分离实现混合物不同组分的分离、纯化、浓缩，主要包括微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO）及膜蒸馏（MD）等。
经研究NF和UF对PPCPs的去除效果时发现，膜分离技术对微量PPCPs有较好的处理效果，且NF的处理效果要优于UF。NF对PPCPs的截留率可达44%～93%，而UF一般只有40%左右。该结果与膜的孔径及污染物质的化学结构有很大的关系。NF和RO的截留分子量小，对于相对分子质量在100～1000的有机物有较高的截留效果，而大多数药品的相对分子质量正介于其间。
结束语
随着人们生活水平的日益提高以及“中国梦”的实施，人们更加关注自身健康，药物使用量会越来越多，PPCPs污染问题将更为严峻。现有的研究主要集中在环境中PPCPs的检测、毒性评价及分析检测等方面。在已有研究的基础上，未来对PPCPs在水环境中风险控制的研究应着眼于以下几方面：
（1）现有的污水处理过程中并没有专门针对去除PPCPs的工艺，所以并不能完全将其去除以排除其存在的环境风险。为提高PPCPs的去除率，强化现有技术工艺、开发新技术显得尤为重要。
（2）PPCPs在水环境中的含量很低，对分析检测技术要求比较严格，需要精密的检测仪器，因此要不断改进现有的分析技术，使其能够检测环境中含量更低的PPCPs，并能够建立一套较全面系统的检测体系。
（3）目前PPCPs在水环境中的生态风险研究主要是对特定的地表水体进行预测和评估，对PPCPs产生的环境效应仍需深入研究，对水环境中生物产生的急-慢性毒性及联合毒性研究有待进一步开展。同时也应明确药物的迁移转化机理以便能够做出更全面的风险评价。
参考文献:
[1]贾瑷.环境中的医药品与个人护理品[J].化学进展，2012.
[2]皋德祥.2种抗生素对球等鞭金藻的毒理学研究[J].浙江农业科学，2013.
[3]朱赛嫦.超高效液相色谱-串联质谱法同时检测地表水中18种药物与个人护理品的残留量[J].色谱，2013.
[4]伊丽丽.超高效液相色谱串联质谱检测再生水及土壤中的医药品[J].环境化学，2013.