月芽藻、水蚤和魚類敏感性之比較

藻類、水蚤和魚類為三種水體環境之代表物種，也代表三個營養階層，因此完整的 環境風險評估需要包含這些物種之毒性數據。表 5.1.5 為本研究月芽藻和水蚤急毒性數 據以及文獻中斑馬魚急毒性數據。由於月芽藻之生物分類層級與細菌較接近，所以對抗 生素敏感性最高，水蚤次之，魚類敏感性最低。水蚤非抗生素的目標作用生物，但是 sulfamethoxazole 會使水蚤死亡，而在實驗中發現 flumequine 明顯抑制水蚤的游泳能力。

雖然抗生素對魚類沒有急毒性危害，然而從文獻數據可知，魚類慢毒性的 NOEC 會和急 毒性 LC50相差達 2 至 4 個級數（order）。其中，flumequine 除了治療人類泌尿道的感染，

也廣泛用於養殖漁業的魚病治療，所以對魚類的毒性極低。

表 5.1.5 月芽藻、水蚤以及斑馬魚 EC₅₀之比較

單位皆為 mg/L

a：Isidori et al. (2005) -：no data

5.2 抗生素之環境風險評估

依據歐洲藥物管理局（EMEA）訂定的評估流程，當藥物的預測環境濃度（PEC）

高於 0.01 μg/L 時，須進行初步風險評估。經過計算其預測無效應濃度（PNEC）後，以 PEC 和 PNEC 的比值，也就是風險商數（RQ），來代表此藥物對生態環境的潛在風險性。

在本研究中，為了考慮最壞的情況，以台灣河川中抗生素檢測出的最高濃度（MEC_max）

(林郁真, 2010)，取代 PEC，計算風險商數。lincomycin、sulfamethoxazole 和 flumequine 的 MECmax分別為 1.64、0.65 和 0.198 μg/L。因為濃度皆大於 0.01 μg/L，所以必須進行 初步環境風險評估。

Antibiotic

P. subcapitata

D. magna D. rerio

DO Yield Growth rate

Lincomycin 0.656 0.902 2.669 > 116 >1000^a Sulfamethoxazole 5.535 1.423 6.493 30.04 >1000^a

Flumequine 2.319 2.041 3.215 60.54 -

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PNEC 之計算是根據毒性數據和評估因子（AF）。評估因子的使用規範如表 5.2.1 所 示。以急毒性數據 EC₅₀或 LC₅₀計算 PNEC_acute的評估因子為 1000。從表 5.2.4 和表 5.2.5，

可以知道三個營養階層之物種，藻類對抗生素的敏感性最高，尤其是藍綠藻

（cyanobacteria）。在本研究中，分別以月芽藻和最敏感物種之 EC₅₀，計算 PNEC_acute； 在計算慢毒性 PNEC_chronic方面，因為包含三個物種的 NOEC，所以評估因子選用 10，同 樣以本研究之月芽藻以及最敏感的 NOEC 計算風險商數。

表 5.2.2 為以本研究之月芽藻 EC50計算的結果，試驗終點為產量。以 PNECacute計算 lincomycin 的 RQ 為 1.82，表示具有潛在風險，然而用 PNECchronic計算則是 0.138，不具 風險性。因此，進行風險評估時若只考慮急毒性數據，可能會高估 RQ，使用慢毒性數 據能提升評估的可信度。sulfamethoxazole 和 flumequine 的 MEC_max較低，因此計算得到 的 RQ 皆小於 1。

表 5.2.3 是以最敏感物種計算的結果。根據文獻的急毒性數據可知，月芽藻對 lincomycin 最敏感，另外兩個抗生素則是藍綠藻。在慢毒性數據方面，由於目前文獻沒 有 flumequine 對藍綠藻的 NOEC，因此用月芽藻代替，其餘是以藍綠藻去計算。結果發 現分別用急毒性和慢毒性數據評估之環境風險差異極大。以 PNECacute計算的 RQ 皆大於 1，尤其是 lincomycin 和 sulfamethoxazole，RQ 為 20.86 和 24.25。但是若根據 PNEC_chronic， 則只有 sulfamethoxazole 之 RQ 略高於 1，而 lincomycin 和 flumequine 沒有潛在風險。因 此三個抗生素中，只有 sulfamethoxazole 需要進行第二階段階層 B 的精確風險評估

