- 缓解人类痛苦的药品、化学制剂也可能是重要的污染物，活性成分常常从人体排泄出来并进入下水道。然而，对这种污染的强度及其影响尚未进行充分的研究。
- 6月份发表的一项研究分析了100多个国家水道沿线1000个地点的样品，找到了61种活性药物成分（ API ）。他们的结果显示，在全球近40%的测试地点，至少一种API的浓度破坏了水生生物的安全水平。
- 一些药物是内分泌干扰剂(EDC) ，它们模仿激素，对各种生物体的内分泌系统有害干扰，而其他药物则与抗菌性(AMR)有关，后者被认为是当今人类健康和福祉的最大威胁之一。
- 尽管科学家们已经提高意识，但没有系统性的报告关于药物对水道的污染，也没有报告关于对生态健康的影响。目前，许多人体排泄的药品直接进入水道，或通过现有的废水处理设施。解决这个问题将非常昂贵。
2020年，随着新冠肺炎疫情肆虐人类，我们的物种用了4.5万亿剂的大量的药品。仅在印度，一种用于治疗COVID-19症状的止痛药扑热息痛（ paracetamol ）在2021年达到35亿片的顶尖销售量。即使在疫情将大型制药公司推向超速发展之际，公司也在竞相开发成功的疫苗，并在市场上取得了成功，在期间内创造记录发放了超过126亿剂的疫苗。
但是，在新冠肺炎疫情爆发之前，新药和现有药品正以惊人的速度被淘汰，这一趋势在未来肯定会飙升。健康研究公司IQVIA预测，在接下来的五年内药商会推出300种新药。
然而，药品，甚至是拯救生命的药品，用在错误的地方和错误的剂量可能会变成污染物。
这些化学混合物进入人类血液并减轻人类的痛苦，也往往最终渗入地球的血管—河流、湖泊和河口—而科学家们在这个更广阔的野生世界中可能滋生的弊端，基本上仍然处于黑暗之中。
对药品污染进行评估
在今年发表的一项全球研究发现，包括南极洲在内的所有河流都被药品污染了。Alistair Boxall和他的同事分析了来自100多个国家的1000个站点的样品，寻找61种活性药物成分（ API ） ，这些成分是将普通化合物转化为药物的核心成分。
目前为止仍有4000多个API正在使用。所有这些化合物的作用是唤起生物反应，操纵生物体的功能。仅这一事实就意味着向水道排放的API有可能会对环境造成危害。
博克尔（Boxall）的团队的初步发现表明，在四分之一的研究发现至少有一种API的浓度违反了水生生物的安全水平。6月份发表的一项后续研究表明，如果考虑到更广泛的影响，这一数字可能更高，接近40%。
英国约克大学(University of York)环境科学教授博克尔(Boxall)说，这些统计数据显示了在科学上令人惊讶的疏忽。他说，他感到恼火的是，在许多药品首次广泛使用了几十年后，它们仍然被贴上“新出现的污染物”的标签。
他说： “只有在过去的10至20年里，我们才开始认识到药品可能对环境造成的伤害。”
二甲双胍示例
在评估的61个API中，有一些一直不断弹出。在世界水道中最普遍的药物是用于治疗癫痫的卡马西平；以及日常兴奋剂咖啡因；以及二甲双胍，这是医生开来治疗2型糖尿病的一线药物，供世界各地的病人使用。
Mongabay决定只看这三种中的其中一种，挑选出了二甲双胍，并不是因为它是一种特别危险的污染物，而是因为它的环境途径和我们不太了解对其生态影响，这是一个和其他高度处方签药物相并容的例子。
大约90%被诊断患有糖尿病的人患有2型糖尿病，身体逐渐失去使用胰岛素的能力，胰岛素是由胰腺产生的。胰岛素通常有助于细胞从血液中吸收葡萄糖形式的糖。但胰岛素抵抗导致高血糖水平。如果血液中的糖分过多的情况下，随着时间的过去会损害肾脏等重要器官和削弱神经，在极端情况下会导致失明或四肢丧失。
盐酸二甲双胍（或盐酸1,1-二甲基比莞酰胺）是当今最常用的糖尿病药物。为何它能降低葡萄糖水平的机制尚且不清楚。最新的研究表明，它通过触发肝脏中限制葡萄糖形成的酶和增加肠道中的葡萄糖吸收来起作用。和许多药物一样，它冗长的副作用因病人而异。
二甲双胍于1922年在都柏林的一个实验室中被合成，但直到1957年，法国医师Jean Sterne才首次报告了其降糖特性。20世纪的40年代至60年代，全球范围内新药的使用不断增长，市场上新药数量激增，包括大规模分发抗生素。
虽然其他国家批准使用二甲双胍治疗糖尿病，但美国直到20世纪90年代中期才批准用二甲双胍治疗。监管机构在和另一种糖尿病药物–苯乙双胍（ phenformin ） –发生了灾害后变开始谨慎行事。苯乙双胍和严重的乳酸性酸中毒有关，或血液中的酸性积聚，导致1960年代和70年代在美国有成千上万人因此死亡。
对人类安全的关切仍然是药物开发的主要核心，这是可以理解的。但是，在全球范围内，生态问题并没有在二甲双胍的批准中占据显著的地位，今天，环境损害很少成为大多数国家新药批准的障碍。
科学家们现在要问这个问题：有多少一种药品，或这些污染物的组合，可能导致河流系统的破坏？
答案是，我们只是不知道，而且仍严重缺乏相关的数据。
