病毒灵的污染过程、抗性基因与控制原理研究

病毒灵的污染过程、抗性基因与控制原理研究（ResearchonMoroxydineHydrochlorideTabletsofDynamicsProcess,RiskAssessmentandKeyRemediationinContaminatedSites）姓名：张学蓉学号:131410128东华大学环境科学与工程学院专业班级:环工1301上海，201620成绩：摘要：病毒灵是一种对抗病毒的药物。对多种病毒（包括甲型H1N1流感、流感病毒、副流感病毒、鼻病毒、冠状病毒、腺病毒等）有抑制作用。用于流感、流行性腮腺炎、水痘、疱疹、滤泡性结膜炎等的防治。但是近年来，病毒灵类药物制剂越来越多地在水体等环境中检测到，而且病毒灵的副作用还有待研究，因而其对饮用水安全是否造成威胁受到关注。目前怀疑其对野生动物和人体产生类雌激素效应及其他健康影响，并被列为一类新型污染。关键词：病毒灵，污染，副作用，抗性基因，控制原理，富集作用1病毒灵污染状况与研究意义1.1病毒灵的污染物研究意义与应用前景病毒灵，片剂，化学名，盐酸吗啉胍。病毒灵对多种病毒（包括甲型H1N1流感、流感病毒、副流感病毒、鼻病毒、冠状病毒、腺病毒等）有抑制作用。用于流感、流行性腮腺炎、水痘、疱疹、滤泡性结膜炎等的防治，但疗效难予评价。其作用机理是，抑制病毒的DNA和RNA聚合酶，从而抑制病毒繁殖。病毒没有自己的代谢系统，只能寄生于其他细胞内，利用宿主细胞的酶进行代谢，复制。但是病毒的聚合酶并不跟人体完全一样，比如有些RNA病毒可进行反转录，其中含有的RNA指导的RNA聚合酶就是病毒所有的，但是的确，抑制或杀伤病毒的药物常影响人体细胞的复制，或通过其他机制损伤人体细胞而产生毒性，所以研究选择性的抗病毒药还是目前的一道难题。盐酸吗啉胍的产量在我国抗病毒药物产量上居道位，目前其产量约占我国抗病毒药总量的80%，此药的片剂在国内有上百个生产厂家生产已成为最常用的普药，而该品在国外已被淘汰。病毒灵副反应

（1）致滑精2例

例1男，30岁，主因龟头异生物于2000年10月24日来我所诊治，患者1d前洗澡时无意中发现龟头上肉瘤样赘生物。查体：发育正常，龟头冠状沟发现两个黄豆大小乳头状增生物，基底部有蒂，既往无药物不良反应史，有不洁性交史，门诊给予维生素C0．2g，tid，盐酸吗啉胍0.1g，tid，口服，外用聚维酮碘(碘附)擦洗。1周后复诊，自诉自服药第4d起连续3d清醒状态下发现精液流出，出现滑精，并伴腰背酸痛，精神萎靡症状，考虑为药物副作用，令其停药，2d后症状消失。

例2男，27岁，主因头痛、发热于2001年2月10日来我所就诊。查体：T38℃，P90次/min，R20次/min，BP120/70mmHg，发育正常，咽部充血，全身系统检查未见异常，诊断为普通感冒，门诊给予盐酸吗啉胍0．1g，tid，麦迪霉素0．25g，tid，维生素C0．2g，tid，口服，4d后复诊时自诉连续2d滑精，并伴腰背酸痛，令其停药，2d后症状消失。

两患者既往无药物不良反应史，均是在口服盐酸吗啉胍数日后出现该症状，因此考虑为吗啉胍引起的副作用。吗啉胍可有食欲减退及出汗等不良反应，而引起滑精尚未见报道，希临床予以注意。

（2）致红斑一例

患者，男，38岁，既往无药物过敏史。因受凉而感鼻塞，轻度头晕，全身酸软乏力，自购抗感冒药治疗不见好转。于1998年9月11日来我院门诊，诊断为上呼吸道感染。给予吗啉胍(奥复星，北京双鹤药业股份有限公司生产，批号

