引言：农业环境中的新威胁
人类活动导致大量污染物持续释放到环境中，对本地生物多样性构成潜在风险。其中，新兴污染物（CECs）是一类日益受到关注的化学物质，包括药物（人/兽用）、杀菌剂、个人护理产品、表面活性剂、塑化剂以及全氟和多氟烷基物质（PFAS）。这些污染物对水生系统的危害已被广泛报道，但在陆地系统中的风险仍不明确。在农业系统中，施用处理过的污水污泥、动物粪便等肥料已被证实与CECs的广泛存在有关。例如，仅在英国，每年就有约9600万吨动物粪便、360万吨污泥和650万吨消化物被施用于土地。研究表明，污泥中可检出超过100种CECs，包括药物、农药、阻燃剂和工业化学品。某些化合物，如苯二氮䓬类药物、抗惊厥药、抗生素、镇痛药和非甾体抗炎药（NSAIDs），可在土壤中持续存在，并通过根系被农作物吸收，进而可能进入食物链，影响蜜蜂等授粉昆虫。
蜜蜂是重要的授粉昆虫，其健康对农业和生态系统至关重要。然而，化学污染物被认为是导致其数量下降的因素之一。传统残留分析通常只关注有限的几类污染物，如新烟碱类杀虫剂和兽用抗生素。而对于CECs，目前缺乏类似农药的明确风险评估框架。本研究旨在通过非靶向分析技术，评估来自英国可耕地农业景观蜂巢蜂蜜中的药物残留和其他CECs，以了解授粉昆虫在真实农业系统中对这些化学物质的暴露情况，为未来的毒理学风险研究奠定基础。
材料与方法：高精度筛查与分析
研究样本为2022年通过英国国家蜂蜜监测计划（NHMS）从19个蜂巢采集的蜂蜜。这些蜂巢位于距离蜂箱2公里范围内可耕地覆盖率超过70%的景观中。采样直接取自蜂巢储存巢脾，以避免在收获供人类食用时整个季节残留物的稀释。所有蜂蜜样品均由英国养蜂人自愿提供。
化学物质通过改良的QuEChERS方法从蜂蜜样品中提取。使用高分辨质谱（HR-MS）进行非靶向筛查，以识别蜂蜜样品中的化学指纹。质谱数据通过Compound Discoverer、m/zCloud、NORMAN SusDat数据库和ChemSpider进行处理和初步鉴定。每种化学物质被分配一个置信度等级（Level 1-4），等级越高表示鉴定结果越可靠。
为确保准确性，研究对一系列对照基质（包括空白、QuEChERS提取物、市售蜂蜜、葡萄糖和果糖）进行了严格比较，以消除假阳性。仅包含在对照样品中检测率低于40%的高置信度匹配物质进行后续分析。对高置信度（Level 2a和2b）的38种化学物质进行了半定量浓度预测。
统计分析采用Python进行，使用广义线性模型（GLM）评估蜂巢2公里内可耕地覆盖率比例与检测到的化学物质数量之间的关联。同时，将蜂巢按可耕地覆盖率（70-75%、75-80%、80-85%、85-90%）分组，以观察土地利用强度对污染物出现的非线性影响。
结果与讨论：蜂蜜中的污染物谱系
在所有评估的蜂蜜样本中均检测到了CECs。经过数据清洗和过滤，在所有样本中共识别出121个化学特征（置信度Level 3-1）。平均每个蜂巢检测到6.8 (±3.01) 种化学物质。
从污染物类别来看，人类使用的药物占检测到的CECs的最大比例，达到64%，其次是工业化学品（10%）、农用化学品（9%）、表面活性剂（8%）和塑化剂（5%）（图1）。在所有蜂巢中出现频率最高的CECs包括：虫线磷（thionazin，47.4%）、N,N-二甲基十二烷基胺-N-氧化物（42.1%）、4-羟基普萘洛尔（21.1%）、考布他汀（21.1%）、阿司匹林（21.1%）、氧化苯乙烯（21.1%）、华法林酒精代谢物（15.8%）、呋菌胺（15.8%）和月桂酰肌氨酸钠（15.8%）（图2）。研究中排除了在市售蜂蜜中出现率超过66.7%的CECs，以避免将可能的背景污染误认为蜂巢特异性暴露。
