Новые данные о новых загрязнителях

Американские и канадские ученые приходят к выводу, что подход «с глаз долой — из сердца вон» более неприменим к химическим веществам в наших водах. Субстанции, которые мы используем ежедневно, обнаруживаются в озерах, реках и океане, где могут влиять на водные организмы и, возможно, на нас самих.

Дерек Мьюир из Environment Canada и его коллеги установили, что из примерно 30 000 химических веществ, используемых в промышленности в США и Канаде, около 400 устойчивы к разложению в окружающей среде и могут накапливаться в рыбе и дикой природе. Исследователи оценивают, что из этих 400 веществ лишь 4% регулярно анализируются, а около 75% не изучены. Эти «новые химические загрязнители» не обязательно являются новыми веществами, но благодаря улучшенным технологиям обнаружения их неожиданное потенциальное воздействие на окружающую среду и здоровье человека становится очевидным только сейчас.

На пресс-конференции в рамках ежегодного собрания Американской ассоциации содействия развитию науки (AAAS) в субботу, 16 февраля, группа исследователей обсудит свои последние данные о том, как эти загрязнители влияют на водные экосистемы и могут возвращаться, чтобы преследовать нас неожиданными способами.

Джон Инкардона и Натаниэль Шольц из Northwest Fisheries Science Center NOAA и West Coast Center for Oceans and Human Health обнаружили, что полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), оставшиеся в водах Тихого океана после разлива нефти с танкера Exxon Valdez, вызывали пороки сердца у эмбрионов сельди и горбуши. ПАУ из различных источников, включая разливы нефти и городской сток, остаются угрозой для рыб в прибрежных районах. Ученые считают, что эти химические вещества могут заставлять сердца эмбрионов рыб биться все медленнее, приводя к деформациям сердца и накоплению жидкости вокруг него. В течение последних шести лет они тестировали воздействие ПАУ на рыбках данио, чьи системы, как установили медицинские исследователи, сопоставимы с человеческими. Сердца эмбрионов данио были серьезно деформированы после поглощения ПАУ через кожу.

«То, что плохо для них, плохо и для нас», — говорит Инкардона. Учитывая количество выбросов ПАУ из автомобильных выхлопных труб ежедневно, особенно в густонаселенных городских районах, «по сути, мы дышим аэрозолизированным нефтяным разливом». Он заявляет, что ПАУ следует рассматривать как «основных подозреваемых в сердечно-сосудистых последствиях, связанных с загрязнением воздуха».

Сочетания химических веществ могут быть опасными

Шольц также обнаруживает, что хотя эффект от одного химического вещества может не быть смертельным, комбинации веществ в окружающей среде могут быть более мощными. Пестициды регулируются по отдельности, но в окружающей среде они могут смешиваться с другими пестицидами, и такие смеси не регулируются.

Мониторинг качества воды в реках и ручьях показал, что места обитания находящихся под угрозой и исчезающих видов лосося кизуча и стальноголового лосося на северо-западе широко загрязнены пестицидами, попавшими с городских территорий и сельскохозяйственных земель. Исследователи изучили смеси пяти распространенных инсектицидов и обнаружили, что некоторые комбинации были гораздо более токсичны для молоди лосося, чем любое из химических веществ по отдельности. Ученые говорят, что повышенная токсичность смесей пестицидов может быть более важным фактором в сокращении популяций лосося, чем считалось ранее.

«Текущие оценки риска, основанные на одном химическом веществе, вероятно, будут недооценивать воздействие на дикую природу в ситуациях, когда это вещество взаимодействует с другими химическими веществами в окружающей среде», — говорит Шольц. Текущие выводы могут иметь значение для здоровья человека, поскольку эти инсектициды действуют на нервные системы лосося и человека сходным образом. Кроме того, смеси остатков пестицидов могут быть обычным явлением в пищевых продуктах человека.

Черепахи показывают, что токсичные химические вещества сохраняются в морской среде

Перхлорированные соединения (ПФС), используемые в составе пропиток для ковров и антипригарных покрытий для упаковки пищевых продуктов, очень устойчивы. Но та же самая стойкость, которая помогает ПФС противостоять пятнам и жиру, делает их устойчивыми к разложению в окружающей среде. Это означает, что ПФС могут легко загрязнять водоемы и попадать в организмы диких животных.

Дженнифер Келлер из Национального института стандартов и технологий (NIST) и Морской лаборатории Холлинга в Чарльстоне, Южная Каролина, и ее коллеги отслеживали ПФС в головастых морских черепахах вдоль восточного побережья США, чтобы изучить воздействие этих загрязнителей. Головастые черепахи накапливают ПФС в своих тканях, потому что питаются фильтраторами, такими как мидии, которые удаляют загрязнители из воды.