尽管其全球范围，但博克尔团队的原始调查仅捕捉到4.71亿人的API足迹，而没有评估到任何具体的危害。地球上有将近80亿人，每年都有新药流入市场—和水道。
印度药品的行踪
第二次世界大战以来人口激增，导致全世界对药物的需求量增加，特别是在最近收入增加的国家。这导致了药品污染的增加，包括在新近城市化的地区，过去曾经是原始的地区。污染日益严重的其他共同特点包括在全球范围内容易获得和广泛接受药品。
比如，印度现在是世界第三大制药厂，赢得了“世界药房”的称号。特别是，它充当了非专利药品生产的枢纽地带（其版本取代了不再受专利保护的昂贵制剂）。由此产生的廉价药品在印度国内市场上很容易买到，同时也运往世界各地。根据一项估计，在美国有40%的非专利制剂 销售量由印度供应。
虽然大多数人将医疗废物与医院联系起来，但医疗设施实际上并不是药品污染的最重要来源。虽然药品制造工厂确实会产生含有原料药的废物，但它是迄今为止最大的药品污染源。
这就让我们回到了二甲双胍的问题。印度是继中国之后第二大糖尿病患者的国家：总计共8000万人，比法国总人口数还多。在印度首都德里这个拥有近2000万人口的城市，估计有25-33%的居民患有糖尿病，而且许多人肯定是二甲双胍的服用者。
服用无处不在的糖尿病药物的人无意中污染了他们的重要水源，即恒河支流亚穆纳河（ Yamuna River ） ，恒河灌溉着印度北部大部分的农作物。
“一个社会在使用药物的任何变化都将影响我们在河流中看到的东西，” 博克尔解释道。这是因为许多药物化合物，包括二甲双胍，在不丧失其效力的情况下通过人体，并且没有完全代谢掉。事实上，超过三分之二的二甲双胺剂量可能最终将完好无损地进入尿液或粪便中。
其中大部分都经过了污水处理。
根据印度的主要污染控制机构，污水是印度水道的主要污染物。该国甚至对家庭废水所进行的初级处理都难以管制。较大的城市和城镇每天产生大约300亿升(79亿加仑)的污水。只有五分之一的污水得到控管处理。
德里在这方面是一个异常值，该城市有能力处理80%的废弃物。然而，根据政府数据，截至2021年， 34座首都污水处理厂中有24座不符合废水处理标准。亚穆纳河接收了大部分大城市的废水。
尽管它是印度处理废物的最佳设施之一，但印度首都的污水处理厂并不是为了处理药物污染物而设计的。研究人员在印度国家首都德里地区采集的亚穆纳河流经的河水样品中检测到一种由22种化学原料（包括二甲双胍）所组成的混合物。在新的研究中，德里拥有一些世界最高的原料药平均浓度，其次是埃塞俄比亚的亚的斯亚贝巴、玻利维亚的拉巴斯和巴基斯坦的拉合尔。
而博克尔团队发表的研究报告正在弥补一个重要的差距。到目前为止，被发现有药物污染的地区包括北美洲，撒哈拉以南非洲，还有部份的南亞洲都被视为污染最严重的地区。
像是奈及利亞的拉各斯,在撒哈拉以南非洲人口最多的城市,是一个污染源的热点, 在Odo-Iya Alaro河侦测到26种药物化学成份。尼日利亚大学环境生物学家Charles Obinwanne Okoye解释说：“在这里开药店没有任何的限制，”“而且人们可以很容易地在没有处方的情况下购买各种药品。”
Okoye说：“这首先是一个废弃物管理问题，在药物使用量正在飞速发展的国家，污水处理系统严重不足。
药品对环境影响的初期证据
这些效果良好的药物用在生物有极体–人类或牲畜的身上中–如此有用的特性也可能使这些药物变成危险的生态污染物,特别是在其他用水者接触到这些污染物的水道中。
在德里亚穆纳河下游，来自非正规住区的人需要提用河里的水满足日常需求，有时还包括饮用这些水源。他们还利用河水灌溉农作物，而里面的药品残余可能会污染粮食供应。
直接接触也可能对野生动物造成危险。在临床研究中，褐鳟(Salmo trutta)对甲基苯丙胺(通常称为Meth)表现出类似上瘾的行为。但是，对非法药物的上瘾不是唯一的问题。
某些药品是被称为内分泌干扰物(EDCs)的更广泛化学品类别的一个子集，它模仿激素并干扰内分泌系统。从塑料瓶到杀虫剂，这些化学品在任何地方都能找到，也可用于药物。
二甲双胍也可能属于此类别。尽管糖尿病药物在结构上与传统的EDC并不相似，但人们越来越认识到“除了传统的内分泌受体结合之外，其他机制可能会导致内分泌紊乱。”根据一些研究，二甲双胍能够在鱼类，哺乳动物和无脊椎动物中产生”广泛和未知的变化“ 。
科学家发现，当黑头呆鱼(Pimephales promelas)暴露于在废水中在二甲双胍水平相当的情况下， 雄性鱼类会显示出女性化的象征，一些雄性鱼类变得异常地小，该药物还会影响鱼类繁殖。但是，其他研究并没有发现对这种物种的类似影响。
有关低剂量效应的问题
有些专家认为，在电子数据中心检测的剂量越大，效果就越大。然而他们说，在剂量大小和影响之间没有简单的一对一相关性。因此，确定环境污染物安全限值的传统理由可能不适用于电子数据中心。在某些情况下，较低的剂量可能产生与实验室实验中研究的浓度截然不同的效果。