半定量分析：高浓度污染物的识别
对置信度最高的38种化学物质（Level 2a和2b）进行了半定量浓度预测。蜂巢中活性化学物质的平均浓度范围在0.5至582.3 ng/g（干重）之间。按所有蜂蜜样本中检测到的最高浓度（干重）排名，前25%的化学物质为：阿司匹林（1649.1 ng/g）>氟氢缩松（flurandrenolide，1357.03 ng/g）>放线菌酮（575.1 ng/g）>癸二酸二甲酯（516.51 ng/g）>嘧菌酯（azoxystrobin，487.7 ng/g）>甲基多巴（methyldopa，198.02 ng/g）>2,3-二苯基吡嗪（118.3 ng/g）>布洛芬（11.5 ng/g）。
从所有蜂巢的平均浓度来看，排名前十的CECs包括：氟氢缩松（582.3 ± 28.4 ng/g）>阿司匹林（358.2 ± 16.7 ng/g）>甲基多巴（123.4 ± 25.2 ng/g）>癸二酸二甲酯（89.8 ± 51.9 ng/g）>2,3-二苯基吡嗪（80 ± 398.3 ng/g）>卡马西平（carbamazepine，70.8 ± 27.2 ng/g）>伐洛美洛韦（valomciclovir，63.7 ± 5.5 ng/g）>布洛芬（28.8 ± 28.9 ng/g）>磺胺嘧啶（sulphadiazine，21.9 ± 20.5 ng/g）>甲氧苄啶（trimethoprim，20 ± 3.2 ng/g）（图3）。
磺胺嘧啶和甲氧苄啶的高浓度和共同出现，可能与它们在养殖动物（特别是母猪）中的常规联合给药有关。尽管抗生素曾用于蜂箱治疗细菌感染，但英国已禁止此做法，且采样蜂巢的元数据未显示使用抗生素，因此其来源很可能是周围农田施用粪便肥料所致。抗生素暴露会影响蜜蜂的肠道微生物群，这作为其免疫防御的第一道防线，对蜜蜂健康至关重要。
人类药物的广泛存在与潜在来源
在置信度等级2b-1的鉴定中，52.6%的化学实体被识别为人类药物或其代谢物。在置信度等级3-2的数据中，按药物类别出现的频率排序为：NSAIDs（n=7）>抗生素（n=7）>β-受体阻滞剂（n=7）>抗抑郁药（n=5）>抗惊厥药（n=2）。
在已识别的人类药物中，卡马西平、布洛芬和吉非贝齐以其环境持久性而闻名，在土壤中的半衰期（DT50）分别为170-330天、6.1天和10.7-14.3天。研究表明，这些化合物可以在施用生物固体或粪便的土壤中被植物吸收并累积到果实中。然而，对于氟氢缩松、阿司匹林、伐洛美洛韦、普萘洛尔或维洛沙秦等在本研究中浓度较高的药物，其在植物中的归趋或吸收研究却非常有限。
与耕地覆盖率相关的潜在暴露途径
农业管理实践，特别是生物固体等有机改良剂的使用，明显影响了CECs的环境分布，并可能显著导致授粉昆虫观察到的化学暴露。生物固体作为养分回收策略的一部分常用于耕地，已被证明是人类药物进入农业生态系统的主要途径。本研究中频繁检测到的几种CECs，如卡马西平、水杨酸、布洛芬和硬脂酸，此前也在施用生物固体的土壤和固体废物中被报道。
