Восьминедельное исследование поведения эстрогенов в трех весенних бассейнах в районе «Живого фильтра штата Пенсильвания» дало эти результаты, которые дают представление о неадекватности текущего лечения и повторного использования воды в целом. Живой фильтр — это участок площадью 600 акров, где штат Пенсильвания с 1980-х годов орошает все свои сточные воды на полях и в лесах.Это весеннее исследование 2015 года намеренно совпало с периодом развития аборигенных личинок земноводных, который исследователи сочли «экологически важным» периодом, поскольку эстрогены могут вызывать эндокринные нарушения у земноводных.
Помимо измерения наличия и концентрации эстрогенов как в обработанных, распыленных сточных водах, так и в воде бассейна, исследователи установили датчики в каждом бассейне и измерили различные физические и химические параметры, в том числе растворенный кислород, окислительно-восстановительный потенциал, уровень воды, температуру воды. , электропроводность, pH и количество осадков в течение всего периода исследования.В сильно насыщенной кислородом воде ручьев и рек эстрогены относительно быстро расщепляются. Но это исследование впервые продемонстрировало, что в воде весенних бассейнов, обедненной растворенным кислородом, эстрогены сохраняются и даже превращаются в исходные соединения, объяснила ведущий исследователь Одетт Мина, докторант Колледжа сельскохозяйственных наук, когда исследование не проводилось.
«Я выбрал эти бассейны специально из-за их непосредственной близости к боковым стволам для орошения, что позволяет напрямую вводить очищенные сточные воды в воду бассейна», — сказала Мина, ныне управляющий директор Лаборатории энергетики и экологической устойчивости Пенсильванского университета.«Условия в прудах очень отличаются от водотоков. Они содержат стоячую воду, в которой растет ряска, поэтому физические и химические параметры влияют на стойкость, преобразование и разложение эстрогенов».Поскольку исследователи отбирали пробы очищенных сточных вод во время каждого еженедельного орошения распылением, а также воды в весенних бассейнах, они обнаружили некоторые заметные различия, показывающие преобразования в бассейнах.
Эстрон — эстроген, выделяемый людьми естественным путем, — присутствовал почти в 100 процентах проб весеннего пула с относительно высокими концентрациями.Исследователи также проанализировали воду весеннего бассейна на наличие других эстрогенов, выделяемых естественным путем, включая 17-альфа-эстрадиол, 17-бета-эстрадиол и эстриол, а также эстроген 17-альфа-этинилэстрадиол — синтетический эстроген, широко используемый в противозачаточных таблетках.
Синтетический эстроген был обнаружен менее чем в 10 процентах проб весеннего пула.«Когда эстрогены вводятся в эти бескислородные (обедненные кислородом) бассейны, они имеют тенденцию к обмену между исходными соединениями и метаболитами и не разлагаются, как в аэробных (богатых кислородом) условиях», — сказала Мина. «Присутствие природных эстрогенов в весенних лужах, которые не были обнаружены в сточных водах для орошения, предполагает преобразование эстрона, метаболита, обратно в его исходные соединения, 17-альфа-эстрадиол и 17-бета-эстрадиол».Эта трансформация никогда ранее не регистрировалась в весенних лужах, и поскольку исходные соединения обычно более эффективны, чем их метаболиты, эти открытия 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 молодые люди принимают противозачаточные средства, они попадают в сточные воды.
Студенты были дома на лето во время поздних ирригационных раундов».По словам Хизер Галл, доцента кафедры сельскохозяйственной и биологической инженерии, исследовательская группа которой руководила исследованием, результаты исследования, опубликованного в этом месяце в журнале «Сельское хозяйство, экосистемы и окружающая среда», имеют большое значение.
Она отметила, что запланированное полезное повторное использование воды становится все более распространенной природоохранной практикой во всем мире, вызывая вопросы о степени очистки воды, необходимой для смягчения негативного воздействия на окружающую среду.Станции по очистке сточных вод не предназначены для удаления гормонов или других появляющихся загрязнителей, и в настоящее время не существует стандартов воды для этих загрязнителей. Известно, что низкие концентрации фармацевтических препаратов, средств личной гигиены и пестицидов в воде — и это лишь некоторые из них — вызывают нарушения репродуктивной функции у рыб и других водных организмов. Когда сточные воды повторно используются для ирригационной деятельности, вероятно возникновение некоторых экологических компромиссов.
«Это было первое исследование, в котором изучалась стойкость эстрогенов в весенних водоемах, но мы знаем из других исследований, что на водную жизнь могут влиять чрезвычайно низкие концентрации эстрогенов и других появляющихся загрязнителей», — сказал Галл. «Это исследование было сосредоточено на« Живом фильтре »штата Пенсильвания, но весенние бассейны по всей стране подвержены воздействию стоков из неисправных септических систем и других бытовых и сельскохозяйственных источников появляющихся загрязнителей».Исследовательская группа Галла планирует этой весной последующие исследования, чтобы оценить, обнаружены ли фармацевтические препараты и другие соединения, нарушающие работу эндокринной системы, в этих чувствительных средах обитания.В исследованиях Пенсильванского университета также принимали участие Гершель Эллиотт, профессор сельскохозяйственной и биологической инженерии; Джон Уотсон, профессор сельскохозяйственных культур и почвоведения; Трейси Лангкилде, профессор и глава биологии; Элизабет Бойер, доцент кафедры водных ресурсов; и Джереми Харпер, научный сотрудник Института энергетики и окружающей среды; и Майкл Маштаре, доцент кафедры агрономии и экологической инженерии Университета Пердью.
Это исследование поддержали Национальный институт продовольствия и сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США, Управление физических растений штата Пенсильвания и Институт энергетики и окружающей среды штата Пенсильвания.