Эстрогены в очищенных сточных водах, которые попадают во временные водно-болотные угодья, известные как весенние водоемы, сохраняются в течение недель или даже месяцев, согласно исследователям, которые предполагают, что стойкость может иметь последствия для этих важных водных сред обитания.
Восьминедельное исследование поведения эстрогенов в трех весенних бассейнах в районе Живого фильтра штата Пенсильвания дало эти результаты, которые дают представление о текущей неадекватности лечения и повторного использования воды в целом. Живой фильтр представляет собой участок площадью 600 акров, где штат Пенсильвания распыляет все свои сточные воды на поля и леса с 1980-х годов.
Это весеннее исследование 2015 года намеренно совпало с периодом развития местных личинок амфибий, который исследователи считают «экологически значимым», поскольку эстрогены могут вызывать эндокринные нарушения у земноводных.
В дополнение к измерению присутствия и концентрации эстрогенов как в очищенных, распыляемых сточных водах, так и в воде бассейнов, исследователи установили датчики в каждом бассейне и измеряли различные физические и химические параметры, в том числе растворенный кислород, окислительно-восстановительный потенциал, уровень воды, температура воды, электропроводность, pH и количество осадков за период исследования.
В насыщенной кислородом воде ручьев и рек эстрогены распадаются относительно быстро. Но это исследование впервые продемонстрировало, что в обедненной растворенным кислородом воде весенних бассейнов эстрогены сохраняются и даже превращаются в исходные соединения, объяснила ведущий исследователь Одетт Мина, докторант Колледжа сельскохозяйственных наук, когда было проведено исследование.
«Я выбрал эти бассейны специально из-за их непосредственной близости к отводам распыления и орошения, что позволяет напрямую подавать очищенные сточные воды в воду бассейна», - сказала Мина, в настоящее время управляющий директор Penn State Energy and Environmental Sustainability. Лаборатории.
"Состояние прудов сильно отличается от ручьев. Они содержат стоячую воду, в которой растет ряска, поэтому физические и химические параметры влияют на стойкость, трансформацию и деградацию эстрогенов."
Поскольку исследователи брали пробы очищенных сточных вод во время каждого еженедельного оросительного орошения, а также воды в весенних бассейнах, они обнаружили некоторые заметные различия, показывающие преобразования в бассейнах. Эстрон - эстроген, естественным образом выделяемый людьми, - присутствовал почти в 100 % проб весеннего водоема в относительно высоких концентрациях.
Исследователи также проанализировали весеннюю воду бассейна на наличие других эстрогенов, выделяемых естественным путем, в том числе 17-альфа-эстрадиола, 17-бета-эстрадиола и эстриола, а также эстрогена, 17-альфа-этинилэстрадиола - синтетического эстрогена, широко используемого при родах. контрольные таблетки. Синтетический эстроген был обнаружен менее чем в 10 процентах проб весеннего пула.
«Когда эстрогены вводятся в эти бескислородные (обедненные кислородом) пулы, они имеют тенденцию трансформироваться между исходными соединениями и метаболитами и не разлагаются, как в аэробных (богатых кислородом) условиях», - сказала Мина.. «Присутствие естественных эстрогенов в весенних лужах, которые не были обнаружены в сточных водах оросительного орошения, предполагает преобразование эстрона, метаболита, обратно в его исходные соединения, 17-альфа-эстрадиол и 17-бета-эстрадиол»..
Эта трансформация никогда ранее не была задокументирована в весенних водоемах, и, поскольку исходные соединения, как правило, более эффективны, чем их метаболиты, эти результаты имеют важное экологическое значение.
«Синтетический эстроген, 17-альфа-этинилэстрадиол, был обнаружен только в первом раунде ирригации», - сказала Мина. «Это было время, когда студенты все еще находились в кампусе, и поскольку молодежь принимает противозачаточные средства, они попадают в сточные воды. Студенты были дома в течение лета в более поздних раундах полива."
Результаты исследования, которые были опубликованы в этом месяце в журнале «Сельское хозяйство, экосистемы и окружающая среда», очень важны, по словам Хизер Галл, доцента кафедры сельскохозяйственной и биологической инженерии, чья исследовательская группа руководила исследованием.
Она отметила, что запланированное полезное повторное использование воды становится все более распространенной практикой сохранения во всем мире, что вызывает вопросы о степени очистки воды, необходимой для смягчения негативного воздействия на окружающую среду.
Очистные сооружения не предназначены для удаления гормонов или других возникающих загрязнителей, и в настоящее время нет стандартов воды для этих загрязнителей. Известно, что низкие концентрации фармацевтических препаратов, средств личной гигиены и пестицидов в воде - это лишь некоторые из них - вызывают нарушения репродуктивной функции у рыб и других водных организмов. Когда сточные воды повторно используются для орошения, вероятно, имеют место некоторые экологические компромиссы.
«Это было первое исследование, в котором рассматривалась стойкость эстрогенов в весенних бассейнах, но из других исследований мы знаем, что на водную жизнь могут влиять чрезвычайно низкие концентрации эстрогенов и других возникающих загрязнителей», - сказал Галл. «Это исследование было сосредоточено на живом фильтре штата Пенсильвания, но на весенние водоемы по всей стране воздействуют стоки из неисправных септических систем и других бытовых и сельскохозяйственных источников новых загрязняющих веществ».
Исследовательская группа Галла планирует этой весной провести дополнительные исследования, чтобы оценить, обнаруживаются ли фармацевтические препараты и другие соединения, разрушающие эндокринную систему, в этих уязвимых местах обитания.
В исследованиях в Пенсильвании также участвовали Гершель Эллиотт, профессор сельскохозяйственной и биологической инженерии; Джон Уотсон, профессор растениеводства и почвоведения; Трейси Лэнгкильд, профессор и заведующий кафедрой биологии; Элизабет Бойер, доцент кафедры водных ресурсов; и Джереми Харпер, научный сотрудник Института энергетики и окружающей среды; и Майкл Маштаре, доцент кафедры агрономии, экологического и экологического инжиниринга в Университете Пердью.
Национальный институт продовольствия и сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США, Управление физических растений штата Пенсильвания и Институты энергетики и окружающей среды штата Пенсильвания поддержали это исследование.