污水流行病学研究」清华余刚团队揭示城市污水中168种药物污染特征

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污水流行病学研究」清华余刚团队揭示城市污水中168种药物污染特征

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2022.5.12

作者：段磊、张一哲、王斌、余刚、高健发、葛亮、黄存瑞、翟南南

通讯单位：清华大学环境学院

合作单位：清华苏州环境创新研究院、深圳大学化学与环境工程学院、清华大学万科公共卫生与健康学院、SCIEX（中国）

论文DOI：10.1016/j.watres.2022.118321

【图片摘要】

【成果简介】

近日，清华大学环境学院余刚教授团队及其合作者在Water Research (IF: 11.236)上发表了题为“Wastewater surveillance for 168 pharmaceuticals and metabolites in a WWTP: Occurrence, temporal variations and feasibility of metabolic biomarkers for intake estimation”的论文，研究应用污水流行病学思路，通过分析污水厂进水中168种药物及其部分代谢物，揭示其污染特征，提出了代谢物作为消费量反算标记物的可行性评估框架，为污水流行病学的应用提供了数据支撑，对污水流行病学应用于城市公共卫生与健康评估具有重要意义。

随着城市的发展，城市公共卫生与健康受到了广泛关注。城市污水，因其汇集有城市区域人群排泄物，包含有大量关于化学品摄入、暴露、排泄与代谢的生物化学信息，污水流行病学（Wastewater-based epidemiology, WBE）应运而生。目前，大量研究证实了WBE作为一种客观、实时且方便的工具，可以估计药物消费、化学品暴露、病毒危害等方面信息，在此过程中，合适生物标记物的选择对得到可靠信息具有重要意义，尤其对代谢物标记物的判断。因此，在WBE研究中，需要引入多种生物标记物（特别是代谢物），以全面反映研究区域的化学品消费量，并为代谢物生物标记物的可行性评估提供数据支撑。

本研究方法基于课题组前期在三重四极杆液质联用质谱SCIEX Triple Quad™ 4500系统上开发的对168种药物及其代谢物快速灵敏的分析方法（DOI：10.1016/j.envpol.2020.114113），通过采集北京某污水厂三个连续时间段的污水样本开展。在168种目标化合物中，149种化合物被检出，94种化合物在三次采样中均被准确定量。消化系统类药物西咪替丁(<MDL∼672 ng/L)和合成代谢类固醇群勃龙（<MDL∼53 ng/L）仅在假期时间段检出；一些慢性病药物和指示生活习惯的化合物（如抗精神类药物、降固醇酸、咖啡因和尼古丁代谢物等）则表现出了一定的通勤特征。此外，本研究提出了基于代谢物/母体物质比值的反算标记物评估框架，强调了对于同类型药物，结合临床用药数据可对标记物的判断提供参考信息，并基于该思路，提出抗癫痫类药物母体物质左乙拉西坦相较其代谢物左乙拉西坦酸更适合作为反算生物标记物。关于这类物质的下水管道稳定性仍需要进一步研究。

本项目得到了国家自然科学基金重大项目（52091544）和国家水体污染控制与治理科技重大专项（2017ZX07202006）的资助。

【作者简介】

段磊，清华大学环境学院博士研究生在读，研究方向为污水流行病学、水环境中新污染物分析。

王斌（通讯作者），清华大学环境学院副研究员。主要从事新污染物风险评价与控制研究，承担国家自然科学基金、863重大项目、国家水专项、国家土专项等20余项课题，发表SCI 论文180篇，SCI 总引8200余次，H 指数48；主（参）编专著6部，参编3部国家标准和3部团体标准，授权知识产权（专利和软件著作权）15项。研究成果获国家自然科学二等奖1 项、教育部自然科学一等奖2 项，曾获得中国环境科学学会青年科技奖和优秀科技工作者奖，进入“全球顶尖前10万科学家”榜单。兼任中国环境科学学会持久性有机污染物专业委员会秘书长，担任SCI期刊Frontiers of Environmental Science and Engineering（FESE）青年编委和Water编委，担任Environment International、FESE、Emerging Contaminants等期刊“新污染物”专刊客座编委。

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