980107，100mg/片)、盐酸吗啉胍(ABOB)片各200mg,po,tid。患者服药2小时后，自感畏寒、头晕加重，继而出现下肢潮红，毛孔有突起粗糙感，腹股沟、阴囊处有大量红点、红斑，伴瘙痒难忍，体检：T35℃，血压、心率正常，遂肌肉注射异丙嗪25mg，症状慢慢缓解至正常。因怀疑为吗啉胍过敏而停药，单用盐酸吗啉胍片，无上述现象出现。1个月后患者因细菌性痢疾再服吗啉胍，又出现上述过敏症状。对症治疗后逐渐痊愈，可见过敏反应确为该药所致。[1]然而近年来，水体中不断检测出抗病毒类药物，病毒灵。城市废水中药物主要来源于人们的正常使用以及丢弃。医院和制药厂的废水、垃圾掩埋场中的药物含量也很高，不易降解的药物制剂进入江海湖泊，甚至对地下水和饮用水造成污染。污水处理厂的污泥用于农业肥料后，造成土壤和地表水的污染。并通过食物链产生生态毒害作用，影响植物、动物和微生物的正常生命活动，最终影响人类健康。因此有明显副作用的病毒灵污染研究迫在眉睫。相对欧美国家，我国水环境中的药物污染研究还处于初阶段，但是药物污染状况呈加重趋势，其对生态风险和人体健康风险加大，势必要加强此方面的研究。[2]1.2病毒灵国内外研究现状及发展动态分析污染物：病毒灵化学名：盐酸吗啉胍,ABOB类别：抗病毒类药物CAS号:3160-91-6

分子结构：分子式：C6H13N5O·HCI分子量：207.66[3]形态：片状，注射液状，粉状熔点:211-214℃人体用量：成人用量1次量0.1-0.2g，1日3次。小儿用量1日每千克体重10mg，分3次用。溶解性：易溶于水半衰期:4小时左右代谢降解率：保质期12个月，保质期后易降解。地下水监测:药物经过污水处理厂的处理，自然水体中的水解、光解、生物降解及自然稀释作用，以痕量级存在于自然水体中。环境样品基质极为复杂，药物污染种类繁杂，基质和目标化合物之间易发生复杂的物理和化学反应。从复杂的水样品基质中分离和浓缩出感兴趣的痕量组分，并且获得最高的回收率和最小的干扰是水环境痕量分析目标。典型的分析检测程序为取样→过滤→富集提取→净化→检测[4]，如图代谢降解率：保质期12个月，保质期后易降解。病毒灵在国外已禁用，而国内对药物污染的研究仍处于初级阶段。但是药物污染呈加重趋势。认为在以下几个方面具有较大的研究空间和研究意义：a.有必要对重要的湖泊、河流和水系进行药物污染调查和研究，掌握地表水或水源地等水体药物污染情况，评估其对生态系统及人体健康的影响，进一步规范我国药物的使用和管理。b.评价污水处理系统及饮用水处理系统的药物污染去除效果，优化水处理工艺或开发新的水处理工艺，阻止污染药物进入自然水体或饮用水系统。c.重点研究“优先污染药物”及其在水环境中的残留分布、迁移和转化行为。d.开发水环境中痕量药物多残留分析检测技术、研究灵敏的环境毒性生物标志物，能够为开展分布调查及毒理研究提供重要的技术支持。e.一些药物的降解产物不能完全矿化，仍有生物学活性有的甚至超过母体化合物，鉴于此，有必要对药物的降解产物进行研究。2病毒灵污染过程研究人们在日常生活中使用各类药物,数量越来越多.药物进入环境的主要途径是过期与废弃药物的直接进入排水系统,其次人们使用药物后的排泄物,有些药物排入环境后还可能进行转化,甚至变成有毒的或更具持久性的物质.病毒灵就是其中一种药物。通常药物在环境中的浓度很低,很多在ppt(10-12)水平,以致有的人认为这样水平的药物不足以产生健康影响.现代分析手段已可分别检测ppt水平的各种药物,一个药物也许不一定有明显的健康影响,但多种药物的协同效应仍然值得人们关注.药物的环境影响的最明显的现象是能使雄鱼变成雌鱼,用作避孕药的合成雌激素是这类药物,而且变性后的鱼不再能生殖.