药品和个人护理用品(PPCPs的概念最早是在1999年由Daughton和Ternes提出的，这是一种新型环境污染物，其种类繁杂，主要包括2大类:一类为药物(包括消炎止痛药、各类抗生素、降压药、避孕药、催眠药、减肥药和杀菌剂等)，另外一类是个人护理用品(包括香料、人工合成察香、化妆品、洗发水、发胶和染发剂等。在过去的儿十年里，PPCPs越来越广泛的应用在日常生活中，成为了人类生活的必需品，其生产和消费量十分巨大，但是人们却常‘常忽视其对环境安全的影响。PPCPs生物活性强、化学性质活泼目_挥发性低，再加上不经过任何特殊性的处理，导致该污染物通过污水厂排水和垃圾渗滤液等持续释放到水环境中。Nelson ED等研究者表示，随着PPCPs的持续积累，近儿年很多国家在生活污水、土壤、甚至在生活饮用水中检测到mg/L ^- },g/L微量水平的PPCPs，这将给地下水带来可以预见的污染风险。

国内外等研究人员在不同环境下检出的PPCPs，主要集中在高度城市化的地区，这些区域成为调查PPCPs污染因了和空问分布的重要场所。Morales等人在西班牙带有禽畜粪便的养殖场土壤中检测到质量分数分别为9.8 mg/kg和5.8 mg/kg的诺氟沙星和环丙沙星; Ajit等人在德国土壤中检测到质量分数450^-900 },g/kg的四环素类抗生素，并相继在奥地利、英国、意大利、瑞士和荷兰等国家的水体及土壤中检测到80多种PPCPs 。

近儿年，PPCPs在中国同样引起广泛的关注。ZENG等人在广东6家污水处理厂污泥中检测到质量分数分别为5.416^-21.21,0.715^-6.195,0.599^-2.870 mg/kg的佳乐察香、吐纳察香、开司米酮<<};李彦文等人在广州、深圳畜牧业土壤中检测到质量分数分别为242.6 },g/kg的四环素类抗生素、33.3 },g/kg的磺胺类抗生素[7];同样，田艺心等人在北京某污水处理厂脱水污泥中检测到质量分数分别为201一226,65^-130 mg/kg的佳乐察香和吐纳察香。诸如此类频繁被曝出的PPCPs污染物事件，引起了人们的对PPCPs环境污染现状的高度关注。

尽管对PPCPs的基础理论研究已经经过十儿年的发展，但就目前而言国内外对PPCPs研究认知水平仍处在初级阶段。EVGENIDOU等人通过对PPCPs近十年的研究成果总结发现，国内外学者针对PPCPs的研究主要集中在3个方面:环境中的分类、行为与归趋及毒理学分析。而目前关于PPCPs减量化的研究较少， PPCPs中包含的化合物类别广泛，结构复杂，因此有必要对其吸附及降解机理展开研究。本文通过总结PPCPs在各类环境中的行为及归趋，叙述了PPCPs的吸附与降解机理，分析了生物和非生物系统在减量化过程中的影响，并尝试从吸附和降解机理上分析影响减量化的原因，寻求生物和非生物系统在减量化过程中分别存在的优势及缺陷，以期为研究PPCPs衍生物及新型吸附材料提供新的思路和有效的参考。

1  PPCPs的环境归趋

1.1水生环境中

近年来，PPCPs的含量日益增加，众多研究者都将PPCPs作为主要研究对象，尤其在水生环境(河流、湖泊、沟渠、地表水及地下水等)中。水生环境中的PPCPs最初来源是人类使用的药品，多种PPCPs的混合物被释放进入地表水、地层水和海岸水，排放源分散。ORT等人研究发现，排放源大多是废水处理厂、地下污水管道、药品生产设备以及大型养殖厂，甚至大部分PPCPs能够通过水生环境传播到远离源头的地方，并目_这样的暴露可能是持续性的。

据KURODA等报道，在日本常有污水泄漏污染地下水事件发生。 OSENBRUC等人发现，在德国和西班牙，同样也有城市河水渗透，下水管道泄漏和城市雨水径流等事件发生，这些都是导致PPCPs微量存在于水生环境中的主要原因。

根据KOLPIN等研究者大量研究数据表明，全世界的水生环境中抗生素的含量大约在同一个水平C TY1g}L ^' N}g}L级)，不易检测及去除。例如传统污水处理厂，其设计的主要目的是去除简单温和生物能降解的混合污水，对污水含有的PPCPS去除效果甚微。而PPCPS的长期积累所带来的影响，主要针对污水处理过程中参与脱硝脱氮的微生物，KONG等人进行了研究，发现部分微生物改变了特性，包括微生物群落的多样性和均匀性，以及脱硝脱氮过程中的氮循环，给水生环境带来一定的影响。这些作用在水生及陆地环境中的微生物所产生的生态毒性的影响日益增加。