（refined risk assessment）。在階層 B，加入新的參數計算精確 PEC，例如考慮懸浮固體 對藥物的吸附性。然後進行底泥生物或陸生動植物的毒性試驗，並計算 PNEC 來進一步 評估風險。因為此部分的相關文獻數據不足，所以本研究只討論初步的風險計算。

風險商數的可信度取決於 PNEC，其值和毒性數據以及評估因子有關。毒性試驗方 法若符合 Klimisch et al. (1997)提出的標準或是 OECD 制定的優良實驗室操作規範（Good laboratory practice, GLP），表示此毒性數據品質較佳，具有參考性。評估因子是用來反 映實驗室的毒性試驗結果和真實環境下的差異，由於我們是以極小的試驗生物數量去推 估整個群體毒性資料。當因子愈小代表對數據的信心程度愈高。從本研究結果可知，急 毒性數據使用 1000 會高估風險性，所以此因子仍不適用。對於慢毒性數據之評估因子 50 和 10，在歐盟制定的技術參考文件有詳細規範使用條件。其中，評估因子 10 必須涵 蓋三個階層物種之急慢毒性數據才可使用。由於數據品質屬於主觀判斷，許多研究計算 同一藥物的 PNEC 會產生極大的差異，因此必須藉由廣泛蒐集數據，並且確認是否採用

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標準方法，然後選擇合適的評估因子，才能提高 PNEC 的可信度。

人類使用的藥物，會經過污水處理廠不斷排放至水體環境，因此水中生物長期接觸 這些藥物，所以 EMEA 認為急毒性試驗不適合評估人用藥物的風險，故使用 NOEC 計 算 PNEC。另外，由於藍綠藻對抗生素的敏感性優於綠藻，EMEA 建議使用藍綠藻做為 評估抗生素毒性的試驗物種。

表 5.2.1 計算水體 PNEC 之評估因子(European Chemicals Bureau, 2003) Available data Assessment factor At least one short-term E(L)C50 from each of three tropic

levels (fish, Daphnia and algae) 1000 One long-term NOEC (either fish or Daphnia) 100 Two long-term NOECs from species representing two tropic

levels (fish and/or Daphnia and/or algae) 50 Long-term NOECs from at least three species (normally fish,

Daphnia and algae) representing three tropic levels 10

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表 5.2.2 以本研究月芽藻數據計算三個抗生素之 RQ

Antibiotic Lincomycin Sulfamethoxazole Flumequine

MEC_max (g/L) 1.64 0.65 0.198

PNEC_acute (g/L)

Algal EC₅₀ (g/L) 902 1423 2041

AF used 1000 1000 1000

PNEC_acute 0.902 1.423 2.041

PNEC_chronic (g/L)

Algal NOEC (g/L) 119 89 500

AF used 10 10 10

PNECchronic 11.9 8.9 50

Risk quotient (RQ)

MECmax/PNECacute 1.82 0.457 0.097

MECmax/PNECchronic 0.138 0.073 0.004

Lincomycin Sulfamethoxazole Flumequine 0.0

0.5 1.0 1.5 2.0

RQ

PNEC_acute PNEC_chronic

圖 5.2.1 以本研究月芽藻計算三個抗生素之 RQ

49

表 5.2.3 以最敏感物種數據計算三個抗生素之 RQ

Antibiotic Lincomycin Sulfamethoxazole Flumequine

MECmax (g/L) 1.64 0.65 0.198

PNECacute (g/L)

Most sensitive taxa Green algae Cyanobacteria Cyanobacteria

EC50 (g/L) 70 26.8 159

AF used 1000 1000 1000

PNEC_acute 0.07 0.0268 0.159

PNECchronic (g/L)

Most sensitive taxa Cyanobacteria Cyanobacteria Green algae

NOEC (g/L) 76 5.9 500

AF used 10 10 10

PNEC_chronic 7.6 0.59 50

Risk quotient (RQ)

MECmax/PNECacute 23.43 24.25 1.25

MECmax/PNECchronic 0.216 1.102 0.004

Lincomycin Sulfamethoxazole Flumequine 0

5 10 15 20 25

RQ

PNEC_acute PNEC

chronic

圖 5.2.2 以最敏感物種數據計算三個抗生素之 RQ

50

表 5.2.4 lincomycin、sulfamethoxazole 和 flumequine 的急毒性數據（EC₅₀或 LC₅₀） Compound Organism Species Exposure duration Endpoint E(L)C50

