Химический коктейль микрозагрязнителей усилил действие токсинов водорослей при массовой гибели рыбы в 2022 году: исследование
В начале августа 2022 года в реке Одер (Германия) наблюдались тонны мертвой рыбы, мидий и улиток. Причиной экологической катастрофы в немецко-польской пограничной реке стала смесь чрезмерной солености, высоких температур воды, низкого уровня воды и избыточного поступления питательных веществ и сточных вод, что спровоцировало цветение солоноватоводной водоросли Prymnesium parvum. Её токсин примнезин обладает летальным действием для организмов. Команда ученых под координацией Центра имени Гельмгольца по исследованию окружающей среды (UFZ) собрала и проанализировала пробы воды. Результаты, опубликованные в Nature Water, показывают, что высокие концентрации органических микрозагрязнителей усугубили летальное действие примнезина.
Летняя катастрофа 2022 года привела к гибели до 60% биомассы рыбы и до 85% биомассы мидий и улиток в Одере. В августе 2022 года UFZ создал междисциплинарную рабочую группу вместе с исследователями из Института пресноводной экологии и внутреннего рыболовства имени Лейбница (IGB), Венского университета ветеринарной медицины (Vetmeduni) и Бирмингемского университета. Они отобрали пробы воды в пяти точках вдоль Одера, извлекли отравленную рыбу и проанализировали образцы.
В ходе исследования ученые обнаружили в пробах воды более 120 органических микрозагрязнителей. Наибольшие концентрации химических веществ были зафиксированы для антипирена трис(1-хлор-2-пропил)фосфата, полимерной добавки гексаметоксиметилмеламина и ингибитора коррозии 1H-бензотриазола. Большинство загрязнителей, вероятно, попали в Одер с очистных сооружений, но их концентрации были низкими. Однако научная команда также обнаружила загрязнители, такие как 2,4-дихлорфенол, вероятно, сброшенные промышленностью, а также пестициды и продукты их разложения, например, хлортолурон, попавшие в воду непосредственно с сельскохозяйственных угодий.
Исследователи использовали коэффициент риска (RQ) для анализа степени этого стресса и, следовательно, риска обнаруженных загрязнителей для водных организмов. RQ определяется как отношение измеренной концентрации загрязнителя к его прогнозируемой концентрации, не оказывающей эффекта (PNEC). Если RQ превышает значение 1, загрязнитель может влиять на водную жизнь. Ученые суммировали RQ обнаруженных химикатов и получили коэффициенты риска для смесей (RQmix) от 16 до 22 в точках отбора проб. Все значения RQmix значительно превысили пороговое значение 1, что указывает на потенциальный риск для водных организмов.
В лабораторных экспериментах с водорослями, дафниями и эмбрионами рыбки данио химические коктейли, извлеченные из проб воды, показали явные эффекты. Ученые также исследовали, как эти загрязнители и примнезины взаимодействуют в смесях, используя нейротоксические эффекты на человеческих нервных клетках in vitro. Даже в очень низких концентрациях в наномолярном диапазоне примнезины укорачивали отростки нервных клеток, отвечающие за передачу сигналов, и убивали клетки. Многие органические микрозагрязнители также проявили нейротоксичность, но при значительно более высоких дозах.
«С помощью моделирования смесей и сравнения измеренной в экстрактах нейротоксичности мы смогли показать, что примнезины доминируют в нейротоксическом эффекте. Однако обнаруженные нами микрозагрязнители также внесли в это свой вклад», — говорит Элизабет Варга. «Примнезины имеют очень высокую долю в коктейльных эффектах, которые усугубляются микрозагрязнителями. Это создает дополнительное давление на всю экосистему Одера, которая уже испытывает большой стресс», — добавляет Беате Эшер.
Соавтор исследования, профессор эволюционной системной биологии и экологической омики Бирмингемского университета Луиза Орсини, отмечает: «Более теплые температуры и экстремальные погодные явления, вызванные изменением климата, могут сделать такие токсичные цветения водорослей еще большим риском для внутренних и морских вод, а также для населения».