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導讀：
藥物本是為健康保駕護航，但也存在另外一面：對自然環境可能產生不良影響。聯合國教科文組織已將藥物歸類為新興汙染物，並強調根據“2030年可持續發展議程”，當前的重要任務就是檢測與消除這些汙染。
李娟 | 撰文
14年前，法國的一些釣魚愛好者在維爾託萊耶地區的多爾河垂釣時，意外地釣起了一些“不同尋常”的魚——它們出現性腺肥大、腹部腫脹的形態異常[1,2]。這一現象迅速引起了人們的關注，法國環境部也因此接到任務開始調查，隨後確認形態異常的魚兒竟是“雄雌同體”。
汙水處理廠下游的野生鮈魚出現腹部腫脹和其他異常。圖片來源：D. Gonseau/Nature
研究人員發現，魚兒性別紊亂的奇異特徵可能與附近一家跨國製藥巨頭的工廠有關。在這家工廠的下游的野生鮈魚（Gobio gobio）種群中，多達60%的魚兒都變成了“雌雄同體”。相比之下，在汙水排放口的上游，這種特殊的魚兒卻只佔了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鮈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。
繁殖遭遇困境的鮈魚可能是河流生態系統中的一個“警報器”，預示著其他物種或遭遇類似的危機。進一步的分析幫助調查人員找到了河水中的“罪魁禍首”——地塞米松（一種類固醇化合物，抗炎和免疫抑制劑）、螺內酯（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）這三種藥物汙染物。它們在水中的濃度達每升10微克，對於生物活性物質來說，該濃度非常之高。
關於廢棄的活性藥物成分（Active pharmaceutical ingredients, API）對環境和生態的影響，這個故事只是冰山一角。近些年來，越來越多的研究發現，原本用來挽救生命的藥物，正在給這個地球的生態環境帶來前所未有的影響。
在一項2022年釋出的大規模研究中[3]，遍佈全球的 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，經過測量，43%的取樣地的藥物含量超出了安全的生態閾值。某些地方的水域甚至混有多達34種活性藥物成分。
該研究中，檢測到藥品濃度最高的區域是製藥廠排放口、未經處理的汙水排放區以及人口密集的城市附近。濃度較高的汙染物涉及人群中廣泛使用的藥物[3]，包括對乙醯氨基酚（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，大多數藥物的長期毒性作用、存在狀態及其在環境中的歸宿仍待深入探索，然而，德國環境署[4]明確指出，市場上約有10%的藥物存在潛在環境風險。
其中部分藥物，如激素、抗生素、抗抑鬱藥、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，並對生態系統產生負面影響。
比如，抗抑鬱藥氟西汀（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致魚類種群“雌性化”並崩潰；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，排放到環境中後，會成為促使細菌產生抗藥性的壓力源，讓細菌更容易產生和傳播抗藥性基因。
那麼，這些原本為人類健康保駕護航的藥物，是如何進入環境的呢？美國環境部（EPA）網站指出，除了藥廠排汙，藥物能夠透過多種途徑進入水系[5]。
首先，人類排洩物是藥物進入環境的一個重要來源，因為服用的藥物部分未被身體吸收，而是透過排洩進入廢水系統。其次，垃圾填埋場的滲濾液也含有藥物，這些滲濾液即使經過廢水處理廠處理，藥物仍可能殘留並排放到地表水中。另外，直接將過期或廢棄藥物衝入市政下水道，也同樣會造成環境汙染。
面對這些“不速之客”，全球的汙水處理系統卻顯得力不從心。大部分市政汙水處理系統通常不具備去除活性藥物成分的能力，只能去除常規汙染物，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%的廢水未經任何處理就流入生態系統。
事實上，現實比想象中更為嚴峻。活性藥物成分汙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倖免，直接或間接地暴露在含有廢棄藥物的環境中。
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；如果藥物激發了某些動物的攻擊性，生態競爭就會變得更加殘酷。整個生態系統就像一張緊密相連的網，一旦某個環節出現問題，就會引發連鎖反應，導致物種數量的急劇下降，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，成為了生態災難中的“經典案例”：
1994 年，印度農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、炎症和其他症狀。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，許多禿鷲發生腎衰竭而死亡。
之後的十年之間，禿鷲的數量驟降，它們的腐屍清理功能也隨之消失，導致牲畜屍體堆積，野狗和老鼠等食腐動物數量激增，進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，牲畜屍體只能自然腐爛，進一步汙染河流和水體，造成大批當地人的死亡。
