温泉旅游作为地表水中药物活性化合物（PhACs）来源：基于多证据方法的发生与生态风险评估

《Journal of Hazardous Materials Advances》：Spa tourism as a source of pharmaceutically active compounds in surface waters: a multi-evidence assessment of occurrence and environmental risk

　　

摘要：与旅游相关的活动日益被认为是水环境中药物活性化合物（PhACs）的来源；然而，温泉旅游及相关途径的贡献仍缺乏定量研究。本研究调查了受温泉和医疗旅游强烈影响的匈牙利Zala河流域中咖啡因（CAF）、卡马西平（CBZ）和双氯芬酸（DCF）的发生、时空变异性和生态风险。研究人员采用了一种多证据方法，结合了多年监测数据（2018、2024和2025年）、基于问卷的药物使用信息以及一个多参数质量平衡模型。结果显示，受温泉影响的河段呈现显著的空间变异性，基于预测无效应浓度（PNEC）和环境质量标准（EQS）的评估均表明，DCF持续主导生态风险。DCF浓度频繁超过风险阈值，并在选定站点与医疗治疗次数呈显著相关。问卷数据表明，约30%的访客使用了含DCF的药物，这支持了洗浴相关释放途径的解释。质量平衡模型进一步表明，在温泉水中观测到的DCF浓度可以合理地由洗浴者的直接输入（特别是通过局部涂抹）解释。总体而言，研究结果表明，温泉旅游可以成为地表水中药物污染的一个合理且局部相关的贡献者，尽管其作用应与其他来源（如市政废水和医疗设施）一同解释。监测数据、行为信息和机制模型的整合，为识别和表征水环境中与旅游相关的来源和途径提供了一个可转移的框架。

**论文解读：温泉旅游作为地表水中药物活性化合物（PhACs）的来源——基于多证据方法的发生与生态风险研究**

**1. 研究背景与问题**

药物活性化合物（PhACs）在水环境中的持续输入、持久性及其对水生生物的潜在不利影响，已成为日益严峻的环境问题。咖啡因（CAF）、卡马西平（CBZ）和双氯芬酸（DCF）是全球地表水中最常被检出的PhACs。尽管废水处理厂（WWTP）是已知的重要来源，但旅游相关活动，特别是温泉旅游，作为PhACs的潜在来源，其贡献程度和具体途径尚未得到充分量化。匈牙利Zala河流域是重要的温泉和医疗旅游区域，拥有多个大型温泉设施，这为评估温泉旅游对地表水药物污染的影响提供了独特的研究机会。然而，先前只有少数研究明确探讨了与温泉活动相关的PhAC污染及其环境意义。因此，开展这项研究是为了：(i) 调查受温泉和养生旅游影响的地表水中CAF、CBZ和DCF的时空分布；(ii) 评估相关的生态风险。研究人员假设，研究区域的PhAC浓度可能受到温泉相关活动的影响，尤其对于常用于治疗与温泉疗法相关的炎症和风湿性疾病的DCF。该论文发表在《Journal of Hazardous Materials Advances》。

**2. 研究主要关键技术方法**

研究人员为开展此项研究，主要采用了以下关键方法：
1. **多年度现场监测**：在2018年、2024年和2025年，于匈牙利Zala河流域的多个站点（包括河流、支流、温泉池水和天然热湖）进行水样采集，以获取PhACs的浓度数据。
2. **问卷调查**：在研究区域内的主要温泉设施（Hévíz和Kehidakustány）对访客进行问卷调查（n=407），收集关于CAF、CBZ和DCF的使用情况、用药方式（口服或局部涂抹）以及访问目的等信息。
3. **多参数质量平衡模型**：针对Hévíz天然热湖，构建了一个基于准稳态假设的质量平衡模型，用于量化泡浴者通过局部涂抹和口服途径对DCF的直接输入，并与实测浓度进行比较，以验证来源假设。

**3. 研究结果**

**3.1. 实测浓度及其分布**
* **3.1.1. 国际背景下的浓度比较**：本研究测得的CAF和CBZ浓度范围与国际报道值一致。但DCF的最大浓度（2530 ng L?1）比多数欧洲和亚洲河流的报告值高出约一个数量级，仅与印度Ganga河等高污染河流相当。这表明DCF浓度可能反映了温泉旅游与城市医疗基础设施的累积影响。
* **3.1.2. 2018年时空分布**：DCF的时空变异性最为显著，在10月浓度最高，且与医疗治疗次数在站点3和7*处呈强正相关（Pearson相关系数>0.8），表明健康导向的温泉旅游是DCF负荷的可能来源。在8月，DCF峰值出现在站点7*（一个受温泉旅游中心影响的支流）。在Kis-Balaton水保护系统（KBWPS）下游，所有PhACs浓度均显著下降，显示了其衰减作用。
* **3.1.3. 2024年和2025年空间分布**：CAF的最高浓度在温泉设施下游的站点9被检测到。CBZ的空间分布规律高度一致，最大值始终在站点2（城市区域），表明其与城市和医疗来源的长期关联。DCF在两个年份表现出不同的空间模式：2024年，在温泉设施附近的河段（站点8,9,10,3）浓度升高，显示了局部热点；2025年，峰值出现在站点2，显示出城市来源的主导性。站点12*（受Zalakaros地区影响的支流）在2024年检测到DCF的最高浓度（1199 ng L?1）。