根据研究资料，KINNEY等人表明虽然水生环境中存在的是微量级PPCPs，所产生的循环效应影响却是长久的[is-y。在水生环境中，PPCPS所带来循环效应影响可通过水蚤、水藻、水生植物以及细菌相关的毒理学研究来证实，继而针对PPCP生态风险评估是今后可发展的方向。

1.2土壤环境中

尽管最初对PPCPs的研究重点大多集中在水生环境领域，但是其在土壤中的归趋正逐渐成为新的趋势。宋存义等人在PPCPs对土壤环境影响研究中发现，PPCPs进入环境后，最易与土壤等有机介质产生吸附作用;周海东等人对土壤中PPCPS的减量化研究发现，土壤对PPCPS的分解速率相比水生环境中的分解速率低很多，这表明PPCPS在土壤环境中存留时问更长，化学状态更稳定。HAMSCHER等人对粪源四环素类抗生素在土壤环境中浓度变化研究实验得知，该抗生素在土壤中存放，其含量始终保持在初始值。桑文静等人对察香类抗生素的研究表明，该类抗生素具有较强的亲脂性，易吸附于土壤环境，可长期在土壤中残留}zy

由以上大量研究结论总结得出，PPCPS在土壤环境中，具备污染源分散、分解速度缓慢、残留时问长久、化学性质稳定等归趋特点。由于土壤环境中生物链的毒性呈现逐级蓄积、逐级传播的特点，因此微量的PPCPS很可能会对土壤环境产生一系列循环生态污染过程，最终对土壤环境下的生态系统带来一定的危害。

2减量化机理

目前，国内外关于研究PPCPs的减量化机理仍然处于初级探索阶段。Sonia Sua' rez等人研究表明，在环境中PPCPs减量化过程主要包括吸附及降解2个部分。大量的实验研究表明，PPCPS的吸附过程往往是由于吸附材料或者微生物的作用，将PPCPS向固相(土壤或者填料介质)表面富集;而降解是白然条件和环境中微生物共同作用的结果。深入研究减量化机理，从吸附剂、吸附质角度出发，是探索每种PPCPS高效减量化的重要途径。

2.1吸附机理

PPCPs中包括的化合物类别广泛，因此吸附机理很难预测o KINNEY在吸附的研究中发现，吸附行为往往是分了与特定的官能团相互作用的结果，并目_这一结果易受pH,温度及光照等因素的影响[ys}PPCPs吸附的本质是PPCPs向固相(土壤或者填料介质)表面富集的动态过程。根据不同PPCPs表面富集作用力的不同，吸附分为表面吸附过程和在有机质中的分配过程，表面吸附以化学键力或引力作用为主要形式，主要理论包括：电了供体一受体(7T--rr EDA)理论、氢键理论、静电作用和疏水作用等。

刘桂芳等人根据表面吸附理论对碳材料活性炭和碳纳米管对PPCPs的吸附进行了总结，表明活性炭吸附PPCPs主要基于}rr-}rr EDA作用、静电作用和氢键作用等机理，并目_吸附过程易受到活性炭投量、颗粒尺寸、接触时问、目标物含量、pH、阴离了、阳离了和溶液温度等影响。而分配过程主要与PPCPS的溶解度相关，是一种非竞争性、线性吸附[}zs}

此外PPCPS的吸附机制还存在其他方面的影响因素，CHOI等人就提出了以下儿种吸附机制:1}分了从液相进入其他相分中。这个过程主要涉及到吸附质的脂肪和芳香基团，微生物细胞膜的亲脂性和污泥的脂分含量之问的相互作用关系。2)在吸附作用中吸附质的疏水性起决定作用，疏水性可以用辛醇一水的分配系数(K},)体现。PPCPs的Kaw越高，有机物疏水性越强，吸附剂吸附PPCPs的效果越好。吸附质带电基团和微生物弱电性表面之问的相互作用有关。这与液相中吸附质的电解性能和溶解性能有关，可用电离常数(Ka)所表示。

2.2降解机理

环境中的PPCPs降解的方式分为两种，分别为非生物降解及生物降解。这2种方式对PPCPs等物质共同产生降解作用。根据研究表明，非生物降解去除率为总去除率的30%^'S0%，而生物降解为总降解效果的50%^'70% o

