拉里·巴伯花费十年时间检测五大湖区的水和鱼类。但他寻找的并非众所周知的污染物。
汞……多氯联苯……这些仍然是问题。但还有一类鲜为人知的污染物，它们对水生生物具有隐匿且令人担忧的健康影响。
巴伯是美国地质调查局的研究地质学家，他正在寻找并发现了内分泌干扰化合物——称为烷基酚——它们通过污水处理厂，并污染了五大湖区和密西西比河上游地区的河流和鱼类。
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这些化合物渗透到接收污水处理厂排放物的五大湖盆地水道中。
巴伯说：“无论它是一个大型城市污水处理厂、一个中型城市污水处理厂还是独立的化粪池，都没关系。“这些化学物质都存在。”
污水处理厂最初并非设计用于处理这些化合物，这些化合物在商业和住宅产品（如洗涤剂、清洁产品和粘合剂）中广泛使用。运营商们正忙于应对涌入其工厂的模拟激素物质。
与此同时，科学家们担心这些具有生物活性的污染物及其代谢物可能会改变鱼类和其他水生生物的激素水平，导致生殖、行为和发育问题。
科罗拉多大学生物学助理教授艾伦·瓦伊达说：“就影响而言，这些烷基酚只是导致不良影响的化合物子集之一。“少量烷基酚，少量雌激素避孕药……它们都会累积。”
几乎无处不在
从1999年到2009年，巴伯和同事们在明尼苏达州德卢斯和圣保罗、芝加哥、底特律、印第安纳波利斯和俄亥俄州阿克伦的污水处理厂的排放物中，寻找了九种化合物及其代谢物，其中许多已知会破坏内分泌系统。他们在每个工厂的排放物中都发现了所有九种化合物。
巴伯说，在研究期间，排放量相当稳定。
这并非研究人员首次在五大湖区发现这些化合物。2007年，加拿大环境部报告称，这些化合物存在于安大略省五大湖沿海湿地的沉积物中，并在当地无脊椎动物的组织中积累。
另一项2009年加拿大研究测试了伊利湖、休伦湖和安大略湖的28个地点，发现烷基酚广泛分布于下五大湖的沉积物中，靠近较大城市的沉积物中浓度较高。
瓦伊达说，烷基酚“几乎无处不在”。“在消费品、工业用途和农业中，这些化合物的来源非常多。”
研究人员寻找的并不总是母体化合物。这些化合物在通过污水处理厂时会被部分分解。
然而，它们会分解成持久存在的代谢物，并且仍然表现出内分泌干扰特性。
巴伯说：“它们顺着排水管、通过下水道、通过污水处理厂，回到河流中，许多都被转化为比最初形态更具生物活性的形式。”
对鱼类的雌激素影响
烷基酚会破坏内分泌系统，对鱼类、鸟类和哺乳动物产生雌激素作用。
瓦伊达说，雌激素化合物通过雌激素受体发挥作用——人们想到的常见健康影响是生殖。“但其作用远不止于此——雌激素对大脑、新陈代谢、心血管健康都很重要，”他说。
巴伯和同事们在五大湖区测试了一些鱼类，以寻找内分泌干扰的迹象。他们发现一种名为血浆卵黄蛋白原的蛋白质——主要存在于雌性鱼类中——在雌性鱼类中大多减少，而在雄性鱼类中则存在。
巴伯说，两种性别的反应都表明存在内分泌干扰。
巴伯说：“许多内分泌干扰正在造成这些生物反馈系统的不平衡。暴露后，雌性鱼类的机制会有点关闭，因为它是雌激素驱动的。”“暴露于雌激素的雄性鱼类会在血液中产生这种蛋白质。”
当被要求对巴伯的发现发表评论时，美国环境保护署发言人塔拉·约翰逊通过电子邮件表示：“根据过去对此类烷基酚的研究，没有任何实际结果是特别显著或出乎意料的。”
科学家们已将烷基酚与鱼类的一系列健康影响联系起来。
美国地质调查局科学家兼德克萨斯州合作鱼类和野生动物研究部门负责人雷纳尔多·帕蒂尼奥说，大多数研究来自实验室研究。
帕蒂尼奥说：“研究表明行为问题、生殖障碍、免疫系统发育和抗病能力受损。“这些都是重要的功能。”
例如，巴伯、瓦伊达及其同事在2010年发现，暴露于科罗拉多州博尔德的激素和烷基酚污染的污水排放物中的小鱼在14天内被去雄性化。