**3.2. 生态风险评估（ERA）**
* **3.2.1. 基于PNEC的ERA**：基于预测无效应浓度（PNEC）的风险商（RQ）计算表明，CAF的风险仅在某些年份的特定月份呈偶发性高风险；CBZ的风险在所有站点和年份均处于低水平（RQ<0.1）；而DCF的风险最高，在约79%的样本中RQ>1，频繁指示高风险，尤其是在站点2、3、7*、10和12*。DCF被确定为研究区域内的主要潜在风险驱动因素。
* **3.2.2. 基于EQS的DCF评估**：基于环境质量标准（EQS）的风险商（RQ_EQS）评估显示，DCF浓度在大多站点和时间点均超过40 ng L?1的EQS阈值。站点2在2018、2024和2025年持续表现出高RQ_EQS_DCF值，是持久性DCF热点。新引入的温泉设施附近站点（8-9-10-12*）也频繁超标。相比之下，天然热湖（站点11*）的RQ值始终较低。KBWPS下游的站点5和6风险较低，显示了其缓解作用。
* **3.2.3. 对温泉影响地表水生态风险的启示**：DCF是生态风险的主要贡献者，尤其在受城市和温泉相关压力共同影响的区域。这些区域应成为针对性监测和风险管理的优先目标。RQ值应被视为筛选级别的指标，而非正式的监管合规度量。

**3.3. 温泉旅游与PhAC污染的关系**
通过对三个温泉设施的调查，发现DCF与泡浴活动的关联最强。在Kehidakustány的户外温泉池中，CAF和DCF浓度分别达到682 ng L?1和185 ng L?1，远高于Hévíz天然热湖（79 ng L?1和70 ng L?1）。这归因于天然热湖巨大的水体体积（127,950 m3）和快速的连续水流更新（约435 L s?1）。针对Hévíz的DCF质量平衡模型，在考虑局部涂抹和口服途径后，预测的准稳态浓度（16-94 ng L?1）与实测浓度（~70 ng L?1）吻合良好，支持了泡浴者直接输入是DCF重要来源的假设。该模型为可转移的筛选级评估工具。研究也承认了其局限性，包括未直接采样WWTP出水、2024和2025年数据为单次采样、多种污染源并存以及问卷数据的固有不确定性。

**3.4. 支持的理化参数**
2024和2025年测量的理化参数显示，靠近温泉设施的站点（11*和12*）水温显著更高，站点12*的电导率和总溶解固体（TDS）约为其他站点的三倍，表明矿化水和人为输入的影响。站点12*还检测到较高水平的游离氯，表明存在局部水处理实践。

**4. 结论讨论与翻译**

**讨论部分总结**：通过多证据方法，研究人员证实了温泉旅游相关活动是地表水中PhACs的局部重要贡献者。DCF是主要的生态风险驱动因子，其空间分布与洗浴设施紧密相关。CBZ主要来源于持久性城市源，而CAF则表现出偶发性和季节性的风险模式。天然热湖与人工温泉池水系统的对比，凸显了水文学条件（大水量、快速更新）对减轻污染的关键作用。质量平衡模型支持了直接洗浴输入（尤其是DCF的局部涂抹）是PhACs负荷的重要来源。因此，在温泉主导的区域，环境监测和管理策略应明确考虑洗浴相关的药物贡献。

**研究结论翻译**：这项研究表明，温泉和医疗旅游相关活动可能是地表水中PhACs的一个相关且局部重要的贡献者。在所研究的物质中，DCF始终是生态风险的主要驱动因素，在基于PNEC和EQS的评估框架下，均显示出与洗浴设施清晰的空间关联和高风险商值。相比之下，CBZ主要与持久性市政来源相关，而CAF则表现出偶发性和季节性调节的风险模式。总体而言，这些结果与温泉相关活动可能对研究区域的PhACs输入有贡献的假设一致，其中DCF与洗浴相关指标表现出最强且最一致的关联。在受温泉和废水影响排放的地表水中反复检测到PhACs残留，表明来自温泉浴场、泳池及相关城市基础设施的释放可能影响下游水生生态系统。对人工、半封闭式温泉系统与天然、持续更新的热湖的比较，揭示了水文学条件的关键作用。尽管访客数量众多，但天然热湖表现出显著较低的PhACs浓度和生态风险，突显了大体积和连续水交换的缓解效应。所应用的质量平衡方法进一步表明，直接洗浴相关的输入，特别是DCF的局部使用，可能对温泉环境中的PhACs负荷有贡献。这些发现共同强调了在温泉主导区域进行针对性环境监测的必要性，特别是在接收来自洗浴设施集中排放的地点。这些区域的风险评估和管理策略应明确考虑洗浴相关的药物贡献，以及常规的市政来源。