《Chemical&EmgineeringNew》为此以“药物污染”为题专门发表编辑部文章,该刊编辑BethamyHalford有人对此问题表示了关注.有人要问,环境中倒底有哪些药物,数量多少,人们是否知道应该正确处置药物.Halford说:“鱼类是环境药物的直接受害者.水环境中只要有5ppt的雌激素,鱼类就会大幅度减少.尽管人们对环境中药物的人群健康影响有不同看法,但大家都认为需对此进行更多的研究,了解药物对环境和人群健康的各种影响.”由于分析技术的不断进步,一些浓度非常低的药物均可以检测.Halford认为,不仅要检测药物本身,还要检测其分解产物。[5]在水环境中，药物污染的来源主要有以下几种途径:（1）人和牲畜大量频繁使用的药物以原型或代谢产物的形式通过尿液和粪便排出体外,汇入城市污水、医院污水等汇水系统,直接排放到环境中;（2）制药企业产生的废水废渣中含有各种药物、中间体、副产物、有机溶剂等,其具有毒性大、有机化合物浓度高、难降解等特点,因而经过处理后的废水和污泥中仍有残留或吸附的药物存在;（3）在处理过期药品和未使用药品时,主要按固体垃圾进行处理,其渗滤液也会进入水环境中;（4）污水处理厂在处理工业废水和生活污水时,采用的常规处理技术和工艺很难有效地去除有机物,从而造成污水处理厂合格的流出液中残留的有机物又被排放到水环境中。[6]3环境风险评估研究3.1健康风险评估［方法］作者分析来自13个城市的样本（n=113），并将检测到的浓度与现有或新得出的安全水平进行比较，以评估除产前期以外不同生命阶段的风险商数（RQs）。［结果］在89%的样本中检测到17种药品，大多数（92%）检出浓度<50ng/L。在≥20%的样本中检测到咖啡因（中等~最大浓度，24.4~564ng/L）、甲硝唑（1.8~19.3ng/L）、水杨酸（16.6~41.2ng/L）、氯贝酸（1.2~3.3ng/L）、卡马咪嗪（1.3~6.7ng/L）、二甲硝咪唑（6.9~14.7ng/L）。由于自来水中检测到药品水平及阳性频率均高，长江中下游地区城市和广州被视为受药品污染的重点区域。在检测到的17种药品中，13种为极低风险水平，但4种药品（二甲硝咪唑、甲砜霉素、磺胺二甲基嘧啶和克拉霉素）至少在一个生命阶段的RQ≥0.01，尤其是婴幼儿和儿童阶段，应被视为管理的高度优先级。本文提出了一个基于指标的监测框架，为中国的药品来源识别、水处理效果及水安全管理提供信息。［结论］中国的自来水是人体药品暴露另外的一个路径，特别是二甲硝咪唑，尽管基于当前的毒性数据，它对人体健康是低风险的。药品检测和监测建议框架可用于在中国和其他地方的水源保护和风险管理。[8][10]生病毒灵致变态反应1例金梅花金莲姬和龙市第二人民医院病例介绍患者女，34岁．目感冒自服病毒灵0Zg，伤风胶囊1片，约半小时后出现眼瞳及面部肿胀感，头皮瘙痒，皮肤上起大小不等、略高于皮肤表面的伴有明显瘙痒的皮疹，当日未引起注意。次日单口服病毒灵0.2g，又出现眼睑及面部肿胀感，头皮瘙痒、皮疹经停服病毒灵，肌注扑尔敏lOmg．静推葡萄糖酸钙1.0等抗过敏治疗后．上述症状及体征消失。隔日固感冒未愈．又服病毒灵0.2g，又出现同样的症状及体征。停用病毒灵,结合抗过敏治疗后上述症状及体征消失。d天后患者感冒痊禽，试验性口服病毒灵0.2g，又出现相同的症状及体征.患者既往无药物及食物过敏史，此次先后共4次服用病毒灵后出现眼险及面部肿胀感,头皮瘙痒,皮疹,等明显变态反应,停眼病毒灵．结台抗过敏治疗后得以控制。病毒灵片主要用于流感、流行腮腺炎,水痘、癌疹、扁平疣等。