在研究期间，博尔德水务官员采取措施限制烷基酚，促使“排放物中出现的化合物急剧减少”，瓦伊达说。
“随之而来的是，我们看到鱼类的健康影响急剧减少，”他补充说，这种关系表明烷基酚在很大程度上是最初去雄性化的罪魁祸首。
密歇根州的研究人员发现，小龙虾在暴露后出现严重的发育问题，并得出结论，这些化合物对“未来小龙虾种群以及随之而来的食物网构成严重风险”。
根据英国帝国癌症研究基金会的研究，在鳟鱼中，四种常见的烷基酚刺激基因表达和乳腺癌细胞系的生长。
瓦伊达说，所有这些研究都与五大湖区的鱼类相关，因为内分泌干扰化合物在不同鱼类物种中的作用应该是相似的。他补充说，很难将任何特定的健康影响归咎于任何一组化合物，因为鱼类暴露于如此多的混合物中。
最终的担忧是，这些化合物可能会影响鱼类种群。帕蒂尼奥说，这也将很难确定，但认为可能存在种群层面的影响并非牵强附会。
“污水排放物会影响个体鱼类。认为如果个体受到影响，包括这些生殖终点，那么扩大范围并预测种群很可能受到影响，这并非不合理，”帕蒂尼奥说。
所有暴露都算数
塔夫茨大学教授兼生物学家安娜·索托博士说，很难量化烷基酚污染的鱼类对人类的风险，她补充说，食用鱼的种类和数量将决定暴露程度。
然而，受污染的鱼类和水都代表了人类雌激素暴露的又一条途径。
索托说：“我们已经受到双酚A等雌激素的影响，我们知道这些影响是累加的。“简而言之，我无法告诉你食用河流中的鱼会使[人类]的内分泌干扰增加多少。但我可以说存在这种可能性，并且所有暴露都算数。”
“而且我们已经有雌激素了，现在可能有更多雌激素从水……和鱼类中提供给身体。”
从源头阻止它们
烷基酚在污水排放物中广泛存在，因为污水处理厂根本没有设计用于处理此类化合物。
国家清洁水机构协会 (NACWA) 法规事务高级主管克里斯·霍恩巴克说：“工厂的基本概念是70或80年前构思出来的，当时有人说‘嘿，我们能否利用环境中的自然生物降解过程并加速它’。”
“这些工厂的设计目的是将污水中的物质清除出来，进行净化并返回环境，”他说。“当这些工艺最初构思出来时，我们无法想象三氯生、避孕药中的雌激素或烷基酚。”
目前有一些关于加强此类化合物去除率的研究。霍恩巴克说，反渗透似乎最适合去除烷基酚等新兴污染物。然而，反渗透对于大多数工厂来说成本过高。
其他研究人员在减缓污泥停留时间方面取得了一些成功，污泥停留时间将污水保持在处理过程中生物消耗有机物的部分。较长的停留时间似乎可以去除更多污染物，例如烷基酚。但霍恩巴克说，这也不是没有问题。
“减慢一切速度确实会影响整体处理过程，并改变您可以处理的容量。没有一种处理技术可以贴上去说‘去除污染物X或Y’，”他说。
明尼苏达州大都会委员会环境服务部（负责圣保罗、明尼阿波利斯地区污水处理厂的运营）支持服务区总经理拉里·罗加茨基说，另一种加强去除的方法是活性炭过滤器。
但罗加茨基说，它也“极其昂贵”。“我们说的是数亿美元。”罗加茨基说，与其进行如此巨大的投资，不如首先将这些化合物排除在卫生系统之外更有意义。
霍恩巴克说：“如果烷基酚化合物正在对环境造成问题，我们应该努力将它们排除在下水道之外。“下水道不是垃圾桶。”
例如，科罗拉多州博尔德市的官员与巴伯和其他人合作，监测当地水道中的烷基酚，然后联系高浓度附近的行业，向他们宣传潜在的影响和替代方案。
霍恩巴克说，主要的担忧是，环保署批准化合物，然后在环境影响得到证实后，将迫使污水处理厂来处理它们。
环保署的约翰逊说，该机构对巴伯和同事监测的任何化学物质都没有任何人类或水生生物水质标准。
她补充说，也没有“立即制定”任何标准的计划。
但巴伯说，自愿减少化学品可以减少它们在环境中的存在。
“将消息传播出去是好事。如果人们意识到‘哦，我正在使用的产品正在产生不良的环境影响’，并且意识到他们有替代品，他们通常会转向替代品。”