李松旌，樊向陽(yáng)，崔二蘋，胡超，崔丙健，劉源，李中陽(yáng)，景若瑤，李勝曙

（1中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所，河南新鄉(xiāng)453002；2中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，北京100081；3中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)水資源高效安全利用重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，河南新鄉(xiāng)453002；4中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院新鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)水土環(huán)境野外科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站，河南新鄉(xiāng)453002）

藥品和個(gè)人護(hù)理品（pharmaceutical and personal care products,PPCPs）作為一種新興污染物，日益受到人們關(guān)注。PPCPs種類繁雜，主要包括用于治療人類和動(dòng)物疾病的藥物制劑（如抗生素、抗癲癇藥、止痛藥、降壓藥、避孕藥、催眠藥、減肥藥等）以及人類日常生活中使用的各種護(hù)理品（如香皂、合成面膜、洗發(fā)水、發(fā)膠、染發(fā)劑等）[1]。PPCPs自身具有較強(qiáng)的生物活性、旋光性和極性等，雖然在環(huán)境中經(jīng)揮發(fā)、降解等途徑后其檢出濃度僅在納克級(jí)到毫克級(jí)之間[2]，但持續(xù)性的環(huán)境輸入可顯示出與持久性污染物同等的暴露潛力[3]。已有研究表明，微量PPCPs對(duì)細(xì)菌[4-5]、植物[6-7]、無(wú)脊椎動(dòng)物[6-8]、魚類[4,9]等的正常生理活動(dòng)均有顯著影響，如0.25mg/L的三氯生可引起藻類顯著的遺傳毒性，使其生物量顯著減少[10]；20μg/L的三氯生可損壞鱸鯉（Cyprinodon variegatus）的甲狀腺[11]；1.4～22.4mg/L的撲熱息痛可影響小麥的萌芽率、芽高、根長(zhǎng)以及幼苗過(guò)氧化酶、葉綠素和可溶性蛋白的含量[12]。此外，環(huán)境中的PPCPs通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體后同樣會(huì)產(chǎn)生諸多負(fù)效應(yīng)，如擾亂人體生理機(jī)能、破壞代謝系統(tǒng)、破壞體內(nèi)激素平衡等[13-14]。

獸類醫(yī)藥、人類服用醫(yī)藥和化妝品的使用及不完全代謝是PPCPs進(jìn)入環(huán)境系統(tǒng)的主要原因。研究表明，部分PPCPs在人體及動(dòng)物體內(nèi)的代謝率極低，未被吸收部分可隨排泄物暴露于環(huán)境中，并可經(jīng)污水、再生水灌溉、污泥及糞便農(nóng)田施用等方式[2,15-21]進(jìn)入土壤[22-25]乃至地下水[26-30]，并對(duì)土壤及地下水環(huán)境造成危害。預(yù)測(cè)表明，隨著人們生活水平的不斷提高，藥品及個(gè)人護(hù)理品的使用量及類型不斷增加，PPCPs將成為威脅生態(tài)環(huán)境安全的重大隱患之一[31-34]。本文重點(diǎn)針對(duì)PPCPs的環(huán)境行為及其在土壤-作物系統(tǒng)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、PPCPs的環(huán)境降解行為特性以及遷移累積規(guī)律等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)分析，以期為推進(jìn)PPCPs環(huán)境行為特征及調(diào)控理論與技術(shù)相關(guān)研究提供文獻(xiàn)支撐。