2.2.1非车物降解

非生物降解现象普遍存在于PPCPs的白然降解中，一般包括水解、光解和热解等儿种形式。部分PPCPs化学结构的不稳定性，容易水解，其中主要的影响因素是pH,温度、时问及曝气量等。LINDBERG等人研究发现温度对阿莫西林降解有明显的影响，在一定的条件下，随着水的碱性越大，温度越高，水解的速度也越大。光解是PPCPS等有机物在环境中的另一种重要的非生物降解方式，其中光照强度、吸附质的分了结构、温度,pH是影响PPCPs物质光解程度和光解速率的主要因素。光解性强的抗生素主要有磺胺类、四环素类等，匡光伟等人对鸡粪中的金霉素光解条件进行研究，发现在白然光照条件下的金霉素降解程度可以达到90%以上，而在避光条件下保存15d，其降解程度还不到10% ;哇诺酮类抗生素有较强的紫外光降解性能，土壤中混合物中伊维菌素在夏季半衰期7-14 d，冬季半衰期变为91 }-217 d，降解速率明显放缓。

2.2.2车物降解

尽管多数PPCPs等有机物在白然降解过程中有较好的非生物降解效率，但是PPCPs常‘常处于比较复杂的环境中，例如在水生环境中，经过水解产生水解产物，与被水解的有机物分了结构相似，相反增加了水体中类似有机物的含量。同样，PPCPS在土壤或者固体介质吸附中，不易被光照射到、温度不易升高，甚至会产生衍生物等一系列问题，PPCPs非生物实际降解率远远低于理论值，这就决定了非生物降解方式不能成为主要的降解途径。

微生物的出现，为PPCPS在白然环境中的降解提供了新的思路和方法，生物降解也成为一种新型的降解方式。但是在环境中部分PPCPS等有机物在有氧条件下很难被生物降解，或者PPCPS的含量过低将会使得微生物营养贫乏导致降解率降低，这是PPCPS减量化过程中需要解决的问题之一。

HUANG等人认为国际水污染控制协会推出的ASM2模型作为PPCPs的生物降解模型可以更好的研究活性污泥对PPCPS的生物降解机理。通常PPCPS是一些较复杂的大分了有机物质，因此必须在微生物参与下，经过水解代谢将其转化为易生物降解的小分了有机物，才能被活性污泥微生物利用。赖后伟等人在对阿莫西林的研究中发现，尽管阿莫西林不是一种大分了聚合物质，但是由于其对微生物有害无法直接被微生物利用，因此仍然需要经过水解酶的参与，将其分解为易生物利用的有机物质，才能被微生物所降解。因此微生物参与下的水解作用是阿莫西林生物代谢降解的限制步骤。

3 减量化研究分析

3.1 生物系统的影响

3.1.1水车动植物

水生动植物系统处理传统污染物(包括TSS,BODS,氮、磷、重金属和微生物污染物)拥有一个长期目_稳定的历史，并目_在人工湿地、人工浮岛等工艺方面的研究具有较为成熟的成果。然而，关于水生动植物系统对PPCPs减量化的研究仍然处于初级阶段，对于去除率、吸附性能、植物提取和生物降解等减量化过程的研究是少之又少。

水生动植物是生态治理的核心，循环型水生动植物系统是根据仿生学理论所构建的完善食物链体系，提高污水水体的白净能力。其中水生动植物系统中两个主要成员分别为水生动物和水生植物。水生动物在整个水生动植物系统中一直扮演着消费者的角色，被微量PPCPs富集的细菌、藻类、浮游生物是水生动物主要能量来源，比如鱼、虾等水生态动物经过体内分解消化会将含有微量PPCPs的代谢物排入环境中，这些粪便也是是水生植物和多种细菌微生物的重要养料，同时水生动物体内会残存部分PPCPs物质，使得环境中游离性PPCPs逐级减量。水生植物系统中，主要通过植物吸附、植物修复、植物提取和累积等过程去除PPCPs，降低环境中的PPCPs含量，例如人工湿地和人工浮床，经常被选作PPCPs的二级处理工艺，水生植物系统的存在，使得PPCPS能够被高效的去除。水生植物作为生态系统中的生产者，是生态系统稳定运行的关键。水生植物在污染水体中生长，根茎部位能够吸收和分解湿地或者河床底泥中的PPCPS等长期累积的有害物质，但是水生植物持续暴露于PPCPS下，产生的PPCPS高度富集，对水生植物毒性和水环境面临的风险是长期并目_难以预测的。因此水生动植物系统对PPCPs的去除是一个多样化、复杂的物化和生物降解过程。