统计分析显示，蜂巢周围2公里内的可耕地覆盖率比例与每个蜂巢检测到的活性化学物质数量之间存在显著正相关（β = 0.0589 ± 0.0258 SE，z = 2.28，p = 0.022）（图4）。这一发现凸显了土地利用强度对环境CECs普遍性的影响，表明位于可耕地覆盖率更高区域的授粉昆虫面临更高的化学暴露风险。值得注意的是，在85-90%可耕地覆盖区域的蜂巢，其污染水平差异显著，部分平均检测到4.3 ± 1.9种CECs，而另一些则高达13.5 ± 12.9种。这种变异性表明授粉昆虫承受着与土地利用实践相关的、扩散且复杂的化学暴露。重要的是，本数据集中检测到的大多数化学物质（64%）是人类使用的药物，没有已知的农业或兽医用途。这加强了生物固体的施用，而非直接的农用化学品使用，是蜂蜜中检测到药物残留的主要来源，尤其是在高耕地覆盖率的景观中。
环境意义与风险评估
CECs无意中释放到农业环境中的情况已有充分记载。本研究首次在可耕地覆盖率不同但密集的区域，对蜂巢中的多种CECs类别进行了广泛的筛查和半定量评估。研究揭示了在英国有限的蜂蜜样本中CECs的广泛存在，这可能对全球变化具有重要意义。虽然农药对蜜蜂的影响已得到相对充分的研究，但人们对其他环境污染物，特别是在环境相关浓度和暴露时长下，对觅食者健康的影响知之甚少。这一担忧因我们的发现而加剧：人类药物构成了蜂蜜中已识别CECs的最大部分，浓度范围在0.5 ± 0.3至582.3 ng/g（干重）之间，同时兽医抗生素也频繁被检出。
先前的研究已证明这些化合物对蜜蜂健康的潜在不利影响。例如，曾被直接用于蜂箱治疗的兽用抗生素土霉素，已被证明会增加蜜蜂对农药生态毒性效应的敏感性。类似地，高浓度的四环素处理会改变蜜蜂的肠道微生物群结构，影响与多药耐药转运、新陈代谢、免疫能力和病虫害防御相关的功能。虽然本研究中蜂蜜报告的抗生素浓度（磺胺嘧啶和甲氧苄啶总和为273.5 ± 28.8 ng/g 干重）低于先前实验所用的高浓度，但此类效应可能会增加蜜蜂对其他污染物（如杀菌剂和杀虫剂）的敏感性，并导致营养水平、觅食行为和蜂群发展的下降。此外，花粉、花蜜和蜂巢中存在的抗生素会促进抗菌素耐药性（AMR）的发展。
要准确评估CECs对蜜蜂构成的风险，关键在于确定关键基质（如花蜜）中的准确暴露浓度，并将其与已知毒性数据相关联，而这对于大多数此类化合物目前是缺失的。除了迫切需要关注农药以外其他污染物对蜜蜂的毒性，还需注意的是，当前的监管方法通常关注于标准终点，如源自剂量反应范围确定法的无观察效应水平（NOEL）、半数致死量（LD50）。这些方法往往忽略了在环境相关浓度下的慢性暴露效应，这可能导致微妙但显著的行为和生理变化，如学习、觅食、取食、记忆和一般功能。即使对于受严格监管的农药，长期低水平暴露带来的风险也常常难以预测。鉴于先前研究已证明环境中痕量水平的CECs（包括人类药物）可能对野生动物的行为和生理终点产生影响，在评估CECs对蜜蜂的风险时，必须将这一点纳入考虑。
此外，食用受污染蜂蜜对消费者造成的潜在风险在很大程度上仍未探索。与农药不同，目前对于大多数CECs在包括蜂蜜在内的食品中，尚未建立监管阈值。考虑到化学混合物的复杂性，这在食品安全评估中造成了显著的知识空白。先前对受污染农产品的风险评估表明，CECs混合物的危害商数（HQ）可能超过1，表明存在潜在健康风险。蜂蜜中检测到的药物和个人护理产品仍具有生物活性，并非设计用于通过食物口服摄入；了解其对脆弱人群（如儿童和健康状况不佳者）的潜在慢性影响至关重要。由于蜂蜜通常以生食或最低限度加工的形式被消费，迫切需要进一步研究来评估CECs在蜂蜜中的膳食暴露、生物利用度和长期健康影响。