1 PPCPs的環(huán)境行為及其土壤-作物系統(tǒng)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

1.1 PPCPs的環(huán)境行為

PPCPs具有環(huán)境持久性、生物積累性和高毒性等特點(diǎn)，近年來(lái)其環(huán)境行為越來(lái)越受到關(guān)注。國(guó)內(nèi)外針對(duì)PPCPs的環(huán)境行為進(jìn)行了一定的研究，綜合已有研究結(jié)果，PPCPs的環(huán)境行為可概括為圖1。PPCPs經(jīng)人類或動(dòng)物使用后，未被代謝的部分可隨糞便施用進(jìn)入土壤環(huán)境，也可隨生活污水進(jìn)入污水處理廠，通過(guò)再生水排放和再利用、再生水廠污泥回用等進(jìn)入水環(huán)境及土壤環(huán)境。殘留在土壤中的PPCPs，一部分通過(guò)淋溶、滲流等方式進(jìn)入地表水及地下水[2,17,20]，另一部分則通過(guò)植物吸收累積在植物體內(nèi)，再通過(guò)食物鏈進(jìn)入更高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的體內(nèi)，并造成慢性毒性損傷。

相比國(guó)內(nèi)而言，國(guó)外對(duì)PPCPs環(huán)境行為的研究起步較早，主要包括PPCPs在水環(huán)境和土壤環(huán)境的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[22,27]，如Del Rosario等[26]針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)污水處理系統(tǒng)（OWTS）向地下水釋放的PPCPs開展了研究，發(fā)現(xiàn)咖啡因、布洛芬、驅(qū)蚊胺和同磷酸鹽在地下水中均有檢出，濃度為0.12～12.04μg/L；Dodgen等[23]針對(duì)常見(jiàn)的PPCPs在土壤中的轉(zhuǎn)化與去除進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)了雙酚A和雙氯芬酸的多種轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，并指出形成結(jié)合殘留態(tài)是雙酚A和壬基苯酚的主要去除過(guò)程；Kosma等[35]基于歐洲風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)指導(dǎo)文件進(jìn)行的簡(jiǎn)單風(fēng)險(xiǎn)熵法對(duì)18種PPCPs進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)雙氯芬酸、三氯生具有高風(fēng)險(xiǎn)；Minguez等[36]基于歐洲評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)的混合風(fēng)險(xiǎn)嫡法對(duì)48種PPCPs提出了淡水和海洋生態(tài)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，指出抗生素、抗抑郁藥和抗真菌劑有高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。我國(guó)針對(duì)PPCPs環(huán)境行為的研究起步較晚，且大多集中于PPCPs在水環(huán)境的行為特性研究[37]，如張盼偉等[38-39]分析了海河流域13條主要支流表層沉積物及北京城區(qū)12條主要河（湖）的表層水體樣品中PPCPs的分布狀況，發(fā)現(xiàn)前者PPCPs的含量范圍整體低于后者，分別為49.43～735.98ng/g（干重）、9.02～460.55mg/L，且咖啡因占PPCPs總量的40.77%～97.3%；王卓[40]通過(guò)調(diào)查36種目標(biāo)PPCPs在北京和深圳典型河流中的存在水平與分布特征，發(fā)現(xiàn)北京河流中心腦血管類PPCPs濃度較高，而深圳河流中抗生素濃度較高?？偠灾?，國(guó)內(nèi)外針對(duì)PPCPs在水土自然環(huán)境中遷移轉(zhuǎn)化的研究不多，在水-土壤-作物系統(tǒng)的研究鮮有報(bào)道。眾所周知，自然環(huán)境暴露與PPCPs的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)直接相關(guān)，因此，應(yīng)加強(qiáng)環(huán)境中PPCPs負(fù)荷、遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及暴露特征等方面的關(guān)注[41]。

