水体中的药物污染，让鱼类变得“疯狂”

1996年，印度北部拉贾斯坦邦的一位生态学家照例前往野外观测时，竟然发现了至少50只兀鹫的尸体。这些尸体凌乱分布在灌木丛、树枝和地面上。回到办公室后，他迅速联系了其他同事，才意识到几乎每个人都看到了类似的景象。

直到2004年，一项发表于《自然》（Nature）的研究终于指出，这些兀鹫的死因是一种人类的药物——双氯芬酸。双氯芬酸是一种非甾体类药物，具有良好的消炎止痛效果。随着仿制药让双氯芬酸的价格大幅下降，许多印度农民开始用它治疗牲畜。然而双氯芬酸对鸟类来说是剧毒的，这些牲畜体内残留的药物让印度兀鹫的数量在短短几年内下降了95%以上。

图片来源：Mario Modesto Mata/wikipedia, CC BY-SA 3.0

一种化合物要从实验室里的候选分子，最终成为我们手中的药物，需要经历层层严苛的选拔。有时，它必须在较低的浓度下就能精准发挥生物活性。在另外一些情况下，有的药物需要足够稳定，能够抵抗人体复杂的代谢系统，保证药效的持续发挥。然而，当药物流入环境中之后，这些让化合物成为良药的卓越品质，却变成了切实的威胁。

一直以来，德国联邦环境局（German Environment Agency）都在根据全球发表的论文追踪地球环境中的药物污染。根据他们2021年发布的最新结果，科学家已经在全球水体中检测到了多达992种药物活性成分及衍生物。从抗菌药、抗炎药到精神类药物，几乎所有类型的药品都通过制药厂废物排放、家庭丢弃，甚至是人（与牲畜）的排泄渗入了全球水循环。

全球污染地图

长期以来，我们对全球水体中药物污染的了解非常有限，往往只集中在少数地区，直到2022年，一项发表于《美国科学院院刊》（PNAS）的研究首次全面绘制了全球水体的药物污染地图。

由英国约克大学的研究者领导的一个国际团队展开了一项规模空前的调查，他们在遍布全球各个大洲的258条水系中设置了一千余个监测点位，筛查了其中61种活性药物成分的浓度。结果发现，在超过四分之一的监测点，至少有一种药物的浓度超过了水生生物安全阈值，可能对生态系统构成威胁。

图片来源：John Wilkinson

监测结果显示，药物污染往往在有药物制造厂排放且缺乏废弃物处理设施的地区最严重，这些地区大多集中在撒哈拉以南非洲、南亚和南美洲的中低收入国家和地区。其中，巴基斯坦的拉合尔市检测到的平均药物浓度最高，达到了70.8μg/L。而污染最严重的是玻利维亚的塞凯河（Rio Seke），这里单个采样点所有药物的总浓度达到了297μg/L，研究者在这条河道的上游发现了化粪池排放的痕迹，在河岸附近也有明显的生活垃圾倾倒的迹象。

在所有调查的水体中，最常见的两种药物分别是治疗癫痫和神经疼痛的卡马西平，以及用于治疗2型糖尿病的二甲双胍。从浓度来说，咖啡因、尼古丁和扑热息痛在水体中的浓度最高。在塞凯河，河水中扑热息痛的浓度甚至达到了227μg/L。

从药物污染的分布中，我们也能看到一些地区公共卫生状况的差异。例如抗病毒药奥司他韦和抗真菌药酮康唑仅在亚洲检出，而抗疟疾药物青蒿素则仅在非洲检出。同样差异巨大的还有抗生素药物，研究团队发现，在一些非洲国家，由于药物获取监管宽松（有些地区可以无需处方直接购买抗生素），抗生素的平均浓度明显高于其他大洲。

在冰岛和委内瑞拉一个名为Yanomami的原始村落，研究团队没有检测到61种药物污染中的任何一种。这可能是因为冰岛的人类活动影响很少，而委内瑞拉原始村落中现代医药使用条件有限。（图片来源：原论文）