这种低剂量效应还表现在另一类与抗微生物药(AMR)相关的药物中。引起疾病的病原体，包括细菌，病毒和真菌，可以在人体和在野外进化，以抵抗专门针对它们的抗生素药物。这主要是通过暴露于为杀死它们而开发的医学化合物而发生的，生存的病原体的一部分更有可能对抗生素免疫，一种进化的特征传递给后代。
磺胺乙氧唑是牲畜的抗生素和生长促进剂。它也是一种常见的污染物。今天，其功效正在受到极大的破坏，细菌目标的耐药性日益增强。
重要的是，不需要毒性水平的抗生素即可产生显著的抗微生物耐药性。更低的剂量(如在水道中可能发现的剂量)可以通过让微生物有机会熟悉和适应威胁而引起抵抗。
这种“无声的大流行病”的超级虫子偷偷地掏空了几十年来积累起来的抗生素的医疗武器库。英国政府委托进行的一项研究估计，到2050年，每年死于AMR病毒的人数将达到1000万。在印度，AMR已经造成了灾难性的损失，那里的医疗保健服务很差。每年有5万多名新生儿死于抗药性感染。
盲目地进入我们的药理学未来
尽管可能造成损害，但迄今为止，APIs仍未得到充分的研究和监管。
东芬兰大学环境法专家Mirella Miettinen表示：“药物污染物是不属于适用于化学品和废物的现有国际条约范围的令人关注的化学品的一个例子。”Miettinen是该突如其来的项目的首席调查员，该项目旨在遏制药物整个生命周期中产生的生态风险。
尽管科学家的认识日益提高，但没有系统地报告关于药品对生态健康的影响。在药物使用稳步增长，加上废物管理不善的国家尤其如此。但这并不是一种仅限于“经济体的失误”法合，因为中国，印度和巴西等国家在这一行业中都很有参予到。
博克尔说，在欧洲使用的大约2000种药物中，只有不到五分之一的药物可以获得生态影响数据。瑞典是这方面的先驱。斯堪地那维亞半岛国家于2005年建立了医药产品环境分类制度。
Miettinen指出，欧盟监管机构在批准新药用产品期间所做的风险-效益分析不考虑环境风险。另一方面，美国食品和药物管理局有权拒绝未提供有关新药对环境影响的足够信息的申请人。但是，大量的批准例外意味着环境评估不是新药物应用的标准。
像Miettinen这样的专家认为，监管机构在批准新药品时应始终考虑环境影响，并限制使用具有最大环境风险的药品。
同样，需要检查处方过多和药物使用不当。还需要对单个药物和多种药物相互作用对全球水道的影响进行更多的研究。
但是，即使知道这些影响是什么也是不够的。例如，采用二甲双胍。它是一种重要的一线药物；消费者和医疗保健提供商不能轻易地用“更环保”的版本替代它。要做到这一点，公司需要发现，生产出一个同样高效，安全测试并提供的产品(一个昂贵，漫长的过程)在财务上是有益的。
Miettinen表示，“我们需要在不同层面采取各种行动来解决这一问题，包括“为开发具有更高生物降解性的化合物创造激励措施”。
一旦药品进入市场和我们的身体，想要追踪这些数据就会变得更加困难。
在生产场所管制污染是一项不容易实现的成果，控制工业废物的框架通常包括制药厂商。印度的环保活动家Gopal Krishna说：“制药行业是一个严重污染的行业，属于红色类别。”“这些是产生有害废物的行业。”
医院已具备适当的条件，可在空气污染指数进入公众废水前进行处理。多种API去除技术目前正在医院进行测试，其中许多在欧洲。
但家庭废物的处理却更为棘手。对于工业化程度较高的国家来说，这意味着废水基础设施的全面升级。对于工业化程度较低的国家来说,这一进程需要从建造废物处理设施开始–建造者们跳跃安装尖端的水处理技术,有些人现在认为即使对较富裕的国家来说也太昂贵。
二甲双胍再次提供了一个很好的内在问题示例。它已经在供水中无处不在，甚至在英国和美国等工业化国家也是如此，因为传统的处理方法不能消除它。
荷兰拉德堡德医学中心与荷兰公司VitalFluid合作，测试了从医院废水中提取药物残留物的方法。他们依靠先进的氧化工艺，增加活性氧和氮。即使这样，二甲双胍仍被证明是一种难以提取的污染物。
博克尔解释说：“活性碳过滤器或臭氧处理等解决方案将可以降解更多的药物。”“问题在于成本高昂。”
大规模安装这类系统将给纳税人带来极大负担。十多年前，一家加拿大处理厂进行升级以处理有机废物和药品，耗资3亿多美元。今年7月，德里政府批准了一项185.5亿卢比(2.3亿美元)的亚穆纳河清理计划。当局设想利用这笔资金铺设新的下水道线路，建造10个新的污水处理单位，并更新现有的6个污水处理厂。
显然，要实现全面评估和有效管理世界医药污染的目标，还很遥远。
Mongabay联系了在全球销售二甲双胍的制药厂商，包括辉瑞，强生，默克和布里斯托尔·迈尔斯·斯基布，但在发布时未收到任何回复。
横幅图像：样品瓶和静脉输液瓶中的各种药物。图片由National Cancer Institute (经由公共领域)提供Unsplash。
引號 :
Orive, G., Lertxundi, U., Brodin, T., & Manning, P. (2022). Greening the pharmacy. Science, 377(6603), 259-260. doi:10.1126/science.abp9554