其不良反应个别病人可有出汗、食欲不振等，没有上述所提的头皮瘙痒、眼睑及面部肿胀感，全身皮疹伴瘙痒等变态反应。该例变态反应是否由个体差异引起，有待进一步观察与探讨。本药在基层医院尤其在小儿科较常用，应用本药时注意观察患者病情。及时给予治疗，防止因此所造成的不良后果态风险评估。[10]3.2生态风险评估列表出不同动物、植物的毒理性数据，将其中与生态环境有关资料以及不同标准进行建立表格归纳：（1）病毒灵毒性数据库盐酸吗啉胍Title:MoroxydineCASRegistryNumber:3731-59-7CASName:N-(Aminoiminomethyl)-4-morpholinecarboximidamideAdditionalNames:4-morpholinecarboximidoylguanidine;N1,N1-anhydrobis(b-hydroxyethyl)biguanide;abitilguanide;abitylguanide;ABOBTrademarks:Virusmin(Sumitomo)MolecularFormula:C6H13N5OMolecularWeight:171.20PercentComposition:C42.09%,H7.65%,N40.91%,O9.35%LiteratureReferences:Prepn:GB776176(1957toABKabi).Proposedasinfluenzasuppressant:Melander,Antibiot.Chemother.10,39(1960).DerivativeType:HydrochlorideCASRegistryNumber:3160-91-6Trademarks:Flumidin(Kabi);Virustat(Delagrange)MolecularFormula:C6H13N5O.HClMolecularWeight:207.66PercentComposition:C34.70%,H6.80%,N33.73%,O7.70%,Cl17.07%Properties:Crystals.Therap-Cat:Antiviral.Keywords:Antiviral.[7]PPCPs的物化特性及其对环境介质的影响（1）PPCPs的物化特性PPCPs分子通常有很多官能团，例如羧基、醛基和氨基等，这使得PPCPs组分和固体物质的结合能力及其自身的降解行为依赖于pH或其他的同相基质组分。例如，PPCPs组分在固相表面的吸附和物化处理过程中的转化取决于其亲脂性或酸性。另外，PPCPs组分的主要特征是没有共性结构。而激素和活性类固醇没有特异性。对所有的生命有机体可产生生物效应。它们以较低浓度存在于环境中，但即便是在低于ng／I。浓度级也会产生内分泌效应，并且这些物质在一般的环境条件下具有较强的持久性．能稳定地吸附在微小颗粒的表面且有较高的生物累积潜能。（2）对环境介质的影响PPCPs在生态系统中具有较强的持久性、生物活性、生物累积性和缓慢，{三物降解性的特点。使其长期暴露于人体和水生、陆生生物体，给人类健康和生态环境带来潜在的危险。而且越来越多的证据表明，残留在环境介质中的PPCPs正在以各种方式影响着环境中的非目标生物体，例如高等生物的性别比、地球生物化学循环的局部变化过程、植物生长的渐进改性、昆虫蜕皮或幼仔孵化的失败发生概率、各种畸形生命体在解剖过程中呈现出的生理结构等¨j。1．2．1PPCPs在地表水中町能存在的不利影响近年来，1,2ttg／I，浓度级存在的致内分泌紊乱的化合物(如激素)对水生生物产生的严重雌性化或雄性化的影响。