Арджун Венкатесан, недавно защитивший докторскую диссертацию, и Рольф Халден, профессор и директор Центра экологической безопасности Института биодизайна Университета штата Аризона, провели тщательное отслеживание многих из этих химических веществ.
В исследовании, опубликованном сегодня в журнале Nature Publishing Group, Scientific Reports, оба автора описывают новый подход к идентификации потенциально вредных, производимых в массовом порядке химических веществ, описывая накопление в иле 123 различных ЦИК.
Десять из 11 химических веществ, наиболее часто встречающихся в обработанном бытовом иле или твердых биологических веществах, были химическими веществами, выпускаемыми в больших объемах, включая антипирены, противомикробные и поверхностно-активные вещества.
Исследование показывает сильное совпадение между химическими веществами, обнаруженными в биологических образцах, взятых у людей, и химическими веществами, обнаруженными в твердых биологических веществах муниципальных образований. Эти результаты показывают, что анализ осадка может служить полезным суррогатом для оценки воздействия на человека и биоаккумуляции потенциально опасных веществ.
По словам Венкатесана, «присутствие ХИК в сточных водах предполагает, что потребители уже могут подвергнуться воздействию этих химикатов до их сброса в сточные воды, что указывает на необходимость биомониторинга человека и оценки риска этих приоритетных химикатов."
Определение приоритетов тысяч ЦИК и прогнозирование их поведения было сложной задачей. Оценка дорогостоящая, утомительная и требует много времени.
Кроме того, как подчеркивается в новом исследовании, лабораторное моделирование химического поведения, включая скорость разрушения окружающей среды и потенциал биоаккумуляции, часто значительно отклоняется от реальных сценариев.
Обычный химический скрининг оценивает стойкость, биоаккумуляцию и потенциальную токсичность различных химических веществ. Однако этот метод страдает двумя недостатками: скорость производства химических веществ, используемых в настоящее время, не учитывается в анализе, а подробное поведение этих химических веществ в реальных биологических системах, включая человеческое тело, не оценивается.
В текущем исследовании репозиторий образцов из U.S. очистные сооружения, созданные и обслуживаемые Халденом в Институте биодизайна АГУ, использовались для удобной идентификации ЦИК, а также для оценки их потенциала биоаккумуляции и их способности противостоять процессам разложения.
Рабочая гипотеза предполагает, что такие очистные сооружения могут действовать как надежные датчики для мониторинга распространенности химических веществ и потенциала биоаккумуляции, имеющих отношение к человеческому обществу и окружающей среде.
В частности, химические вещества, способные выдержать первичную и вторичную очистку в муниципальных канализационных системах, демонстрируют заметную устойчивость к аэробным и анаэробным процессам пищеварения и, следовательно, с большей вероятностью будут упорно сохраняться в окружающей среде после их выброса.
Как отмечает Халден, отстой после обработки обеспечивает сток для избегающих воды (гидрофобных) органических соединений.
Такой ил часто наносится на землю, где стойкие гидрофобные химические вещества (включая полихлорированные бифенилы [ПХД], бриминированные антипирены [BFR] и различные фармацевтические продукты и средства личной гигиены, включая антимикробные агенты) могут накапливаться в больших количествах.
Анализ выявил в общей сложности 123 химических вещества в твердых биологических веществах. Из них 17 бромированных химических веществ были обнаружены в U.S. биологические твердые вещества впервые. Самыми распространенными химическими веществами были поверхностно-активные вещества, которые обычно встречаются в моющих средствах, эмульгаторах, пенообразователях и диспергаторах.
После поверхностно-активных веществ наиболее часто обнаруживались фармацевтические препараты и средства личной гигиены, за которыми следовали BFR, которые обычно встречаются в пластмассах, текстиле, электронике и огнезащитных составах для дома. БАПы часто сохраняются и биоаккумулируются в окружающей среде, а при надлежащих условиях также способны превращаться в другие опасные химические вещества, включая бромированные диоксины и фураны. В исследовании отмечается, что пути, по которым БАПы попадают в очистные сооружения, остаются спекулятивными и требуют дальнейшего изучения
Выявленные поверхностно-активные и противомикробные химические вещества попадают в категорию соединений с большим объемом производства (ВПЧ), производимых в годовых количествах более 450000 кг (1 миллион фунтов). В исследовании отмечается, что обилие некоторых химических веществ связано с конкретными социальными событиями, например, с паникой сибирской язвы в 2001 году, которая значительно увеличила производство и потребление антибиотика ципрофлоксацина. Накопление антибиотиков в окружающей среде вызывает особую озабоченность из-за тенденции вызывать повышенную лекарственную устойчивость микробных патогенов.
Исследование показывает, что 91 процент из 11 наиболее распространенных соединений, обнаруженных в образцах биологических твердых веществ, являются химическими веществами ВПЧ, что усиливает тесную связь между наличием гидрофобных химических веществ в иле и объемом их производства.
Гидрофобные соединения, встречающиеся в диапазоне частей на триллион, обычно не встречаются в окружающей среде или обладают значительной способностью к биологическому разложению, либо и тем, и другим. С другой стороны, эти химические вещества, встречающиеся в количествах миллионных долей, представляют потенциальную проблему из-за низкой способности к биологическому разложению, частого использования и тенденции накапливаться в твердых биологических веществах из-за их гидрофобной природы.
Когда результаты текущего исследования были сопоставлены с комплексной оценкой воздействия химических веществ в окружающей среде, проведенной Центром по контролю и профилактике заболеваний, было обнаружено, что примерно 70 процентов химических веществ, обнаруженных в твердых биологических веществах, также были обнаружены у людей.
Изобилие химических веществ в твердых биологических веществах является надежным индикатором текущей скорости использования химических веществ, устойчивости к биоразложению и потенциала биоаккумуляции. Кроме того, используя твердые биологические вещества в качестве этапа предварительной проверки, исследователи могут сократить тысячи потенциально опасных химикатов CEC в обращении до управляемого числа приоритетных веществ, наиболее нуждающихся в дальнейшей оценке. Затем такой список химических веществ можно было бы тщательно изучить на предмет их абсорбции, распределения, метаболизма и выведения, а также их потенциального вреда для человека и экосистем. "Ежедневно в США используется более 85 000 химикатов.S., – непростая задача – выявить тех, кто нуждается в большем контроле, регулировании или замене более безопасными альтернативами », – говорит Халден. "Оказывается, мы можем использовать существующую инфраструктуру, наши очистные сооружения, чтобы измерить химический пульс страны, определить химические запасы и сосредоточиться на опасных химических веществах, которые могут нанести вред людям, процветанию и планете."