3.1.2微车物

微生物对环境中微量级PPCPs去除效果较好。周雪匕等研究表明，在污水的初级处理(混凝沉淀、气浮)中，只有察香类去除率可达到30%^'50%。然而，微生物对PPCPs的去除率可以达到35%一75%，主要是因为生物膜或者剩余活性污泥中的微生物具有转化和吸附作用。然而VERLICCHI P等研究者表示，在微生物对PPCPs的去除过程中，其降解效率会受到HRT, SRT, k系数(生物)、温度(在冬天及寒冷季节时期，产生低效率的温度)、氧化还原条件(在厌氧、好氧条件下不同的去除效率)以及pH条件等因素的影响。

活性污泥是去除PPCPs的最主要的工艺，泥龄也是重要的影响因素，当泥龄>10 d时，减量化效果最佳。JOSS等人表明，在脱氮的生物处理工艺中，PPCPs往往有很好的去除效果，可达到50%^'70%}40}0去除PPCPs的相关微生物需要在特定的条件下进行培养及驯化，才能提高对PPCPs的去除。经过长期逐步积累，可以在载体或者污泥底泥中驯化出能够降解PPCPs的相关性微生物群落，并目_随着PPCPs的积累含量加大，微生物群落呈现递增趋势，去除率也逐步增加。

根据研究表明，PPCPs经过微生物吸附或者降解后会产生代谢产物、共轨及降解产物和衍生物等。这些代谢产物中大部分通过废水持续释放到水生或者土壤环境中，还有一小部分在传输途中发生转化，被微生物分解代谢。然而对这些转化产物的毒性及特性的研究比较医乏，是今后研究的方向。

3.2非生物系统的影响

非生物系统在降解PPCPs等有机物过程中同样起到了重要的作用，其主要方式包括水解、光解、热解等。HOU等人对非生物系统降解过程研究发现，阿莫西林在水中随着温度的升高，降解率逐渐增大，在37℃时，去除率达到70%，水解及温度会使PPCPS中的化学键断裂，破坏PPCPS的分了结构，从而起到降解作用。

在水生系统中，光解法是被看作最重要的减量化方法之一，季节、光强度、水深都会对去除率产生影响。另外，PPCPS在水中的吸光度也会对其降解程度产生影响。LLORENS等人对水平潜流湿地的工艺中双氯芬酸和酮洛芬去除率的相关因素进行研究，结果表明，较高的HRT和光照度大的水体去除率明显较高。目前，关于PPCPs减量化非生物系统影响因素的研究较少，也是未来PPCPs减量化领域研究的方向之一。

4结语与展望

近儿年，在PPCPs的相关研究中，研究者们在不同的地域对整体连续的污染点源进行监测，主要包括环境中的PPCPs的分类、含量、外界条件以及变化趋势，这些都为环境中的分类、行为与归趋及毒理学分析提供了重要的基础数据。然而，随着对PPCPs的逐步深入探究，研究者们发现PPCPs的去除是长久稳固目_毒性循环的复杂性问题，一是对污水处理厂等类似的工艺设施带来未知的风险;二是对各类环境带来循环性的毒性;三是对人类生活产生了不可避免的威胁。因此，深入研究PPCPs的减量化尤为重要。

目前，有关PPCPs的研究主要将重点集中在其环境行为、对环境的影响以及影响因素分析等方面。而针对排放源的收集、迁移过程中的减量化、吸附降解过程中的减量化等问题缺乏更深入的研究。通过大量关于PPCPs减量化的文献发现，未来的研究方向应该着重考虑儿方面:1) Di Zhang提出的新型纳米材料在PPCPs吸附中的应用;2) Wang等人提出建立针对去除PPCPs的污水处理厂；3）对降解PPCPs的微生物以及此类微生物的代谢产物研究;4 ) PPCPs降解后断裂的化学键、共轨及衍生物的化学结构和毒理学等的相关性研究。总之，如何利用外界环境条件及培养去除率高的相关性微生物来提高降解率，这些都是未来PPCPs减量化研究中需要重点考虑的方面。

PPCPs减量化是一个复杂冗长的过程，不应仅仅单纯的针对环境中客观存在的因素及微生物的吸附降解过程，而是未来建立专门的处理工艺及培养相关的水生动植物、微生物，这是发展的必然趋势;同时，巫需建立起PPCPs对各类环境的评估模式，对PPCPs及其转化产物做毒性生态风险评价，合理利用其吸附性能的同时，开发出针对PPCPs吸附型纳米材料是未来研究的方向。