环境水体中潜在风险药物的筛选方法研究

The use and emission of pharmaceuticals have caused extensive contamination in China. However, researches on the screening of potential risky pharmaceuticals were limited. Considering the limitations in the existing screening approach for pharmaceuticals, this study will develop an identification and screening approach for pharmaceuticals in waters of different regions with varying geographical conditions and regional emissions, and screen the priority pharmaceuticals in the environmental water in China. Firstly, regional emission estimation method will be developed to optimize the input data for concentration estimation model. Secondly, to obtain pharmaceutical concentrations in water, this study will develop a multimedia fugacity model of pharmaceuticals according to the environmental behavior and fate of pharmaceuticals in the environment. Considering the scarcity of eco-toxicological data, we finally explore the use of pharmacological or clinical information to conduct a preliminary risk assessment as far as possible. The case studies in different water systems of Haihe River basin, representing different geographical conditions and regional emissions, will be conducted to validate the screening results and improve the whole screening system. This study, as an important and basic research, can reveal the regional distribution pattern of pharmaceutical pollutions. Also, it will provide a basis for ecological risk assessment of pharmaceuticals, and further the control and prevention of the pharmaceutical pollution.

药物的使用和排放带来广泛的污染，有关我国潜在风险药物的筛选研究相对滞后。本项目结合当前潜在风险药物筛选方法中存在的不足和难点，拟建立一套适合具有不同自然地理条件及排放特征的区域环境水体中潜在风险药物的筛选方法，并对我国广泛使用的药物进行风险筛选。通过构建药物的区域排放量估算方法，实现水体浓度模拟模型的输入数据优化；根据药物的环境归趋过程构建环境多介质逸度模型，进行药物环境水体暴露浓度模拟；在收集生态毒理学数据的基础上，探索如何利用药物开发过程中积累的药理学或临床数据，最大限度的初步评估药物的生态风险。以海河流域典型水系作为排放特征及自然地理条件迥异的代表性区域进行实地监测，验证上述筛选方法的可行性并进行改进。构建潜在风险药物的筛选方法作为一项重要的基础研究工作，其科学意义在于可揭示药物污染的区域分异规律，为制定药物环境基准、评价生态风险提供研究基础，有利于环境中药物污染的防治与控制。

本项目围绕当前药物优先性筛选研究中存在的不足和难点，将模型和监测数据相结合以识别环境中潜在风险药物，采用多层次风险评估以确认其实际环境风险，提出我国环境水体中需要优先监控的风险药物清单；构建基于社会经济学参数的抗生素使用清单估算方法，建立了我国不同区域抗生素高分辨率排放清单，并据此提出优先监控区域。主要结果如下：. 基于模型的筛选识别出具有潜在风险的药物30种，其中12种药物目前已有相关研究和报道；其中18种药物目前尚无相关环境浓度的报道。结合我国现有监测数据，分析了中国地表水和沉积物中存在的112种新兴药物和个人护理品类污染物的现有监测数据，确认了6种具有潜在风险的药物，包括红霉素、罗红霉素、双氯芬酸、布洛芬、水杨酸和磺胺甲恶唑。. 采用定量生态风险评估法对上述6种药物在我国环境水体的存在情况进行生态风险的评价。综合评价结果表明中国水环境中红霉素、双氯芬酸、布洛芬和罗红霉素四种药物存在的风险较高，上述四种污染物对中国淡水流域中水生生物产生风险的概率分别为0.40%、10.27%、7.12%、1.69%。. 建立了基于社会经济参数的抗生素区域使用量估算模型，并应用于构建2011年中国不同空间尺度的抗生素使用清单，结果表明中国东部地区的抗生素使用量远高于其他地区，且不同地区的抗生素使用量存在很高的空间变异性。本研究可为进一步精确估算抗生素使用量提供方法学参考和数据基础，所构建的使用清单数据可作为具有空间分辨率的暴露模型的输入数据，进而为风险评价提供数据支撑，帮助制定我国未来的抗生素污染防治规划。. 初步探索了药理学数据应用于生态毒理学评价的可能性，发现药理学剂量、血药峰值浓度以及微生物抑制效应浓度在评价生态毒性方面具有潜在可能性。项目研究证实了药物通过其他非污水排放途径进入环境的可能性，可能有超过30%的药物通过污水排放以外的途径进入环境，需要开展更深入研究确定开展相关研究的必要性。