研究人員查看了1994 年之前印度 600 多個地區的健康記錄，發現那時的人類死亡率平均約為每千人 0.9%（這一死亡率數值代表了禿鷲棲息地的常態水平）。到 2005 年底，那些曾是禿鷲棲息地的地區，人類死亡率上升了4.7%，而非禿鷲棲息地的地區保持 0.9%不變。進一步分析顯示，印度禿鷲的驟減導致每年平均超過 10 萬人死亡，經濟損失高達694億美元。2024年10月，《美國經濟評論》報道了這些分析結果[6]。
印度政府於 2006 年禁止使用雙氯芬酸，但該禁令並不足以控制住該藥物的使用，禿鷲的數量短期內也很難恢復。
2020年，全球藥品使用量達到4.5萬億劑次，並且仍在持續上升。人口老齡化正在迅速推動藥物使用量的增加。目前，全球範圍內使用的處方藥、非處方藥和獸藥約含有4000多種活性成分。製藥行業每年生產10萬噸由各種合成化學物質構成的藥物活性成分，涵蓋工業化國家和發展中國家。
儘管藥物的療效和患者安全受到嚴格監管，但其對自然環境可能產生的不良影響迫切需要全世界關注。聯合國教科文組織已將人類藥物歸類為新興汙染物，並強調根據“2030年可持續發展議程”，當前的重要任務就是檢測與消除這些汙染。
如何有效地達成此目標呢？一方面，需要開發更有效、更經濟的廢水處理方法，確保在廢水排放前去除其中的藥物成分。另一方面，藥物開發人員應在整個藥物生命週期內採用“良性設計”方法，設計能在人體排洩後迅速、完全分解的藥物。這意味著藥學家需要改變藥物的化學和物理性質，以減少對環境的汙染[7]。
技術上，包括臭氧高階氧化技術在內的多種方法可用於從廢水中清除藥物。臭氧處理不僅能有效降低廢水中多種病毒的數量，還能減少其他可能影響水生生物多樣性的汙染物濃度。目前，僅有少數國家（如瑞士）實施了大規模的廢水三級處理系統。由於成本高、能源消耗大、碳排放高以及缺乏監管實施和執行，先進廢水處理技術的普及率預計仍然很低。
其次，設計並製造“更綠色”的藥物，從源頭上消除廢棄藥物汙染，已成為當務之急。2024年6月，《自然-可持續性》刊發的17位國際頂尖科學家合著的相關文章指出，雖然“綠色製藥”已經被公認具有環保益處，但在實踐中面臨很多挑戰[8]。比如，需要更多的研發時間和資金投入，包括對新材料的篩選、合成和評估等；某些藥物由於其特殊的化學結構或性質，可能難以進行綠色設計。此外，相關法規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展。
在政策方面，世衛組織已對可能影響公眾健康的排放物進行研究並制定全球標準。在此背景下，2023 年釋出了題為“世衛組織關於藥品生產廢物和廢水管理的指導”的檔案。歐盟已將製藥汙染納入《水框架指令》的優先物質清單，並開始資助“綠色製藥”技術研究，同時強制實施藥物廢物回收計劃。中國已引入《化學合成製藥工業水汙染物排放標準》（GB 21904-2008），該標準對化學合成類製藥企業的廢水排放進行了詳細規範，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境汙染問題需要多方協作。其中，科研機構應全面探究藥物在環境中的歸宿、長期毒性及其生態影響，為制定科學應對策略提供有力依據；政府和企業應加強監管和推動環保技術的應用，確保藥物的生產和使用更加綠色可持續；公眾則需提升環保意識，透過合理用藥、正確處置廢棄藥物等方式減少汙染源頭。
參考資料：
[1]Sanchez W, et al. Adverse effects in wild fish living downstream from pharmaceutical manufacture discharges. Environ Int. 2011 Nov;37(8):1342-8. doi: 10.1016/j.envint.2011.06.002.
[2] Gilbert, N. Drug waste harms fish. Nature 476, 265 (2011).
https://doi.org/10.1038/476265a
[3] J.L. Wilkinson, A.B.A. Boxall, D.W. Kolpin, et al., Pharmaceutical pollution of the world’s rivers, Proc. Natl. Acad. Sci. 119 (8) e2113947119,
https://doi.org/10.1073/pnas.2113947119 (2022).
[4]德國環境署：環境藥物殘留–全球視野 存積、影響和在SAICM框架下的合作潛力 2014年11月釋出
[5]U.S.Environmental Protection Agency: How Pharmaceuticals Enter the Environment.
[6]Frank, Eyal, and Anant Sudarshan. 2024. "The Social Costs of Keystone Species Collapse: Evidence from the Decline of Vultures in India." American Economic Review, 114 (10): 3007–40.
[7] Gorka Orive et al. Greening the pharmacy. Science 377, 259-260(2022). DOI:10.1126/science.abp9554
[8]Brodin, T., Bertram, M.G., Arnold, K.E. et al. The urgent need for designing greener drugs. Nat Sustain 7, 949–951 (2024). https://doi.org/10.1038/s41893-024-01374-y
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