斯里兰卡斯里贾亚瓦德纳普拉大学生态圈韧性研究中心Meththika Vithanage团队在Critical Reviews in Environmental Science and Technology（CREST，《环境科技评论》）期刊发表题为“环境中的药品和个人护理用品（PPCPs）——植物吸收、转运、生物累积和人类健康风险（Pharmaceutical and Personal Care Products (PPCPs) in the environment: Plant uptake, translocation, bioaccumulation, and human health risks, 2021, 51(12): 1221-1258）”的综述。药品和个人护理用品（PPCPs）由于其已知或未知的生态环境风险和人体健康风险，被视为环境新兴污染物。废水、堆肥和肥料施用等过程使PPCPs释放进入农业土壤生态系统，并通过作物吸收及食物链传递进入人体。因此，植物吸收、累积和传递被认为是人类接触PPCPs的主要途径。然而，PPCPs种类繁多，其在植物体内的吸收和生物积累差异尚不明确。本文基于近年来关于PPCPs在环境中产生、植物吸收、转运及人体健康风险等方面的研究成果，综述了在模拟温室和自然环境条件下，环境中各种PPCPs的产生及其在植物体内的吸收、转运和生物累积过程，并讨论通过摄入受污染作物和蔬菜接触PPCPs对人体健康的潜在影响及风险。此外，讨论了植物组织PPCPs的分析方法、目前存在的问题及研究展望。
图1 图文摘要
主要内容PPCPs包括医药产品，例如抗生素、抗炎药、激素、细胞抑制药物、造影剂、β-阻滞剂、血脂调节剂、抗癫痫药，以及个人护理用品（PCPs），例如抗菌剂、紫外线滤光片、防腐剂、驱虫剂和合成麝香等人类日常生活中使用的化学物质。水和土壤是PPCPs的重要储存库，主要来源为生活和商业（图2）。生活来源包括城市固体垃圾填埋场、生活垃圾、动物和人类排泄物的处置，以及含PPCPs肥料的农业应用。商业来源包括水和污水处理厂的废水、制药工艺、制药公司以及医院废物和废水，这可能会将大量PPCPs释放到水生和土壤生态系统中。污水处理厂和水处理厂是将PPCPs引入环境的主要途径。此外，PPCPs易进入人体和动物体内，并经历代谢转化，然而，难以被完全代谢，因此可通过尿液和粪便以代谢物或PPCPs形式排泄进入环境。 PPCPs作为内分泌干扰物，饮食过程中摄入PPCPs污染蔬菜和水果可能对人体健康造成潜在有害影响。每天食用受PPCPs（特别是抗生素）污染的蔬菜可在人体内产生具有抗生素抗性的病原体，进而引发复杂并发症的风险。同时，食用两种或两种以上PPCPs可能会对人体产生交互影响。因此，根据风险商（RQ）和累积健康危害指数（HI）可确定与PPCPs接触相关的健康风险。RQ来自估计每日摄入量（EDI）和可接受每日摄入量（ADI）之间的比率。当RQ和HI值小于0.01时，被视为可忽略人体健康风险；当RQ和HI值大于0.01，被视为较大人体健康风险；当RQ和HI值大于0.05，则被视为显著人体健康风险。植物对PPCPs的吸收主要包括两种情况：1）温室条件下植物对PPCPs的吸收，2）自然环境条件下植物对PPCPs的吸收。温室条件下的实验通常在实验室进行，光照周期、相对湿度、温度等受控的实验室进行，而自然环境指的是控制条件较少的现实农业耕作系统。温室条件包括水培试验，其中试验植物生长在含已知添加量PPCPs的营养液中；以及盆栽试验，其受试验植物生长在土壤或肥料改良土壤或椰子纤维基质或污水污泥。然而，PPCPs在温室条件下的生物可利用性高于自然环境条件。同时，PPCPs在植物体内的迁移取决于植物的生物学特性（植物根系脂质和碳水化合物含量）、PPCPs的物理化学性质（pKa、Kow、分子大小等）、土壤性质（土壤pH、温度、有机碳含量等）以及环境条件（温度、相对湿度、光照周期等）。植物通过根际被动扩散吸收水分和矿物质等溶解溶质，以及PPCPs等有机化合物（图3）。通常，植物通过根毛吸收PPCPs，并通过皮层、内胚层和凯氏带到达木质部/韧皮部。PPCPs从根毛到木质部/韧皮部的运动已通过多种途径得以证明：(1）水和溶质的转运通过细胞膜外的空间发生（质外体转运）；（2）水和溶质的转运通过细胞质发生（共质体转运）；（3）水和溶质的转运通过细胞内液泡发生（液泡转运）。主要地，疏水性PPCPs通过质外体转运至木质部/韧皮部，而亲水性PPCPs通过共质体转运到木质部/韧皮部。然而，质外体运动在凯氏带停止，因为木质素和木栓脂在凯氏带细胞壁上的沉积阻止了水和溶质的被动运动。同时，水和溶质通量通过质外体移动被迫进入共质体移动。一旦PPCPs到达木质部/韧皮部，它们就会向上转移到植物地上部分，如茎、叶或果实。水分和PPCPs主要是通过蒸腾作用、毛细管作用和根系压力的共同作用被运输至叶片。除此之外，疏水性PPCPs通过木质部汁液转移到茎，木质部汁液含有与疏水性PPCPs结合的乳胶蛋白质。除根系吸收外，植物还可能通过叶片表面气孔吸收PPCPs，该气孔是二氧化碳的入口和水蒸气的出口。气态污染物可通过气孔与二氧化碳一起被植物吸收。植物组织中初级和次级代谢物、色素和其他细胞化合物的出现会在分析过程中干扰PPCPs。因此，为了实现准确的分析，从植物组织中提取PPCPs过程至关重要。由于PPCPs理化性质的多样化，如今研究人员经常使用QuEChERS方法，并利用液相色谱（LC）与质谱（MS）脸用准确定量植物组织提取中的各种PPCPs。本文探讨PPCPs在环境中的污染途径、温室条件和自然条件下植物对PPCPs的吸收和转运以及植物对PPCPs的吸收机理。PPCPs存在于植物各部位，最终可能进入人体。自然环境下PPCPs的生物利用度低于温室条件。此外，少数研究调查了摄入受污染的蔬菜人体健康问题，结果表明，人类对这些PPCPs的接触量远低于可接受的摄入量。而相对药品已取得很好的研究结果而言，个人护理用品需要更多的研究。此外，在今后的毒理学研究中，迫切需要评估主要PPCPs代谢物及其初级化合物的人体健康风险，以及阐明对所有组别PPCPs的摄取、毒性和持久性的机理理解。S. Keerthanan，斯里兰卡斯里贾亚瓦德纳普拉大学（University of Sri Jayewardenepura）应用科学系，生态圈韧性研究中心助理研究员。目前主要研究兴趣为化学动力学，生物炭，药品和个人护理用品（PPCPs）等。Meththika Vithanage，斯里兰卡斯里贾亚瓦德纳普拉大学（University of Sri Jayewardenepura）应用科学系，生态圈韧性研究中心负责人，2009年于哥本哈根大学获得博士学位。主要研究领域包括：水安全耦合方法研究、药品和个人护理用品（PPCPs）、生物炭的环境管理研究、纳米材料在生物炭改良土壤中的应用研究、拉姆萨尔公约与湿地的合理利用等。
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