受到了公众和环境研究者的关注。并发现具有特殊生物影响的其他药物同样对环境具有危害性。文献E43报道在环境条件下，雌激素效应和肾脏变化分别与避孕药物(17-a乙炔雌二醇)和消炎药(二氯苯二磺酰胺)有关。OAKS等∞1强调兽医使用二氯苯二磺酰胺的残留物引起了兀鹰肾脏功能的衰退，最终导致巴基斯坦兀鹰数量急剧下降(>95％)。1．2．2PPCPs暴露于地下水和饮用水的潜在影响现代化的污水处理厂不能充分去除PPCPs和其他极性的新型污染物，直接排放进入受纳水体。结果可能通过间接町饮用水的回用、城市污水处理厂的排放，导致这些化学物质暴露于环境并最终存在于饮用水中。尽管到目前为止，没有确定其在饮用水的毒性风险。但由于潜在风险的多样性，地下水和饮用水的PPCPs污染必须避免。（3）PPCPs受沉积物、悬浮物和消化污泥吸附的潜在影响PPCPs组分如氟喹诺酮类和其他有机微污染物都显示出较强的吸附性能“]。在废水处理中，吸附性强的化合物通常是通过累积在污泥上而从水相中达到较大程度地去除。因此，这些化合物由于具有较高的污泥／水分配系数和较强的持久性而进入消化污泥。如果消化污泥用作肥料施于农田，这些化合物会迁移到陆地上。在土壤的表层累积，经雨水冲刷进入地表水。持久性的PPCPs组分如累积在悬浮物或沉积物上，则会长期暴露在河流、湖泊，甚至是大水淹没的土地中，给整个生态系统带来潜在危害。（4）PPCPs在食物链中的生物富集某些PPCPs(如多环麝香)由于具有较强的亲脂性，会累积在鱼类或其他生物体中，此过程成为PPCPs在食物链中富集的源头。并且极性的药物如二氯苯二磺酰胺也被报道累积在彩虹鳟鱼的胆汁和肝脏中，生物浓缩系数(指有机物在生物体某器官内的浓度与水中该浓度之比)高达2700。这表明PPCPs在生物体中的富集具有普遍性。[11]4病毒灵及抗性基因控制原理研究水环境中药物去除机理4.1污泥吸附污泥吸附是城市污水处理厂很重要的去除污染物的手段。吸附系数Kd用于描述一种物质的固相液相分离特征。Golet等人测定在中性条件下二级污泥中的环丙沙星和诺氟沙星吸附常数分别是26L每克悬浮物（L/gSS）和37L每克悬浮物（L/gSS），是初级污泥的10倍；Ternes等人测定吐纳麝香（tonalide），佳乐麝香（galaxolide）等在初级污泥中的去除率分别是5.3L每克悬浮物（L/gSS）和4.92L每克悬浮物（L/gSS）L比二级污泥中高出两倍还多。污泥对药物污染的吸附主要包括亲脂性吸附和静电引作力用。由于环丙沙星(Ciprofloxacin)具有很强的极性，中性条件下带有正电荷，因此极易与带负电的微生物表面发生静电吸附。而吐纳麝香（AHTN），佳乐麝香（HHCB）等香料属于亲脂性有机物，与初级污泥中大量的脂肪类物质就会发生较强的疏水性吸附，在初级污泥中的去除率较高。因此可以假定在初级污泥中起主要作用的是亲脂性吸附，而二级污泥中主要是静电引力作用。此外，在污水处理中当Kd≦0.3时，吸附作用可忽略，因此大多数的药物如双氯芬酸（diclofenac），氯贝酸（clofibricacid），布洛芬（ibuprofen）等依靠吸附作用都不能去除。4.2生物降解生物降解可以使有些药物降解产生各种活性成分从而达到去除目的。Joss等利用一级降解动力学对药物的生物降解研究发现，反应速率常数Kbiol越大，去除效率越高，且当Kbiol＜0.1L·g/(SS·d)时，去除率＜20%，当Kbiol＞0.1L·g/(SS·d)时，去除率＞90%。影响Kbiol的因素有：污泥的生化多功能性（例如污泥泥龄的影响），混合基质的存在，以及污泥中的惰性物质比例。