Wilkinson, J. L., Boxall, A. B., Kolpin, D. W., Leung, K. M., Lai, R. W., Galbán-Malagón, C., … Teta, C. (2022). Pharmaceutical pollution of the world’s rivers. Proceedings of the National Academy of Sciences, 119(8), e2113947119. doi:10.1073/pnas.2113947119
Bouzas‐Monroy, A., Wilkinson, J. L., Melling, M., & Boxall, A. B. (2022). Assessment of the potential ecotoxicological effects of pharmaceuticals in the world’s rivers. Environmental Toxicology and Chemistry, 41(8), 2008-2020. doi:10.1002/etc.5355
Bailey, C. J. (2017). Metformin: Historical overview. Diabetologia, 60(9), 1566-1576. doi:10.1007/s00125-017-4318-z
Ambrosio-Albuquerque, E. P., Cusioli, L. F., Bergamasco, R., Gigliolli, A. A. S., Lupepsa, L., Paupitz, B. R., … de Brito Portela-Castro, A. L. (2021). Metformin environmental exposure: A systematic review. Environmental Toxicology and Pharmacology, 83, 103588. doi:10.1016/j.etap.2021.103588
Horký, P., Grabic, R., Grabicová, K., Brooks, B. W., Douda, K., Slavík, O., … Randák, T. (2021). Methamphetamine pollution elicits addiction in wild fish. Journal of Experimental Biology, 224(13), jeb242145. doi:10.1242/jeb.242145
Niemuth, N. J., & Klaper, R. D. (2018). Low-dose metformin exposure causes changes in expression of endocrine disruption-associated genes. Aquatic Toxicology, 195, 33-40. doi:10.1016/j.aquatox.2017.12.003
Niemuth, N. J., & Klaper, R. D. (2015). Emerging wastewater contaminant metformin causes intersex and reduced fecundity in fish. Chemosphere, 135, 38-45. doi:10.1016/j.chemosphere.2015.03.060
Blackwell, B. R., Ankley, G. T., Biales, A. D., Cavallin, J. E., Cole, A. R., Collette, T. W., … Villeneuve, D. L. (2022). Effects of metformin and its metabolite guanylurea on fathead minnow (Pimephales promelas) reproduction. Environmental Toxicology and Chemistry. doi:10.1002/etc.5450
Murray, C. J., Ikuta, K. S., Sharara, F., Swetschinski, L., Aguilar, G. R., Gray, A., … Naghavi, M. (2022). Global burden of bacterial antimicrobial resistance in 2019: A systematic analysis. The Lancet, 399(10325), 629-655. doi:10.1016/S0140-6736(21)02724-0