Используя 600-акровый «Живой фильтр» штата Пенсильвания — систему повторного использования сточных вод менее чем в миле от кампуса Университетского парка — в качестве лаборатории, исследователи проверили образцы почвы на наличие и накопление трех эстрогенов. В течение почти трех десятилетий более 500 миллионов галлонов очищенных сточных вод кампуса ежегодно распылялись из ирригационных труб на этот участок, состоящий из пахотных земель, лугов и лесов.Чтобы понять, как соединения, нарушающие работу эндокринной системы, ведут себя в почве, исследователи извлекли образцы и проанализировали их на наличие двух природных эстрогенов, 17-бета-эстрадиола и эстрона — гормонов, естественным образом вырабатываемых людьми и животными, такими как молочный скот, и одного синтетического эстрогена. 17-альфа-этинилэстрадиол — соединение в противозачаточных таблетках.
Во главе с Эмили Вудворд, докторантом почвоведения, работавшей с Джеком Уотсоном, профессором почвоведения, исследователи взяли пробы с разных глубин в зоне вадозы — слоев почвы между поверхностью и уровнем грунтовых вод. Их целью было определить, накапливаются ли химические вещества в орошаемых сточных водах в этих слоях и не достигают ли грунтовые воды.Исследователи сравнили концентрацию эстрогена в почве по двум независимым переменным — типу почвенного покрова и времени отбора проб. Они брали пробы с посевных и засаженных деревьями земель через два дня и три недели после 12-часового полива сточными водами.
Они также взяли образцы на неорошаемом контрольном участке, чтобы получить данные о естественном фоне.«Мы обнаружили, что образцы почвы с участка« Живой фильтр »содержали более высокие концентрации эстрона и 17-бета-эстрадиола по сравнению с образцами, взятыми с неорошаемого участка. Но концентрации 17-альфа-этинилэстрадиола — синтетического эстрогена для контроля рождаемости — — в целом были одинаковыми как на орошаемых, так и на неорошаемых участках », — сказал Вудворд.
«Внутри« Живого фильтра »накопление в почве соединений, разрушающих эндокринную систему, зависело от землепользования. В лесных почвах накапливались более высокие уровни соединений по сравнению с почвой в районах, используемых для сельского хозяйства».По словам Вудворда, одним из важных различий между почвами пахотных земель и лесов Живого фильтра является количество и качество присутствующего органического углерода. «Если в почве много органического углерода, то соединения эстрогена будут связываться с углеродом и не так быстро перемещаться по почве», — сказала она.«Лесные почвы содержат почти в три раза больше органического углерода, чем сельскохозяйственные почвы, что может объяснить повышенное накопление в этих почвах соединений, разрушающих эндокринную систему».
Исследование, опубликованное в Journal of Environmental Quality, важно, потому что оно предлагает способ начать решать всемирную проблему эндокринных соединений, попадающих в ручьи и другие источники питьевой воды.«Эти появляющиеся загрязнители могут быть потенциальной проблемой, особенно в засушливых регионах, где рассматривается возможность использования очищенных сточных вод для орошения сельскохозяйственных культур или пополнения водоносных горизонтов», — сказал Вудворд. «Однако это исследование показывает — по крайней мере, в случае эстрогена 17-альфа, контролирующего рождаемость, — что некоторые соединения, нарушающие работу эндокринной системы, не накапливаются в почве, а разрушаются, и это хорошо. Если будущие исследования д.)
Ученые считают, что самцы рыб, вступая в контакт с эстрогенами из сточных вод или сельскохозяйственных стоков, синтезируют белок, который самки рыб используют для производства желтков. Эта «реакция феминизации», которая возникает при низких концентрациях эстрогена, вызывает гермафродитизм у самцов рыб и может уничтожить популяцию рыб. Черный окунь с яйцеклетками в семенниках был обнаружен в водах по всему миру, причем каждый пятый самец окуня пострадал в таких реках, как Саскуэханна и Потомак.Точные последствия появления новых загрязнителей для здоровья человека остаются неясными. «Но я думаю, мы все можем согласиться с тем, что мы не хотим подвергаться воздействию гормонов через окружающую среду и питьевую воду», — сказал Вудворд. «Исследования также показали, что увеличение воздействия эстрогена в окружающей среде может повлиять на эндокринные и репродуктивные процессы у позвоночных, включая человека».
Следующим шагом в исследовании, отметил Вудворд, будет измерение уровней эстрогенов в колодцах с грунтовыми водами возле участка «Живой фильтр». Эти измерения подтвердят, фильтрует ли почва соединения, нарушающие работу эндокринной системы, и предотвращает ли загрязнение грунтовых вод. По ее словам, независимо от результата, наука является ключом к решению проблемы, связанной с появлением загрязняющих веществ.«Я не думаю, что каждое очистное сооружение сможет распылять сточные воды на управляемый ландшафт, но это один из методов, который можно использовать для удаления эстрогеноподобных соединений.
Нам нужны новые технологии для решения этой проблемы, особенно для предприятий большого города, которые сбрасываются непосредственно в реки. Вопрос в том, можем ли мы разработать процесс, который может устранить эндокринные нарушающие соединения в сточных водах, которые достигают рек? "
