南非淡水与废水中新兴污染物的时空变异性与分布

日常用水中的隐形化学物

当你倒一杯自来水或俯瞰水库与河流时，很容易把水想象成天然洁净的。然而现代生活留下了肉眼看不见的化学指纹。本研究着眼于这些几乎不可见的痕迹——来自药物、化妆品、农药，甚至街头毒品——在南非比勒陀利亚及周边淡水与废水中的分布与变化。研究结果不仅揭示了污染，还提供了关于公共健康、药物使用及水处理缺口的线索，这些问题在全球南方的社区中至关重要。

留在水中的日常产品

研究者关注一类被称为“新兴关注污染物”的物质——这些化学品近年来才受到重视，因为它们以极低浓度出现在环境中，但仍可能危害野生生物或人类。它们包括止痛药、抗生素、来自咖啡和茶的咖啡因、用于治疗HIV的抗逆转录病毒药物、农药以及个人护理产品成分。许多此类化学物质会通过人体与家庭排水排出，或从农田与街道冲刷进入水体，并穿透传统的水处理系统——这些系统原本并未设计用于去除此类物质。

从厕所到自来水的踪迹追踪

为了解这些污染物在哪里何时出现，团队在同一流域采样了三类水体：供饮用水厂取水的水库水、位于水库下游的河流水，以及两座市政污水处理厂的处理出水。他们对水库中的21种化学物按月追踪了近一年的变化，并在一次实地调查中对河流水和污水处理厂进行了快照式测量。灵敏的实验室仪器使他们能够检测到以每升十亿分之一克计的浓度——相当于在一个奥林匹克游泳池里的一撮盐——同时也确保测量的准确性与可重复性。

在河流、水库与管道中发现的情况

结果令人警醒。在水库中检测出21种化学物中的19种，且浓度常常随着月份与季节剧烈波动。最强烈的信号来自抗逆转录病毒药物，尤其是用于HIV治疗的依非韦伦和恩曲他滨。这些药物在水库水中的浓度达数百到数千纳克每升，在河流与污水出水中甚至更高。止痛药如对乙酰氨基酚以及常见兴奋剂咖啡因也大量出现，尤其在河流水中，对乙酰氨基酚峰值超过三千纳克每升，而咖啡因远高于水库水平。这类模式表明未经处理或处理不充分的污水与径流，将药物、农用化学品与日常用品直接带入地表水。

化学物如同社区健康的镜像

废水与自然水体中极高水平的HIV药物不仅标示出污染；它们也反映了南非持续存在的HIV/AIDS问题。两座处理厂的污水（服务附近社区并使用类似工艺）都含有数千纳克每升的依非韦伦与恩曲他滨，但在两厂之间存在显著差异。这提示了局部处理性能、处方习惯以及在街头毒品（如whoonga或nyaope）制备中可能滥用HIV药物的不同。通过解读这些化学信号，科学家可以在不进行问卷调查的情况下推断用药、药物滥用与农业行为模式——将水体变成社区生活的无声但有力的“报告者”。

对野生生物的风险与时间性的重要性

发现化学物只是故事的一部分；团队还评估了这些物质对鱼类、昆虫和其他水生生物可能造成的影响。基于既定毒性基准，他们计算了“风险商”，将测得浓度与被认为无害的水平进行比较。若干物质——依非韦伦、咖啡因、除草剂阿特拉津以及止痛药双氯芬酸——在某些地点达到了表明中到高风险的数值，尤其是在污水出水与河流中。同样重要的是，这些浓度随时间高度可变：一些化学物在旱季与雨季之间出现峰值，可能是初期降雨将陆地上累积的残留物冲入水道所致。这意味着一年一次的单次检测很容易错过最危险的时段。

对人类与政策的意义

简而言之，该研究表明一系列现代化学物正存在并在南非淡水中波动，即便在废水号称已被处理之后也是如此。尽管痕量浓度并不意味着自来水立即不安全，但它们显示出对河流、水库及其生物的长期压力，并突出当前处理系统与法规的盲点。作者主张需要更频繁的常规监测与升级的处理工艺——并配合更好的用药管理、农用化学品治理与违法药物政策——以控制这些无形污染物，这不仅适用于南非，也适用于全球南方的许多类似地区。

引用: Dikobe, P.I., Tekere, M., Masindi, V. et al. Spatial and temporal variability and distribution of emerging contaminants in South African freshwater and wastewater. Sci Rep 16, 8988 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-025-33703-2

关键词: 新兴污染物, 南非 水资源, 药物污染, 废水处理, 抗逆转录病毒药物