(mg/L) Reference Lincomycin Green algae

P. subcapitata

72 h Yield 0.07 Isidori et al. (2005)

Cyanobacteria

S. leopolensis

96 h Yield 0.195 Andreozzi et al. (2006) Green algae

P. subcapitata

72 h Yield 0.439 Kim et al. (2009) Green algae

P. subcapitata

48 h Yield 0.902 This study Green algae

P. subcapitata

96 h Yield 1.51 Andreozzi et al. (2006)

Crustacean

D. magna

24 h Immobilization 23.18 Isidori et al. (2005) Crustacean

D. magna

48 h Immobilization >116 This study Crustacean

D. magna

48 h Immobilization >382.5 Kim et al. (2012) Crustacean

D. magna

48 h Immobilization >500 Kim et al. (2010) Crustacean

D. magna

72 h Mortality 379.39 Dojmi di Delupis

et al. (1992) Fish

D. rerio

96 h Mortality >1000 Isidori et al. (2005) Sulfamethoxazole Cyanobacteria

S. leopolensis

96 h Yield 0.0268 Ferrari et al. (2004) Green algae

P. subcapitata

96 h Yield 0.146 Ferrari et al. (2004) Green algae

P. subcapitata

72 h Yield 0.52 Isidori et al. (2005) Green algae

P. subcapitata

72 h Yield 1.53 Eguchi et al. (2004) Green algae

P. subcapitata

48 h Yield 1.423 This study

Crustacean

D. magna

24 h Immobilization 25.20 Isidori et al. (2005) Crustacean

D. magna

48 h Immobilization 30.04 This study

51

Crustacean

D. magna

48 h Immobilization 123.1 Park and Choi (2008) Crustacean

D. magna

48 h Immobilization 189.2 Kim et al. (2007)

Fish

D. rerio

96 h Mortality >1000 Isidori et al. (2005) Fish

O. latipes

96 h Mortality 562.5 Kim et al. (2007) Flumequine Cyanobacteria

M. aeruginosa

7 d Growth rate 0.159 Lützhøft et al. (1999)

Cyanobacteria

M. aeruginosa

5 d Growth rate 1.96 Robinson et al. (2005) Green algae

P. subcapitata

96 h Yield 2.041 This study Green algae

P. subcapitata

96 h Yield 2.6 Zounková et al. (2011) Green algae

P. subcapitata

72 h Growth rate 3.327 This study Green algae

P. subcapitata

72 h Growth rate 5 Robinson et al.(2005) Green algae

P. subcapitata

72 h Growth rate 5 Lützhøft et al. (1999) Green algae

P. subcapitata

48 h Growth rate 9.3 Christensen et al. (2006)

Crustacean

D. magna

48 h Immobilization 59 Zounková et al. (2011) Crustacean

D. magna

48 h Immobilization 60.54 This study

52

表 5.2.5 lincomycin、sulfamethoxazole 和 flumequine 的慢毒性數據（NOEC）

Compound Organism Species Exposure duration Endpoint NOEC

( mg/L ) Reference Lincomycin Cyanobacteria

S. leopolensis

96 h Yield 0.078 Andreozzi et al. (2006)

Green algae

P. subcapitata

48 h Yield 0.119 This study Green algae

P. subcapitata

96 h Yield 0.156 Andreozzi et al. (2006)

Crustacean

D. magna

21 d Reproduction 5.72 Kim et al. (2012) Fish

O. latipes

30 d Survival 0.42 Kim et al. (2012) Sulfamethoxazole Cyanobacteria

S. leopolensis

96 h Yield 0.0059 Ferrari et al. (2004)

Green algae

P. subcapitata

96 h Yield 0.009 Ferrari et al. (2004) Green algae

P. subcapitata

48 h Yield 0.089 This study Green algae

P. subcapitata

96 h Yield 0.614 Eguchi et al. (2004)

Crustacean

C. dubia

7 d Reproduction 0.25 Ferrari et al. (2004) Fish embryo

D. rerio

10 d Mortality >8 Ferrari et al. (2004) Flumequine Green algae

P. subcapitata

96 h Yield <1.6 Zounková et al. (2011)

Green algae

P. subcapitata

48 h Yield 0.5 This study Crustacean

D. magna

21 d Reproduction <0.75 Zounková et al. (2011)

Fish

P. promelas

7 d Survival 10 Robinson et al. (2005)

在文檔中 三種人類常用抗生素之環境風險評估 (頁 55-63)