圖1 PPCPs的環(huán)境行為

1.2 再生水中PPCPs賦存及其在污水處理工藝下的去除效果

污水處理廠是PPCPs的主要儲(chǔ)存地，也是其進(jìn)入自然環(huán)境的重要源頭之一[42]。含有PPCPs的生活污水經(jīng)污水處理廠處理后，一部分直接排入河流、湖泊等水體環(huán)境，另一部分則通過(guò)直接或間接引用再生水灌溉方式進(jìn)入農(nóng)田土壤系統(tǒng)，進(jìn)而對(duì)土壤和作物造成危害。近年來(lái)，隨著高血壓、心血管疾病、惡性腫瘤等慢性非傳染性疾病發(fā)病率不斷增高以及人們生活質(zhì)量的提升[43]，導(dǎo)致藥物及個(gè)人護(hù)理品使用量不斷增加，并由此造成PPCPs在生活污水及再生水中的檢出量及檢出種類持續(xù)增加[44]。綜合國(guó)內(nèi)外已有文獻(xiàn)研究結(jié)果，PPCPs在國(guó)外和我國(guó)部分地區(qū)污水處理廠進(jìn)水和出水中均有檢出，如表1所示，檢出濃度多數(shù)在微克級(jí)，但存在地域差異大的特點(diǎn)。研究表明，各地區(qū)污水處理廠進(jìn)水中PPCPs的濃度受疾病種類、用藥習(xí)慣、藥品本身性質(zhì)、污水來(lái)源等因素影響較大；而污水處理廠出水中PPCPs的濃度則主要受處理工藝以及氣候等因素影響[40]。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者圍繞污水處理廠處理工藝對(duì)PPCPs的去除效果也進(jìn)行了一定的研究，如Gao等[58]通過(guò)對(duì)氟苯尼考（FLO）降解效率的研究發(fā)現(xiàn)，紫外線活化過(guò)硫酸鈉（UV/PS）工藝較紫外/過(guò)氧化氫（UV/H2O2）工藝具有降解效率高和成本低等優(yōu)點(diǎn)；楊銀等[59]揭示了納濾膜去除PPCPs的機(jī)理，并發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)膜表面的吸附性能、窄化膜孔和增大排斥作用力，可以提高PPCPs的去除率；Esplugas等[60]對(duì)PPCPs高級(jí)氧化降解的評(píng)估結(jié)果表明，較活性炭吸附法和膜法等物理分離方法而言，臭氧氧化具有良好的降解效果和應(yīng)用前景。此外，針對(duì)典型PPCPs的高級(jí)氧化降解工藝及其生成的消毒副產(chǎn)物等研究還表明，PPCPs經(jīng)污水處理廠處理后的環(huán)境歸趨主要為固體顆粒的物理吸附[61]、降解為低分子量的化合物[62]，以及形成共軛物并隨后水解成藥物原形（例如氯鋇酸和非諾貝特酸的共軛物[63]）。由此可見(jiàn)，一些PPCPs經(jīng)污水處理廠處理后雖然濃度可能有所降低，但其結(jié)構(gòu)未必發(fā)生破壞，極有可能以另一種狀態(tài)或形態(tài)存在于環(huán)境中。

1.3 污泥中PPCPs賦存及其土壤-作物系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)

國(guó)內(nèi)外已有研究表明，城鎮(zhèn)污水處理廠污泥中除含有氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)等多種營(yíng)養(yǎng)成分外，還含有病原菌、重金屬和有機(jī)污染物等有害物質(zhì)[64]。污水處理過(guò)程中未被降解的PPCPs一部分存在于處理后的出水中，另一部分則吸附于污泥之中。污水處理廠污泥回用是PPCPs進(jìn)入土壤系統(tǒng)的途徑之一，因此，國(guó)內(nèi)外針對(duì)污泥中PPCPs的賦存水平開展了一定研究。Stevens等[65]對(duì)英國(guó)14家污水處理廠污泥有機(jī)污染物的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，污泥中多環(huán)芳香烴的總濃度為67～370mg/kg（干重），多氯聯(lián)苯的總濃度為50～190μg/kg（干重）；Pryor等[66]對(duì)美國(guó)紐約州中部5個(gè)污水處理廠污泥中異種雌激素壬基酚（NPs）含量的分析結(jié)果表明，污泥中NPs總濃度可高達(dá)1840mg/kg，平均為1500mg/kg（干重）；桂紅艷等[67]針對(duì)3個(gè)污水處理廠污泥中多環(huán)麝香含量的研究發(fā)現(xiàn)，佳樂(lè)麝香、吐納麝香、開許梅龍平均含量分別為10.762mg/kg、2.559mg/kg和1.491mg/kg，薩利麝香和粉檀麝香含量較低，分別為0.203mg/kg和0.113mg/kg。

