激素干扰化学物质在湖泊和河流中的普遍程度可能远超先前认为。环境科学家发现,尽管这些化合物通常会被阳光分解,但它们可以在夜间再生,像僵尸一样复活。
“之前的假设是,如果它消失了,我们就无需担心,”内华达大学里诺分校的环境工程师爱德华·科洛杰伊说,他是这项研究的共同负责人。“但我们低估了它们在环境中的持久性。”
马萨诸塞大学阿默斯特分校的内分泌学家劳拉·范登堡补充说:“风险评估一直是建立在光照足以分解这些产物的基础上的,但这项工作完全颠覆了这一观念。”她没有参与这项研究。
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内分泌干扰物——扰乱激素系统的污染物——已知会对鱼类造成危害,并且越来越多的证据表明它们与人类的健康问题有关,包括不孕不育和各种癌症。但是,从环境中种类繁多的痕量化学物质中找出特定的罪魁祸首已被证明是困难的。科洛杰伊说,事实上,河流中已知的内分泌干扰物的浓度似乎常常过低,无法解释对水生野生动物的有害影响。
增强效果
他和他在爱荷华州爱荷华市的爱荷华大学的环境工程师同事大卫·克维尔特尼决定找出内分泌干扰物的分解产物是否会增强它们对环境的影响。他们的团队专注于群勃龙醋酸酯,一种合成的合成代谢类固醇,在美国每年被用作超过2000万头牛的生长促进剂(这种做法在欧盟被禁止)。
牛将类固醇代谢成诸如17α-群勃龙之类的化合物,这是一种常见的内分泌干扰物,常见于农业径流水中。在实验室测试中,每升仅几十纳克的这些化合物就可能扭曲鱼类的性别比例并降低其生育能力。然而,一些制造商辩称,这些代谢物在河流中几乎没有风险,因为阳光会迅速分解它们。
科洛杰伊和他的团队将17α-群勃龙和相关化合物的溶液在实验室中进行了几个光照和黑暗循环。尽管在模拟白天期间浓度下降,但科学家们惊讶地发现,在黑暗时期,浓度又反弹了。在中性 pH 值和 25 摄氏度下,从其分解产物中再生 60% 的 17α-群勃龙样品大约需要五天时间。更高的温度或略微酸性或碱性条件会加速这一过程。
范登堡说:“我从未见过这样的情况。”她说,野外生物学家通常在白天采集水样,夜间再生“肯定有可能影响这些结果。”此外,野外研究很少报告水样的 pH 值和温度,而这些因素可能对污染物的真实浓度产生重大影响。“我认为没有人想到它会如此重要,”她说。
该团队在从爱荷华河采集的水样以及用用群勃龙醋酸酯处理过的牛粪接种的试验池塘中发现了相同的再生过程。他们还注意到,其他具有相似化学结构的类固醇也可以以相同的方式再生,包括口服避孕药地诺孕素和非法合成代谢类固醇屈地酮。《科学》杂志发表了这些结果。
隐藏在眼皮底下
科洛杰伊说,这项工作给类固醇内分泌干扰物的采样结果带来了相当大的不确定性,并表明现在迫切需要对其分解化合物在环境中的情况进行调查。
他还补充说,这也突出了依赖于寻找单一环境污染物而不是其衍生物谱的研究的一个严重缺陷。范登堡补充说,化学研究应辅以使用活细胞检测内分泌干扰物的生物测定。
去年,一项此类生物测定法发现,在 35% 的淡水样品中存在雄激素,远远超过化学测定法所暗示的。“你真正想知道的是,里面是否有任何东西会导致生物活性,”马里兰州贝塞斯达国家癌症研究所的分子生物学家戈登·哈格尔说,他是该测定法的开发者。然而,目前的环保监测程序仍然依赖于检查“化学物质清单,而且他们只知道一次检查一种物质”,他说。“这是一项徒劳的任务。”