拉里·巴伯花費十年時間檢測五大湖區的水和魚類。但他尋找的並非眾所周知的汙染物。
汞……多氯聯苯……這些仍然是問題。但還有一類鮮為人知的汙染物，它們對水生生物具有隱匿且令人擔憂的健康影響。
巴伯是美國地質調查局的研究地質學家，他正在尋找並發現了內分泌干擾化合物——稱為烷基酚——它們透過汙水處理廠，並汙染了五大湖區和密西西比河上游地區的河流和魚類。
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這些化合物滲透到接收汙水處理廠排放物的五大湖盆地水道中。
巴伯說：“無論它是一個大型城市汙水處理廠、一箇中型城市汙水處理廠還是獨立的化糞池，都沒關係。“這些化學物質都存在。”
汙水處理廠最初並非設計用於處理這些化合物，這些化合物在商業和住宅產品（如洗滌劑、清潔產品和粘合劑）中廣泛使用。運營商們正忙於應對湧入其工廠的模擬激素物質。
與此同時，科學家們擔心這些具有生物活性的汙染物及其代謝物可能會改變魚類和其他水生生物的激素水平，導致生殖、行為和發育問題。
科羅拉多大學生物學助理教授艾倫·瓦伊達說：“就影響而言，這些烷基酚只是導致不良影響的化合物子集之一。“少量烷基酚，少量雌激素避孕藥……它們都會累積。”
幾乎無處不在
從1999年到2009年，巴伯和同事們在明尼蘇達州德盧斯和聖保羅、芝加哥、底特律、印第安納波利斯和俄亥俄州阿克倫的汙水處理廠的排放物中，尋找了九種化合物及其代謝物，其中許多已知會破壞內分泌系統。他們在每個工廠的排放物中都發現了所有九種化合物。
巴伯說，在研究期間，排放量相當穩定。
這並非研究人員首次在五大湖區發現這些化合物。2007年，加拿大環境部報告稱，這些化合物存在於安大略省五大湖沿海溼地的沉積物中，並在當地無脊椎動物的組織中積累。
另一項2009年加拿大研究測試了伊利湖、休倫湖和安大略湖的28個地點，發現烷基酚廣泛分佈於下五大湖的沉積物中，靠近較大城市的沉積物中濃度較高。
瓦伊達說，烷基酚“幾乎無處不在”。“在消費品、工業用途和農業中，這些化合物的來源非常多。”
研究人員尋找的並不總是母體化合物。這些化合物在透過汙水處理廠時會被部分分解。
然而，它們會分解成持久存在的代謝物，並且仍然表現出內分泌干擾特性。
巴伯說：“它們順著排水管、透過下水道、透過汙水處理廠，回到河流中，許多都被轉化為比最初形態更具生物活性的形式。”
對魚類的雌激素影響
烷基酚會破壞內分泌系統，對魚類、鳥類和哺乳動物產生雌激素作用。
瓦伊達說，雌激素化合物透過雌激素受體發揮作用——人們想到的常見健康影響是生殖。“但其作用遠不止於此——雌激素對大腦、新陳代謝、心血管健康都很重要，”他說。
巴伯和同事們在五大湖區測試了一些魚類，以尋找內分泌干擾的跡象。他們發現一種名為血漿卵黃蛋白原的蛋白質——主要存在於雌性魚類中——在雌性魚類中大多減少，而在雄性魚類中則存在。
巴伯說，兩種性別的反應都表明存在內分泌干擾。
巴伯說：“許多內分泌干擾正在造成這些生物反饋系統的不平衡。暴露後，雌性魚類的機制會有點關閉，因為它是雌激素驅動的。”“暴露於雌激素的雄性魚類會在血液中產生這種蛋白質。”
當被要求對巴伯的發現發表評論時，美國環境保護署發言人塔拉·約翰遜透過電子郵件表示：“根據過去對此類烷基酚的研究，沒有任何實際結果是特別顯著或出乎意料的。”
科學家們已將烷基酚與魚類的一系列健康影響聯絡起來。
美國地質調查局科學家兼德克薩斯州合作魚類和野生動物研究部門負責人雷納爾多·帕蒂尼奧說，大多數研究來自實驗室研究。
帕蒂尼奧說：“研究表明行為問題、生殖障礙、免疫系統發育和抗病能力受損。“這些都是重要的功能。”
例如，巴伯、瓦伊達及其同事在2010年發現，暴露於科羅拉多州博爾德的激素和烷基酚汙染的汙水排放物中的小魚在14天內被去雄性化。