表1 污水處理廠進(jìn)水和出水中典型PPCPs濃度

國(guó)內(nèi)外針對(duì)污水處理廠污泥回用的PPCPs環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)也進(jìn)行了一定研究，如Hospido等[68]針對(duì)厭氧消化污泥農(nóng)業(yè)再利用的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)表明，在選取的13種典型PPCPs中，佳樂(lè)麝香、托那利特、安定、布洛芬、磺胺甲唑和17-乙炔雌二醇等對(duì)環(huán)境存在一定風(fēng)險(xiǎn)。我國(guó)目前污水處理廠污泥回用的方式多為異地填埋、堆肥和耕地利用，余杰等[69]對(duì)我國(guó)210座污水處理廠污泥處理、處置狀況的調(diào)查表明，污泥處置工藝中土地填埋和堆肥農(nóng)用所占比例分別為63.03%和13.51%。然而，我國(guó)針對(duì)污泥中PPCPs的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)研究不多，鑒于污泥中仍含有一定量的PPCPs。因此，應(yīng)加強(qiáng)污泥回用過(guò)程中PPCPs在土壤-作物系統(tǒng)累積規(guī)律及污染風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)注和研究。

1.4 畜禽糞便中PPCPs的賦存及其土壤-作物系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)

畜禽糞便作為糞肥在農(nóng)田的施用是PPCPs進(jìn)入環(huán)境的另一途徑。由于養(yǎng)殖過(guò)程中片面追求畜禽的生長(zhǎng)速度，導(dǎo)致可有效促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)且減少疾病產(chǎn)生的抗生素大量使用，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年投入畜禽養(yǎng)殖業(yè)中用于動(dòng)物的催速生長(zhǎng)和疾病治療的抗生素超過(guò)8000t[70-71]。鄒威等[72]研究表明，只有少部分的抗生素能夠被動(dòng)物有效利用，大量抗生素及其在動(dòng)物體內(nèi)誘導(dǎo)出的抗生素抗性基因（ARGs）隨著動(dòng)物尿液和糞便直接排出體外。

已有研究表明，含有抗生素的動(dòng)物糞便被施用于土壤時(shí)，可造成抗生素類PPCPs的環(huán)境污染和生態(tài)毒性。潘尋等[73]對(duì)畜禽糞便還田率較高的圍場(chǎng)縣土壤中PPCPs累積情況研究發(fā)現(xiàn)，25種目標(biāo)PPCPs中有23種被檢出，檢出濃度普遍達(dá)到ug/kg水平；41個(gè)采樣點(diǎn)中有12個(gè)聯(lián)合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)達(dá)中等水平，17個(gè)采樣點(diǎn)具有高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。Heuer等[74]的研究同樣表明，畜禽糞便中含有大量的耐藥菌和抗生素化合物。畜禽糞便農(nóng)田施用可顯著增加耐藥基因和土壤中耐藥菌種群，耐藥細(xì)菌附著在作物上或成為植物內(nèi)生菌，并可通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，造成人體抗生素耐藥性及內(nèi)臟損害等。

2 PPCPs在土壤-作物系統(tǒng)的環(huán)境降解行為

2.1 PPCPs的光降解

此外，研究還發(fā)現(xiàn)PPCPs的光降解效率與初始濃度、pH、紫外線波長(zhǎng)等條件有關(guān)。周慧慧[76]對(duì)紫外光降解純水中典型羧酸類PPCPs研究表明，氟比洛芬和甲氯滅酸的光降解速率均隨其反應(yīng)液初始濃度的升高而降低，且pH在6～7之間光降解效率最高。Kim等[78]研究表明，波長(zhǎng)為185nm的紫外光對(duì)鎮(zhèn)痛藥、抗生素等典型PPCPs的光降解效果好于波長(zhǎng)254nm紫外光。李文貞[80]研究表明，真空紫外線（λ=185nm）對(duì)氯貝酸的降解速率常數(shù)是紫外線（λ=254nm）的5倍。

