Исследование биологического воздействия токсичных химических коктейлей в окружающей среде
Учёные из Университета Пердью изучают сложную токсичность смеси так называемых «вечных химикатов» (PFAS), содержащихся во многих потребительских товарах.
В полевых экспериментах в контролируемых условиях команда обнаружила, что головастики, подвергшиеся воздействию распространённой смеси этих соединений — пер- и полифторалкильных веществ (PFAS), — демонстрировали замедленный рост при превращении в молодых лягушек. Размер на этой стадии жизни связан с выживаемостью и репродуктивным успехом амфибий в целом.
«Существует более 5000 таких химикатов, и этот список продолжает расти по мере развития наших аналитических возможностей», — отметил исследователь Тайлер Хоскинс. Распространённым источником PFAS являются огнезащитные водопенные плёнкообразующие пены (AFFF), которые более 50 лет используются для тушения топливных пожаров в аэропортах и на военных объектах. PFAS также содержатся в упаковке для фастфуда, антипригарных покрытиях посуды, косметике, удобрениях на основе биотвёрдых веществ и во многих производственных процессах.
«Мы пытались смоделировать то, что испытывают водные организмы вблизи мест исторического использования AFFF», — пояснил Хоскинс.
Результаты исследования, проведённого Хоскинсом и девятью соавторами, были опубликованы в журнале Environmental Science & Technology.
«PFAS, возможно, самый стойкий класс химических веществ, созданных нами с начала химического производства», — заявила соавтор Мария Сепульведа. «Исследования смесей PFAS сейчас очень важны, но их мало, потому что их сложно проводить».
Основная проблема для учёных — определить токсичность различных смесей PFAS. В полевых условиях животные подвергаются воздействию десятков этих химикатов одновременно, но лабораторные тесты часто сосредоточены на воздействии трёх или менее соединений.
«Редко изучается то, что на самом деле есть в окружающей среде», — отметил Хоскинс. Команда разработала исследование, чтобы изучить относительную роль одного конкретного PFAS — перфтороктансульфоната (PFOS) — в смеси с четырьмя другими PFAS.
Производство PFOS было добровольно прекращено в 2002 году. «Но это всё ещё самый часто обнаруживаемый PFAS в окружающей среде и в животных. Это очень важный объект для изучения», — сказал Хоскинс. PFOS накапливается в биологических тканях больше, чем большинство PFAS, и является одним из самых токсичных. Однако результаты показали, что PFOS не был более токсичным, чем другие четыре PFAS в смеси.
«С PFAS это не так, — сказала Сепульведа. — Нет ничего уникального, что можно было бы сказать: "О, это воздействие PFAS". Существует так много разных механизмов действия, что их трудно изучать».
В исследованиях на уровне целого организма команда Сепульведы за последние пять лет наблюдала, что каждый химикат в тестируемых смесях обычно оказывает аддитивные эффекты.
«Если я возьму у вас образец крови, в нём будет профиль PFAS, — пояснила Сепульведа. — Он состоит из нескольких химических веществ, и не все они одинаково токсичны. Нужно понимать, как они могут взаимодействовать вместе, влияя на токсичность».
Химикаты также часто встречаются в лабораторном оборудовании, включая стеклянную и пластиковую посуду, корм для лягушек и даже в дождевой воде. «Как это контролировать? Мы не можем держать резервуары запечатанными. Это проблема», — отметила Сепульведа.
Исследовательская группа проводит последующие исследования для дальнейшего изучения токсичности смесей на насекомых и в динамике водных сообществ.
«Водные организмы существуют в сообществе и взаимодействуют друг с другом, — сказал Хоскинс. — Когда один член сообщества подвергается воздействию, это может иметь волновые эффекты для других членов. Влияние PFAS на уровне сообщества не получило большого исследовательского внимания».
Команда выбрала амфибий для этого исследования, потому что у них есть водная стадия жизни, и они могут размножаться вблизи участков, затронутых AFFF. Они играют важную роль в экосистеме как потребители насекомых и как добыча для других животных.
«Химические вещества служат многим важным целям для нас. Но если мы собираемся выбрасывать в окружающую среду большое количество химикатов, это наша ответственность — понимать, что они делают с нашим здоровьем и здоровьем дикой природы. Это то, что мы пытаемся сделать здесь», — заключил Хоскинс.