Токсичность лекарств, попадающих в водоемы, частично зависит от кислотности, показало исследование

Исследование ученых из Тюбингенского и Афинского университетов показало, что токсичность химических веществ в озерах и реках может различаться на несколько порядков в зависимости от кислотности воды. Профессор Хайнц Кёлер из Института эволюции и экологии Тюбингенского университета вместе с коллегами из Афин и Федерального агентства по охране окружающей среды Германии протестировал влияние 24 веществ, большинство из которых используются как лекарства, на развитие эмбрионов рыб в реалистичных сценариях.

Команда разработала модель для надежного прогнозирования токсичности ионизируемых химических веществ в водоемах. Эти выводы были учтены Европейской комиссией в конце 2022 года при установлении стандартов качества окружающей среды для ограничения содержания лекарственного препарата ибупрофена. Исследование опубликовано в журнале Water Research.

Исследованные вещества, такие как обезболивающие диклофенак и ибупрофен, холестериноснижающий клофибровая кислота и бета-блокатор метопролол, являются ионизируемыми молекулами. Это означает, что они могут существовать в нейтральной или электрически заряженной форме. Водоемы могут иметь сильно различающиеся кислотно-щелочные соотношения, измеряемые как pH. «Все эти факторы влияют на поглощение веществ клетками живых организмов, которые они могут повредить», — говорит Хайнц Кёлер.

В качестве тестового организма использовался данио-рерио. Его развивающиеся икринки подвергались воздействию химических веществ. В каждом случае определялось значение LC₅₀, которое отражает концентрацию загрязняющего вещества, при которой погибает 50 процентов эмбрионов рыб. Исследователи протестировали токсичность химических веществ при четырех различных значениях pH, от слабокислой до щелочной воды, в более чем 1200 отдельных тестах.

«Для некоторых действующих фармацевтических ингредиентов, таких как диклофенак, бета-блокатор пропранолол и антидепрессант флуоксетин, значение LC₅₀ у эмбрионов рыб различалось более чем в тысячу раз между pH 5 и pH 9», — отмечает Кёлер.

Исследователи смоделировали реалистичные наихудшие сценарии, чтобы оценить ущерб для живых организмов при совпадении самых неблагоприятных условий. В среднем вещества оказались более токсичными в незаряженном состоянии, чем в ионизированной форме.

Для моделирования токсичности при разных уровнях pH окружающей воды команда сравнила шесть математических моделей. «Для практического применения мы выбрали модель, которая позволила достоверно воспроизвести различные токсические эффекты на рыб в диапазоне трех порядков величины», — говорит исследователь.

По словам Кёлера и второго ведущего автора исследования, доктора Петера фон дер Оэ из Федерального агентства по охране окружающей среды Германии, результаты исследования должны повлиять на регистрацию и авторизацию химических веществ в ЕС и на определение стандартов качества окружающей среды. Уже сделан первый шаг: предельное значение ЕС для ибупрофена в воде стало в восемь раз ниже, чем было бы по предыдущей методике.