Clara等人研究表明，随着污泥年龄的增加可以提高活性污泥的生化多功能性，各种化合物的生物降解随之加快：当污泥泥龄在10~15d时，大部分的化合物被生物转化或降解，而4d的泥龄几乎看不到PPCPS的生物降解。同时Joss等和Zabczynski等的研究表明电子受体的存在使雌激素，对17β-雌二醇（17β-Estradiol）的去除研究表明温度对反应速率常数Kbiol有一定的影响，温度高时反应速率也大；一般污水厂水温季节变化为10℃，对反应速率常数Kbiol最大影响因子为2.4。由PPCPs的多样性及复杂性，现有的研究表明不同药物由于其本身理化性质、所处环境及温度等的不同，其降解速度也不同，还需对其进行进一步的研究。4.3氧化作用传统氧化药物主要有臭氧和氯。无论是直接与臭氧分子氧化还是通过与臭氧分解的·OH根离子发生反应，臭氧化对于氧化作用的药物去除非常有效。Ternes等人对市政污水处理厂生物处理后出水进行了臭氧氧化研究，发现当投加剂量达到10mg/L时，大部分PPCPs的浓度都在检测线以下，双氯酚及佳乐麝香等的去除率超过了93%。而实验表明氯对某些药物如17α-乙炔雌二醇、磺胺甲恶唑等具有较强的去除效果。臭氧和氯氧化虽然能够去除部分药物污染，但仍然存在氧化能力不强，选择性高以及氧化产物的毒性等问题。当产生的羟基自由基[·OH]具有强氧化能力，可与水环境中的污染有机物发生普遍的氧化反应时被称作高级氧化技术，主要包括芬顿氧化、O3/H2O2、U－VA/H2O2、UVA/TiO2、光催化氧化等。不同组合的高级氧化技术对药物的去除及矿化能力有较大的区别,Buffle等认为无机产物的形成会加速[·OH]的产生，因此与之相应的PPCPS去除率也会增加。Esplugas发现O3/UVA/TiO2相对O3/TiO2、O3/UVA、O2/TiO2/U－VA对新诺明具有更高的去除率及旷化率,去毒效果明显[18]。芬顿氧化实验则表明pH等于3时氧化反应对PPCPS的去除效果较好，并不适用于常见的污水处理厂中性条件药物的去除。4.4活性炭吸附活性炭吸附广泛用于有机微污染物如农药、气味及其化合物的去除。而无论是粒状活性炭（GAC）还是粉状活性炭（PAC）对PPCPS都具有一定的去除效果，且相比而言粉状活性炭效果更好，其使用剂量根据不同化合物的去除目标不同而变化。相关研究表明从去离子水的等温吸附线可将药物化合物大致分为两类：卡巴咪嗪和安定这类KOW值大于2（logKOW分别2.45和2.82）的中性化合物很容易被吸附（浓度小于0.2ppm的活性炭吸附时去除率为99%），而另一类如布洛芬、罗红霉素在pH=7~8时为带电化合物或磺胺甲恶唑和碘普罗胺这类低KOw值（（logKOW分别是0.89和-2.1）药物对活性炭吸附表现出顽强的抗性。4.5膜处理膜处理技术是新型的水处理技术,主要包括微滤（MF）、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO)。其中微滤和超滤由于孔径较大，药物去除效果差。且对超滤膜生物反应器的研究表明，超滤膜本身不能有效截留PPCPs分子，PPCPs的去除主要依靠污泥的吸附和微生物降解[13,20]作用。而纳滤膜和反渗透膜均为致密不对称膜，在进行分子筛析时能将微污染物滞留，对药物去除效率高，但因膜的物化性质不同存在差异。由以上分析可知，传统水处理方法只能有选择性地去除一部分PPCPs，且去除效果和反应副产物不尽相同，为了达到较好的处理效果，人们还需要对这些方法以及它们的实际工程应用进行深入的研究。[12]5控制原理研究⑫在人们