在土壤系統(tǒng)中仍存在一定程度的光降解[81]，但國(guó)內(nèi)外已有研究表明，其對(duì)PPCPs的去除效果要遠(yuǎn)小于土壤微生物降解[82]、有機(jī)質(zhì)和黏土礦物的物理吸附、化學(xué)吸附[83]。

2.2 PPCPs的微生物降解

微生物降解是指微生物將PPCPs轉(zhuǎn)化成為簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物的過(guò)程[84]，是將PPCPs從土壤中清除的主要途徑之一，決定了PPCPs在土壤-作物系統(tǒng)中的持久性、有效性和毒性風(fēng)險(xiǎn)[85]。土壤中含有的大量微生物種群對(duì)PPCPs的降解發(fā)揮著重要作用，Yu等[25]研究表明，雙酚A、卡馬西平、三氯生在滅菌處理的土壤中半衰期可分別延長(zhǎng)為5天、14天、11天，表明滅菌處理總體上降低了土壤的降解速率，也說(shuō)明微生物活性對(duì)土壤中PPCPs的降解起重要作用；Foolad等[86]通過(guò)對(duì)PPCPs生物降解特性的研究發(fā)現(xiàn)，土壤中的微生物可降解水楊酸、撲熱息痛和避蚊胺，且隨著時(shí)間推移去除率增高，而克羅米通則不會(huì)被生物降解；Cha等[87]研究表明土壤中三氯卡班和三氯生均存在生物降解現(xiàn)象，且三氯生更易受到生物降解作用的影響。也有相關(guān)學(xué)者對(duì)PPCPs微生物降解的中間體進(jìn)行了研究，Dodgen等[23]對(duì)土壤中4種PPCP/EDCs礦化、可萃取殘?jiān)⒔Y(jié)合殘?jiān)娃D(zhuǎn)化產(chǎn)物的形成分析表明，112天后母體化合物的半衰期僅為1.4～5.4天，萘普生和雙氯芬酸大部分礦化為CO2，而雙酚A和壬基酚大部分轉(zhuǎn)化為結(jié)合殘?jiān)鼞B(tài)，并發(fā)現(xiàn)雙酚A和雙氯芬酸的多種轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。

土壤中PPCPs微生物降解效率還受溫度和pH等因素的影響[88]，已有研究表明，PPCPs的微生物降解效率受溫度的影響較大，在低溫下降解效率較低[89]；Castiglioni等[90]研究表明，阿莫西林、阿替洛爾、苯扎貝特、卡托普利、呋喃苯胺酸、布洛芬在冬季的去除率較夏季普遍較低，分別為75%和100%、10%和55%、15%和87%、18%和100%、8%和54%、38%和93%；Hai等[91]通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室模擬膜生物反應(yīng)器（MBR）去除持久性鹵代有機(jī)污染物（PhCs）的研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)疏水性化合物（雌激素酮、炔雌醇、雌二醇和三氯生）可在10～35℃下有效去除，而在45℃時(shí)微生物降解作用被削弱。在不同的pH條件下，PPCPs的物理、化學(xué)和生物性質(zhì)（吸附性、光反應(yīng)性、抗菌活性和毒性）會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化[92-93]；Tadkaew等[94]針對(duì)混合溶液pH對(duì)浸入式MBR系統(tǒng)去除痕量有機(jī)物的影響研究表明，可電離化合物（磺胺甲唑、雙氯芬酸、布洛芬和酮洛芬）在pH為5時(shí)主要以疏水形式存在，容易被吸附到活性污泥上，與反應(yīng)器中酸性較弱的條件相比去除效率更高，這一發(fā)現(xiàn)與Kagawa等[95]結(jié)論一致。