爱冒险的鲑鱼

药物的设计往往针对一些演化上保守的通路，保守的意思是同样的通路也广泛存在于其他生命分支中。因此，当这些药物进入环境，便可能成为意想不到的生态干扰因素。

最近，一项发表于《科学》（Science）的研究证实了这份担忧。该研究首次揭示了精神类药物氯巴占如何影响大西洋鲑（Salmo salar）的关键行为。

大西洋鲑的生命周期很复杂。它们从淡水河中出生，长到两岁左右时，幼鲑会在春季第一次前往海洋。在海洋中继续生长数年后，性成熟的鲑鱼会再次返回自己出生的河流进行繁殖。对于许多幼鲑来说，从河流第一次入海的迁徙称得上是它们一生中最危险的旅程。

瑞典农业大学的研究团队进行了一项为期两年的大规模野外实验，他们让两百多条幼鲑暴露于含有低浓度药物（50μg/L）的水中，这些药物包括抗癫痫药氯巴占、止痛药曲马多，以及氯巴占和曲马多的混合物。随后，这些幼鲑会被打上标记，放归到瑞典中部的达尔河（River Dal?lven）。它们需要从达尔河出发，穿越两座水电站的大巴，最终游入波罗的海。

水电站是幼鲑迁徙的主要障碍，它们必须找到安全的路径，避免被用于发电的水轮机伤害。这个过程需要足够快，否则它们就可能被捕食者吃掉。数据显示，接触了氯巴占的幼鲑通过大坝的速度快得惊人，它们穿越第一座大坝平均时间为2.77个小时，而其他组（包括空白对照组）则需要7~9小时。

图片来源：原论文

为了探究幼鲑行为改变背后的机制，研究者在实验室中再次进行了对照实验。结果显示，在模拟捕食者存在的环境下，对照组的鲑鱼会迅速聚集，形成紧密的鱼群以降低个体被捕食的风险。然而接触过氯巴占的鱼群则表现得更松散，活动范围也更大。

换句话说，氯巴占正让鲑鱼变得更加勇敢和爱冒险，这种冒险行为意外地帮助它们更快穿越了水电站这种人造阻碍。然而，研究者也警告，在海洋中，集群行为减弱和冒险倾向增加，很可能会让这些鲑鱼更容易成为捕食者的猎物。

真正的危机

如果说对鱼类行为方式的改变只是生态环境受到的长远冲击，那么水体药物污染对人类最直接也最严峻的威胁，则是抗生素耐药性（AMR）的蔓延。世界卫生组织已将AMR列为全球十大公共卫生威胁之一，它正让肺炎、结核病等曾经可治愈的感染变得越来越难以控制。而被抗生素污染的河流，正在成为这场危机的温床。

2018年，英国埃克塞特大学开展了一项名为“海滩冲浪者”的调查，首次发现水体可以是耐药菌的传播源头。这项研究调查了300名冲浪爱好者，他们因为冲浪吞入的海水量可达普通游泳者的十倍。结果显示，9%的参与者都携带某种耐药细菌，而在普通人群中，这一比例仅为3%。

“如果有孩子在被污染的小溪中玩耍，或者是动物饮用这些水，他们可能会摄入已产生耐药性的细菌。”2022年那项《美国科学院院刊》研究的通讯作者，阿利斯泰尔·博克索尔（Alistair Boxall）在接受《卫报》（The Guardian）采访时表示，“那些你认为未受污染的环境，也并不是真的安全。”2024年，博克索尔的团队再次调查了英国多个国家公园中看似干净的河流，并发现其中一条被列为“具有特殊科学价值的生态保护区”的溪流，药物污染程度高居英国第二，甚至比伦敦中心区的河流更严重。

图片来源：Unsplash

一部分原因可能是因为这些国家公园本身就是热门的旅游景点，而另一部分原因可能就是附近居民的生物污水——科学家在水体中检测出了大量治疗糖尿病和高血压的药物，这可能就来自居住在国家公园附近的许多老年人。

当我们服用药物时，并非所有成分都能被人体吸收，其中很大一部分会随着排泄物排出体外，经马桶冲入污水系统后进入污水处理厂。然而许多国家还没有检测药物污染，或是在水处理系统中清除药物污染的流程。人类的排泄也并非唯一的污染源，全球超过一半的抗生素会在农场使用，这些污染物最终往往会经土壤流入河流，这让药物污染的影响更为广泛。

目前，瑞士是唯一一个升级污水处理设施、试图滤除这些化学物质的国家，欧洲其他国家也在效仿瑞士的做法，要求在2045年前配备类似的污染物处理设施。

“知道里面有什么垃圾之后，我不会在英国任何一条河里游泳了。”博克索尔说道。