水体中药物活性化合物的生物累积效应及生态风险

Pharmaceutically active compounds (PhACs) have been found in the water environment throughout the world and are important classes of emerging contaminants. The field tests and model experiments in laboratory were used to study the bioaccumulation effects of selected PhACs and the ecological risks. The project aimed to investigate the occurrences and temporal and spatial distribution of PhACs in waters and different trophic aquatic organisms in Taihu Lake and clarify the transport rules of PhACs in natural aquatic food chains; to study the transport and accumulation effects of environment-related concentration PhACs in the food chain constructed in laboratory, reveal bioaccumulation dynamic characteristics and obtain bioconcentration factors; to determine possible negative effects on molecular level resulted from the accumulated PhACs in the organisms and reveal the relationship between the bioconcentration factors and the integrated biological responses; to identify the main factors affecting the bioaccumulation of PhACs and reveal the mechanisms of metabolism transformation and toxicology of typical PhACs; to evaluate the potential risks of PhACs on water ecological system health based on the environment-related concentrations, the bioaccumulation effects and the physiological responses of aquatic organisms in molecular level. The above results can not only provide the scientific means for identifying the risks of emerging contaminants in waters, but also provide scientific basis for controlling PhACs pollution and improving surface water quality standard.

药物活性化合物(PhACs)在水环境中广泛存在，已经成为全球重要的新兴污染物。本项目采用野外试验和室内模拟试验相结合的方法，进行典型PhACs的生物累积效应及生态风险研究。调查分析PhACs在太湖水体及不同营养级水生生物体内的赋存状态和时空分布特征，阐明PhACs在自然水生食物链上的迁移规律；采用实验室构建的水生食物链系统，研究环境相关浓度PhACs的生物累积动力学特征，获得生物累积因子；从分子水平考察生物体内累积的PhACs可能产生的负面影响，揭示生物累积因子与综合生物响应之间的内在联系；识别PhACs生物累积的主要影响因素，揭示典型PhACs的代谢转化机制和毒性作用机制；基于环境相关浓度、生物累积效应和生物分子水平上的生理响应对水体中的PhACs进行生态风险评估。研究成果不仅可为水体新兴污染物的风险识别提供科学手段，也可为药物污染控制和地表水水质标准完善提供科学依据。

药物活性化合物（PhACs）具有特殊的药理和生理功能，长期暴露可能对非靶生物的新陈代谢产生累积效应，已经成为一类重要的新型污染物。本项目对太湖典型的PhACs进行生物累积、代谢及生态风险研究，成果不仅可为水环境中新兴污染物的生态风险评估开辟新的视角，还可为我国地表水环境质量标准的完善提供科学依据，同时也可为城市水源地保护和新兴污染物控制提供理论与技术支撑。.采用被动生物监测法，在全太湖进行了的现场观测研究。在水和底泥中检出了18种PhACs，在水生生物样品中有15种PhACs检出，浓度范围在几到几百ng/L或ng/g(干重)。典型PhACs营养级放大因子范围为0.28–1.25，表明这些PhACs能够在天然食物链上传递，但是没有明显的营养级放大效应。.实验室构建了三级水生食物链，发现PhACs在各营养级生物体内均有累积，亲脂性药物能够在食物链上传递。鱼类肝脏是PhACs主要的累积器官，并可以通过脱甲基、脱烷基、脱水等多种I相过程进行代谢转化。PhACs母体及其代谢产物诱导了非靶生物的乙酰胆碱酯酶、抗氧化酶及生物转化酶，从而对生物机体捕食、游泳、解毒、生殖等功能产生胁迫效应。.研究了不同药物对鱼体生物累积效应和生化响应的交互作用，共暴露的弗西汀显著提高了鲫鱼肝脏中罗红霉素和普萘洛尔的累积水平，降低了相应的肝BFCOD和EROD活性，并在基因水平抑制CYP mRNA的表达，从而抑制了罗红霉素和普萘洛尔的代谢。此外，药物共暴露可对鲫鱼肝脏造成了更为严重的氧化损伤，并进一步抑制了觅食率。.结合被动生物监测和主动生物监测技术，研究了南京城市水体PhACs的生物累积及生态风险。鲫鱼肝脏的生物累积因子为195-2782。结合风险熵值法）和改进的综合生物标志物响应法的生态风险评估结果表明，污水厂下游污染物对鱼类的不利影响明显高于上游，污水厂尾水是自然水体中药物类污染物主要来源之一。红霉素、双氯芬酸和炔雌醇是太湖流域需要加强监管的新型污染物。.在国内外核心期刊发表标注论文34篇，其中SCI收录23篇，1篇Essential Science IndicatorsSM高被引论文；获得发明专利授权5项；参加国际会议交流6人次；获得江苏省教育科学研究成果（高校科学技术研究类）一等奖1项；申请人入选2015年教育部长江学者特聘教授和江苏省第五期“333工程”第二层次培养对象。