植物根系在土壤-作物系統(tǒng)PPCPs微生物降解過(guò)程中具有重要作用。研究表明，植物根系不僅能分泌一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如糖類、醇、蛋白質(zhì)等供微生物生存，還能分泌一些特殊的化學(xué)物質(zhì)，如有機(jī)酸等，通過(guò)改變土壤的pH促使污染物的分解。植物根際土壤是降解土壤污染物的微生物活躍區(qū)，周際海等[82]研究發(fā)現(xiàn)，植物根際土壤比非根際土壤中微生物活性、數(shù)量和種類一般可提高10～100倍，其中假單孢菌屬、黃桿菌屬、產(chǎn)堿菌屬和土壤桿菌屬的根際效應(yīng)明顯。Wang等[96]通過(guò)對(duì)植物-微生物聯(lián)合修復(fù)二英污染土壤的研究發(fā)現(xiàn)，三葉草根際分泌物增加了降解菌（叢毛單胞菌KD7）數(shù)量并活化了降解菌，導(dǎo)致土壤中的二英含量顯著減少[97]。

3 PPCPs在土壤-作物系統(tǒng)的遷移累積行為特征

3.1 PPCPs在土壤中的遷移累積特征

雖然PPCPs在土壤系統(tǒng)中的殘留量普遍較低，且半衰期較短，但污水、再生水灌溉、糞便施用和污水處理廠污泥回用等方式將PPCPs持續(xù)輸入土壤系統(tǒng)，導(dǎo)致其在土壤中的含量呈逐漸上升的趨勢(shì)[98]。由于PPCPs種類繁多，且其包含的不同類別化合物具有不同的理化性質(zhì)，加之土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)不同和PPCPs輸入土壤總量的顯著差異性，使其在土壤中的遷移規(guī)律和累積效應(yīng)不同，但其在土壤中的檢出濃度多在微克級(jí)（表2）。

表2 常見(jiàn)PPCPs在土壤中的累積狀況

針對(duì)不同種類PPCPs在土壤中的遷移累積規(guī)律，Williams等[103]通過(guò)對(duì)卡馬西平、林可霉素、布洛芬和咖啡因在同一土壤中累積規(guī)律的研究表明，布洛芬的濃度均低于檢測(cè)限；林可霉素沒(méi)有逐年凈積累，但0～5cm土層的濃度明顯高于10cm處的濃度；咖啡因表現(xiàn)為凈積累，在0～5cm土層濃度較高；卡馬西平在0～5cm土層濃度較低，說(shuō)明卡馬西平在土壤表層具有潛在的降解作用和明顯的逐年積累趨勢(shì)。Xu等[100]和Chen等[18]研究表明，再生水灌溉條件下布洛芬、萘普生、三氯生、雙酚A、氯丙酸和雌酮等PPCPs主要積聚在0～30cm表層土壤。Fang等[104]研究表明，調(diào)節(jié)血脂的藥物吉非羅齊可通過(guò)土壤進(jìn)入地下水含水層，表明其在土壤中不易被吸附。

針對(duì)不同土壤類型對(duì)PPCPs遷移累積規(guī)律的影響，Estevez等[105]研究表明，布洛芬的吸附不僅與土壤性質(zhì)有關(guān)，而且與安齊特性（andic properties）、吸附劑濃度和溶解性有機(jī)碳有關(guān)，安齊特性、吸附劑濃度和溶解性有機(jī)碳含量越高，分布系數(shù)（Kd）和最大吸附容量（Smax）值越低；Fang等[104]研究表明，粉砂壤土對(duì)吉非羅齊的吸附能力最強(qiáng)，其次是砂壤土和砂土，且土壤有機(jī)碳可增強(qiáng)吉非羅齊的吸附性；黃德亮等[17]對(duì)某清水灌區(qū)、再生水灌區(qū)以及濕地這3種類型不同深度土壤常規(guī)指標(biāo)和15種PPCPs的檢測(cè)結(jié)果表明，PPCPs溶解性越差，被土壤中有機(jī)物吸附越容易，且土壤中PPCPs檢出率和檢出濃度與灌溉水源PPCPs初始濃度、土壤理化性質(zhì)等有關(guān)。

