激素干擾化學物質在湖泊和河流中的普遍程度可能遠超先前認為。環境科學家發現,儘管這些化合物通常會被陽光分解,但它們可以在夜間再生,像殭屍一樣復活。
“之前的假設是,如果它消失了,我們就無需擔心,”內華達大學裡諾分校的環境工程師愛德華·科洛傑伊說,他是這項研究的共同負責人。“但我們低估了它們在環境中的永續性。”
馬薩諸塞大學阿默斯特分校的內分泌學家勞拉·范登堡補充說:“風險評估一直是建立在光照足以分解這些產物的基礎上的,但這項工作完全顛覆了這一觀念。”她沒有參與這項研究。
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內分泌干擾物——擾亂激素系統的汙染物——已知會對魚類造成危害,並且越來越多的證據表明它們與人類的健康問題有關,包括不孕不育和各種癌症。但是,從環境中種類繁多的痕量化學物質中找出特定的罪魁禍首已被證明是困難的。科洛傑伊說,事實上,河流中已知的內分泌干擾物的濃度似乎常常過低,無法解釋對水生野生動物的有害影響。
增強效果
他和他在愛荷華州愛荷華市的愛荷華大學的環境工程師同事大衛·克維爾特尼決定找出內分泌干擾物的分解產物是否會增強它們對環境的影響。他們的團隊專注於群勃龍醋酸酯,一種合成的合成代謝類固醇,在美國每年被用作超過2000萬頭牛的生長促進劑(這種做法在歐盟被禁止)。
牛將類固醇代謝成諸如17α-群勃龍之類的化合物,這是一種常見的內分泌干擾物,常見於農業徑流水中。在實驗室測試中,每升僅幾十納克的這些化合物就可能扭曲魚類的性別比例並降低其生育能力。然而,一些製造商辯稱,這些代謝物在河流中幾乎沒有風險,因為陽光會迅速分解它們。
科洛傑伊和他的團隊將17α-群勃龍和相關化合物的溶液在實驗室中進行了幾個光照和黑暗迴圈。儘管在模擬白天期間濃度下降,但科學家們驚訝地發現,在黑暗時期,濃度又反彈了。在中性 pH 值和 25 攝氏度下,從其分解產物中再生 60% 的 17α-群勃龍樣品大約需要五天時間。更高的溫度或略微酸性或鹼性條件會加速這一過程。
范登堡說:“我從未見過這樣的情況。”她說,野外生物學家通常在白天採集水樣,夜間再生“肯定有可能影響這些結果。”此外,野外研究很少報告水樣的 pH 值和溫度,而這些因素可能對汙染物的真實濃度產生重大影響。“我認為沒有人想到它會如此重要,”她說。
該團隊在從愛荷華河採集的水樣以及用用群勃龍醋酸酯處理過的牛糞接種的試驗池塘中發現了相同的再生過程。他們還注意到,其他具有相似化學結構的類固醇也可以以相同的方式再生,包括口服避孕藥地諾孕素和非法合成代謝類固醇屈地酮。《科學》雜誌發表了這些結果。
隱藏在眼皮底下
科洛傑伊說,這項工作給類固醇內分泌干擾物的取樣結果帶來了相當大的不確定性,並表明現在迫切需要對其分解化合物在環境中的情況進行調查。
他還補充說,這也突出了依賴於尋找單一環境汙染物而不是其衍生物譜的研究的一個嚴重缺陷。范登堡補充說,化學研究應輔以使用活細胞檢測內分泌干擾物的生物測定。
去年,一項此類生物測定法發現,在 35% 的淡水樣品中存在雄激素,遠遠超過化學測定法所暗示的。“你真正想知道的是,裡面是否有任何東西會導致生物活性,”馬里蘭州貝塞斯達國家癌症研究所的分子生物學家戈登·哈格爾說,他是該測定法的開發者。然而,目前的環保監測程式仍然依賴於檢查“化學物質清單,而且他們只知道一次檢查一種物質”,他說。“這是一項徒勞的任務。”