Команда Келлер обнаружила, что у черепах с высокими концентрациями ПФС наблюдались признаки повреждения печени и ослабления иммунитета. Келлер говорит: «Находящиеся под угрозой исчезновения морские черепахи сталкиваются с множеством стрессов в океанах, и хроническое воздействие загрязнителей может ослабить их защиту от болезней или способность к размножению». Поскольку рептилии и люди имеют схожие иммунные системы, Келлер говорит, что мы также можем быть подвержены риску таких же проблем со здоровьем, как и головастые черепахи, от воздействия ПФС.

Нарушение полового развития может влиять на водные пищевые сети

Химические вещества попадают в водные экосистемы отчасти потому, что многие муниципальные очистные сооружения не фильтруют их полностью, включая эстроген, который женщины выделяют с мочой после приема противозачаточных препаратов. Карен Кидд из Университета Нью-Брансуика тестирует воздействие эстрогена на водные организмы в лаборатории, немного большей, чем обычно — в озере на северо-западе Онтарио.

После того как Кидд и ее коллеги из Fisheries and Oceans Canada добавили эстроген в озеро в 2001 году, самцы рыб в этом озере начали производить икру или яичные белки, а самки — до 115 раз больше эстрогена, чем обычно. В течение следующего лета толстоголовая черноротая рыба, вид с самым коротким жизненным циклом в озере, перестала размножаться, пока не было потеряно более 99% ее популяции. Это влияет на всю пищевую цепь, в конечном итоге затрагивая высших хищников и всю экосистему озера. В следующие два года она наблюдала сокращение популяций видов с более долгим жизненным циклом: жемчужного ельца на 86% и форели на 30%.

Но у Кидд также есть хорошие новости: «Как только вы убираете эстроген из системы, при наличии достаточного времени рыбы возвращаются к своей первоначальной численности». К 2006 году, через три года после того, как ученые прекратили добавлять эстроген в воду, толстоголовая черноротая рыба начала снова заселять озеро. Это говорит о том, что если очистные сооружения смогут удалять такие химические вещества из муниципальных сточных вод до их попадания в окружающую среду, пострадавшие экосистемы могут восстановиться.

Разбавление — не решение

Стивен Бэй из Южно-Калифорнийского проекта по исследованию прибрежных вод в Коста-Меса, Калифорния, наблюдал свидетельства изменения уровня гормонов у морских рыб. Рогатый турбот, обычная камбала в прибрежных водах Южной Калифорнии, обитает на морском дне, где может подвергаться воздействию химического коктейля, сбрасываемого из близлежащих канализационных труб. Эти химические вещества варьируются от промышленных соединений до фармацевтических препаратов, некоторые из которых могут содержать вещества, нарушающие работу гормональной системы рыб.

Бэй обнаружил, что до 90% протестированных самцов рогатого турбота в некоторых местах производили белки яичного желтка. У них также был такой же высокий уровень эстрогена, как у самок, и низкий уровень гормонов щитовидной железы и кортизола. Гормон щитовидной железы управляет ростом, поэтому развитие эмбрионов рыб может быть нарушено. А поскольку кортизол вырабатывается в ответ на стресс, низкий его уровень может фактически означать, что рыба может быть перегружена стрессом и «изношена», что делает ее уязвимой для болезней. Большинство этих реакций у рыб были широко распространены и не ограничивались районами вокруг сбросных труб, поэтому их точная причина и источник остаются загадкой.

Хотя можно подумать, что обширный океан может рассеять эти химические вещества, Бэй говорит, что разбавление — не решение: «Более миллиарда галлонов обработанных муниципальных сточных вод сбрасывается в прибрежные воды Южной Калифорнии каждый день. Наше исследование показывает, что некоторые из этих загрязнителей можно обнаружить в донных отложениях и воде, даже несмотря на то, что сток сразу же разбавляется как минимум в сто раз при сбросе».

Поскольку большинство муниципальных очистных сооружений не удаляют химические вещества из сточных вод полностью, это исследование может иметь значение для грунтовых и поверхностных вод. Очищенные сточные воды иногда сбрасываются в реки и используются для пополнения грунтовых вод или орошения ландшафтов. Если эти химические вещества не отфильтровываются естественными процессами, они могут оказаться в наших запасах питьевой воды.

Кэролайн Сотка, подрядчик и старший аналитик научной политики в Инициативе NOAA по океанам и здоровью человека, говорит: «Ирония в том, что хотя мы используем лекарства и продукты для улучшения своего здоровья и благополучия, мы иногда, в свою очередь, можем наносить вред нашей окружающей среде и нам самим. Такие исследования заставляют нас видеть всю картину, устанавливать связь не только между сушей и морем, но и понимать, как то, что мы потребляем, наносим на тело или используем в наших домах, может влиять на наш мир». Сотка говорит, что лучшее понимание воздействия новых загрязнителей приведет к улучшению управленческих решений для окружающей среды, особенно для прибрежных экосистем, которые уже борются с множеством стрессов.