3.2 PPCPs在作物中的遷移累積特征

國(guó)內(nèi)外針對(duì)作物對(duì)PPCPs的吸收累積機(jī)理及作用機(jī)制開展了較多的研究。已有研究表明，作物可以通過(guò)根部從土壤中吸收PPCPs[106]，并將它們輸送到維管組織；作物根系由外到內(nèi)可大致分為表皮、皮層、內(nèi)胚層、角質(zhì)層（由細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、液泡和細(xì)胞核組成）、韌皮部和木質(zhì)部，PPCPs進(jìn)入作物細(xì)胞主要有變異體（沿著細(xì)胞壁在細(xì)胞間移動(dòng)）、共生體（通過(guò)胞間連絲穿過(guò)細(xì)胞）、跨膜（通過(guò)細(xì)胞膜穿過(guò)細(xì)胞）這3種途徑[73]，其中穿過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞的能力決定了遷移的途徑；生長(zhǎng)根尖和根毛的表皮可以通過(guò)小的溶質(zhì)，而根的成熟區(qū)域由于增加了外層，可在一定程度上減少溶質(zhì)的通過(guò)；PPCPs穿過(guò)皮質(zhì)后可進(jìn)入作物維管組織，通過(guò)木質(zhì)部或韌皮部被運(yùn)送到地面組織，并在作物體內(nèi)累積，進(jìn)而可通過(guò)食物鏈逐級(jí)增加，最終危害人體健康。

PPCPs的理化性質(zhì)（如電離、水溶性、疏水性等）對(duì)作物對(duì)其的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)可產(chǎn)生重要影響[107-111]。黃文[112]的研究表明，酸性PPCPs可分解形成未解離的酸，并釋放陰離子，由于作物細(xì)胞膜上的負(fù)電勢(shì)排斥帶負(fù)電荷的陰離子，因此作物很難吸收陰離子分子；堿性PPCPs可游離形成中性和陽(yáng)離子分子；中性分子一般情況下較帶電荷的離子通過(guò)細(xì)胞生物膜的速度更快，因此分子的解離作用可使作物根系對(duì)其生物積累降低。Al-Farsi等[75]研究表明，當(dāng)生長(zhǎng)介質(zhì)中的中性分子由PPCPs的弱堿基轉(zhuǎn)移而來(lái)時(shí)，而疏水性是中性化學(xué)物質(zhì)最重要的性質(zhì)之一，可間接表征化學(xué)物質(zhì)被作物從土壤介質(zhì)吸收的能力，因此PPCPs的根系積累與疏水吸附有關(guān)。陳玉成[113]的研究也證實(shí)了上述結(jié)論。

不同作物對(duì)PPCPs的吸收累積量不同，且作物細(xì)胞質(zhì)膜的組成在物種和組織之間存在著生物變異，可導(dǎo)致PPCPs通過(guò)脂質(zhì)膜時(shí)產(chǎn)生數(shù)量級(jí)的差異[15,21,114]。Bax[115]研究表明，PPCPs在作物根系中的累積效應(yīng)明顯，并可向莖、葉等其他部位遷移；作物的生長(zhǎng)速率、蒸騰速率、脂質(zhì)含量、代謝系統(tǒng)、解毒作用等也可影響作物對(duì)PPCPs的轉(zhuǎn)運(yùn)狀況[116]。

此外，PPCPs在作物中的遷移累積行為還受土壤中PPCPs的暴露時(shí)間、化學(xué)濃度以及土壤的性質(zhì)、濕度、溫度等因素的影響[117-118]。已有文獻(xiàn)研究結(jié)果表明，相比于未施加活性污泥的土壤，種植在施加活性污泥土壤中的作物中未檢出PPCPs，表明活性污泥的施用降低了作物對(duì)PPCPs的接觸風(fēng)險(xiǎn)；然而，典型PPCPs在水培栽培作物中的累積量比土壤栽培要大（表3）。

