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环境污水和污泥中抗性激素药物检测技术：现状、挑战与展望

一、引言

1.1研究背景与意义

随着全球人口的增长和经济的发展，药物的使用量急剧增加。据统计，过去几十年间，全球药物产量呈指数级增长，仅2022年，全球药品市场规模就达到了约1.4万亿美元。在众多药物中，抗性激素药物作为一类重要的人类消费药物，在医疗、畜牧养殖、水产养殖等领域广泛应用。例如，在医疗领域，抗性激素药物常用于治疗乳腺癌、前列腺癌等激素依赖型疾病；在畜牧养殖业，为了促进动物生长、提高繁殖效率，部分养殖户会使用抗性激素药物；在水产养殖业，一些抗雌激素药物被发现能促进鱼的生长，改善苗种人工繁育困难的状况，从而被滥用于水产养殖。

然而，抗性激素药物在生产、消费和排放过程中产生的污染问题日益严重，成为了环境中主要的污染物之一。据相关研究表明，全球范围内的环境污水和污泥中普遍检测出抗性激素药物。在一些城市的污水处理厂出水中，抗性激素药物的浓度可达ng/L-μg/L级别。如在我国某一线城市的污水处理厂出水中，检测到炔雌醇的浓度最高达到了150ng/L，而在欧洲部分国家的污水处理厂污泥中，己烯雌酚的含量也达到了μg/kg干重级别。这些抗性激素药物通过各种途径进入环境后，对环境与生态系统造成了不可忽视的影响。

抗性激素药物对人类和动物的内分泌系统和生殖系统会产生干扰。长期暴露在抗性激素药物环境中，会破坏体内激素的正常调节机制。例如，在对一些长期接触抗性激素药物的职业人群研究中发现，他们的生殖细胞结构和功能出现了明显异常，男性精子数量和质量下降，女性月经紊乱、不孕不育等问题增多。同时，抗性激素药物还会增加某些疾病的发生风险，如长期摄入抗雌激素药物会增加罹患肝癌等疾病的风险。

抗性激素药物对水生生物、土壤、植物等环境组成和生态系统也造成了严重危害。在水生生态系统中，雄性的鱼会因接触抗性激素药物而出现雌性化现象，影响鱼类的繁殖和种群数量。对土壤生态系统而言，抗性激素药物会改变土壤微生物群落结构和功能，影响土壤的肥力和生态服务功能。例如，研究发现某些抗性激素药物会抑制土壤中硝化细菌和反硝化细菌的活性，从而影响土壤中氮素的循环。在植物方面，抗性激素药物会影响植物的生长发育、光合作用和抗氧化系统等。有研究表明，低浓度的雌激素类药物会抑制小麦种子的萌发和幼苗的生长。

鉴于抗性激素药物污染的严重性，建立有效的检测方法来监测环境污水和污泥中抗性激素药物的污染程度至关重要。准确检测抗性激素药物，能够及时了解环境中污染物的种类、浓度和分布情况，为评估环境风险提供科学依据。通过对污水处理厂进出水和污泥中抗性激素药物的检测，可以评估污水处理工艺对其去除效果，从而为优化污水处理工艺提供数据支持。此外，检测环境污水和污泥中的抗性激素药物，有助于保障公众健康，及时发现潜在的健康风险，采取相应的预防和控制措施。

1.2国内外研究现状

在抗性激素药物检测技术研究方面，国外起步较早，技术发展相对成熟。早在20世纪末，欧美等发达国家就开始关注环境中药物残留问题，并投入大量资源进行研究。美国环境保护署（EPA）率先开展了对环境水体中药物残留的监测项目，其中包括抗性激素药物。欧盟也积极推动相关研究，通过一系列科研项目，如“水框架指令”下的研究，建立了较为完善的环境药物监测体系。

在检测方法上，国外研究集中在色谱-质谱联用技术，如高效液相色谱-串联质谱法（HPLC-MS/MS）和气相色谱-质谱法（GC-MS）。美国的一些研究团队利用HPLC-MS/MS技术，成功检测出环境污水和污泥中多种抗性激素药物，包括雌激素、孕激素和雄激素等，检测限达到ng/L甚至更低水平。欧洲的研究人员则通过优化GC-MS方法，提高了对挥发性抗性激素药物的检测能力。此外，国外还在不断探索新的检测技术，如基于生物传感器的快速检测方法，该方法具有灵敏度高、检测速度快等优点，有望应用于现场快速检测。

国内对环境污水和污泥中抗性激素药物检测的研究起步相对较晚，但近年来发展迅速。随着我国对环境问题的重视程度不断提高，相关研究得到了政府和科研机构的大力支持。国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目纷纷资助相关研究，推动了检测技术的发展。

国内学者在借鉴国外先进技术的基础上，结合我国实际情况，开展了大量研究工作。在色谱-质谱联用技术方面，国内研究取得了显著成果。一些科研团队通过改进样品前处理方法和色谱分离条件，提高了对复杂样品中抗性激素药物的检测能力。例如，采用固相萃取（SPE）和分散液液微萃取（DLLME）等技术对样品进行富集和净化，有效提高了检测灵敏度。同时，国内也在积极开展新型检测技术的研究，如免疫分析技术和光谱分析技术等。一些研究人员利用酶联