在研究期間，博爾德水務官員採取措施限制烷基酚，促使“排放物中出現的化合物急劇減少”，瓦伊達說。
“隨之而來的是，我們看到魚類的健康影響急劇減少，”他補充說，這種關係表明烷基酚在很大程度上是最初去雄性化的罪魁禍首。
密歇根州的研究人員發現，小龍蝦在暴露後出現嚴重的發育問題，並得出結論，這些化合物對“未來小龍蝦種群以及隨之而來的食物網構成嚴重風險”。
根據英國帝國癌症研究基金會的研究，在鱒魚中，四種常見的烷基酚刺激基因表達和乳腺癌細胞系的生長。
瓦伊達說，所有這些研究都與五大湖區的魚類相關，因為內分泌干擾化合物在不同魚類物種中的作用應該是相似的。他補充說，很難將任何特定的健康影響歸咎於任何一組化合物，因為魚類暴露於如此多的混合物中。
最終的擔憂是，這些化合物可能會影響魚類種群。帕蒂尼奧說，這也將很難確定，但認為可能存在種群層面的影響並非牽強附會。
“汙水排放物會影響個體魚類。認為如果個體受到影響，包括這些生殖終點，那麼擴大範圍並預測種群很可能受到影響，這並非不合理，”帕蒂尼奧說。
所有暴露都算數
塔夫茨大學教授兼生物學家安娜·索托博士說，很難量化烷基酚汙染的魚類對人類的風險，她補充說，食用魚的種類和數量將決定暴露程度。
然而，受汙染的魚類和水都代表了人類雌激素暴露的又一條途徑。
索托說：“我們已經受到雙酚A等雌激素的影響，我們知道這些影響是累加的。“簡而言之，我無法告訴你食用河流中的魚會使[人類]的內分泌干擾增加多少。但我可以說存在這種可能性，並且所有暴露都算數。”
“而且我們已經有雌激素了，現在可能有更多雌激素從水……和魚類中提供給身體。”
從源頭阻止它們
烷基酚在汙水排放物中廣泛存在，因為汙水處理廠根本沒有設計用於處理此類化合物。
國家清潔水機構協會 (NACWA) 法規事務高階主管克里斯·霍恩巴克說：“工廠的基本概念是70或80年前構思出來的，當時有人說‘嘿，我們能否利用環境中的自然生物降解過程並加速它’。”
“這些工廠的設計目的是將汙水中的物質清除出來，進行淨化並返回環境，”他說。“當這些工藝最初構思出來時，我們無法想象三氯生、避孕藥中的雌激素或烷基酚。”
目前有一些關於加強此類化合物去除率的研究。霍恩巴克說，反滲透似乎最適合去除烷基酚等新興汙染物。然而，反滲透對於大多數工廠來說成本過高。
其他研究人員在減緩汙泥停留時間方面取得了一些成功，汙泥停留時間將汙水保持在處理過程中生物消耗有機物的部分。較長的停留時間似乎可以去除更多汙染物，例如烷基酚。但霍恩巴克說，這也不是沒有問題。
“減慢一切速度確實會影響整體處理過程，並改變您可以處理的容量。沒有一種處理技術可以貼上去說‘去除汙染物X或Y’，”他說。
明尼蘇達州大都會委員會環境服務部（負責聖保羅、明尼阿波利斯地區汙水處理廠的運營）支援服務區總經理拉里·羅加茨基說，另一種加強去除的方法是活性炭過濾器。
但羅加茨基說，它也“極其昂貴”。“我們說的是數億美元。”羅加茨基說，與其進行如此巨大的投資，不如首先將這些化合物排除在衛生系統之外更有意義。
霍恩巴克說：“如果烷基酚化合物正在對環境造成問題，我們應該努力將它們排除在下水道之外。“下水道不是垃圾桶。”
例如，科羅拉多州博爾德市的官員與巴伯和其他人合作，監測當地水道中的烷基酚，然後聯絡高濃度附近的行業，向他們宣傳潛在的影響和替代方案。
霍恩巴克說，主要的擔憂是，環保署批准化合物，然後在環境影響得到證實後，將迫使汙水處理廠來處理它們。
環保署的約翰遜說，該機構對巴伯和同事監測的任何化學物質都沒有任何人類或水生生物水質標準。
她補充說，也沒有“立即制定”任何標準的計劃。
但巴伯說，自願減少化學品可以減少它們在環境中的存在。
“將訊息傳播出去是好事。如果人們意識到‘哦，我正在使用的產品正在產生不良的環境影響’，並且意識到他們有替代品，他們通常會轉向替代品。”