表3 常見(jiàn)PPCPs在作物中的累積狀況

4 結(jié)語(yǔ)與展望

PPCPs作為新興污染物，其在環(huán)境中的行為特征已受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，但目前對(duì)PPCPs在環(huán)境中降解行為、遷移累積行為的研究多數(shù)局限于實(shí)驗(yàn)室模擬，且多針對(duì)水、土壤、作物等單一環(huán)境。針對(duì)PPCPs在土壤中遷移累積行為的研究，主要集中在不同種類PPCPs和不同土壤類型對(duì)PPCPs遷移累積的影響，而對(duì)PPCPs進(jìn)入土壤系統(tǒng)的不同方式所造成的PPCPs遷移累積規(guī)律的差異性、PPCPs的代謝物以及降解或螯合產(chǎn)物的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等研究較少。針對(duì)PPCPs在作物中遷移累積行為的研究主要包含極少數(shù)種類PPCPs，作物類型也主要為蔬菜作物，而針對(duì)糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物等研究較少；且PPCPs在作物不同器官遷移累積規(guī)律的研究多數(shù)為水培試驗(yàn)，對(duì)PPCPs及其代謝產(chǎn)物在土壤-作物系統(tǒng)中遷移累積規(guī)律的研究較少。

生活污水及污水處理廠是環(huán)境PPCPs的重要中間來(lái)源，傳統(tǒng)的污水處理廠沒(méi)有針對(duì)PPCPs特設(shè)的處理工藝，PPCPs在污水處理環(huán)節(jié)也難以完全降解或去除，最終將通過(guò)再生水灌溉、污泥回用等方式進(jìn)入土壤系統(tǒng)。隨著PPCPs使用量及排泄量持續(xù)增加，不僅導(dǎo)致PPCPs在污水處理廠進(jìn)出水中的檢出量呈上升趨勢(shì)，而且其通過(guò)不合理的農(nóng)田灌溉等方式進(jìn)入土壤系統(tǒng)后將對(duì)土壤環(huán)境、作物品質(zhì)乃至人體健康產(chǎn)生一系列的安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，開展PPCPs在土壤-作物系統(tǒng)的環(huán)境效應(yīng)及行為特征研究，對(duì)于消除PPCPs的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，以及科學(xué)合理利用再生水灌溉、防控再生水灌溉的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等，均具有重要的科學(xué)意義，今后應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)以下方面的研究。

（1）針對(duì)不同類別PPCPs的環(huán)境行為特征，開展不同類別、不同濃度PPCPs在土壤-作物系統(tǒng)中遷移累積規(guī)律差異性的研究，重點(diǎn)從理論上闡明不同性質(zhì)PPCPs在作物、土壤中有效性的差異及其機(jī)理。

（2）針對(duì)PPCPs在環(huán)境中的累積效應(yīng)及累積風(fēng)險(xiǎn)，開展PPCPs在土壤-作物系統(tǒng)富集、轉(zhuǎn)運(yùn)特征的研究，重點(diǎn)探明PPCPs與土壤微環(huán)境以及不同作物根系分泌物的互作機(jī)制。

（3）針對(duì)不同灌溉方式及灌溉制度對(duì)PPCPs的調(diào)控，開展不同灌溉方式對(duì)PPCPs在土壤-作物系統(tǒng)遷移累積影響的研究，重點(diǎn)從理論上闡明灌溉方式及灌溉制度等對(duì)PPCPs遷移轉(zhuǎn)化的調(diào)控機(jī)制。

（4）針對(duì)PPCPs降解過(guò)程中的中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物及其環(huán)境行為與風(fēng)險(xiǎn)，開展PPCPs在土壤-作物系統(tǒng)中降解機(jī)理及毒理變化的研究，旨在為PPCPs環(huán)境與生物毒性評(píng)價(jià)及其調(diào)控、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等提供理論依據(jù)。