Антибиотики не исчезают бесследно. Они задерживаются.
Исследователи из Университета Сан-Паулу обнаружили их в реке Пирасикаба. А именно — остатки препаратов, запрещенных в животноводстве. Эти вещества выявили в рыбе, которая является обычным продуктом питания для местных жителей.
Исследование, опубликованное в журнале Environmental Sciences Europe, отслеживает накопление этих химикатов в воде, донных отложениях и водных организмах. Работой руководила Патрисия Александре Эванжелista. Проект финансировался фондом FAPESP. Ученые также проверили, может ли назойливое водное растение Salvinia auriculata (салвиния ушастая) помочь очистить систему от токсинов.
Команда объединила полевое мониторинг с лабораторными экспериментами. Они проверяли наличие генетических повреждений у рыб и тестировали растительную очистку. Цель была амбициозной: оценить экологические риски и найти недорогие решения. Источники загрязнения? Сточные воды, сельскохозяйственные стоки, свинοфермы. Все это стекает в эту реку.
Засуха концентрирует проблему
Речь идет не только о том, какие вещества присутствуют, но и о том, когда они появляются.
Команда отбирала образцы в период дождей и в сухой сезон вблизи плотины Санта-Мария-да-Серра. Они искали 12 распространенных антибиотиков: тетрациклины, фторхинолоны, сульфаниламиды и фенолы.
Результаты были однозначными.
Во время дождей? Большинство антибиотиков опускалось ниже пределов обнаружения. Большой объем воды разбавлял их. Но в сухой сезон? Уровень воды падает. Концентрации резко возрастают.
Уровни в воде достигали наногamme на литр. В донных отложениях концентрация измерялась в микрограммах на килограмм. Содержание энофлоксацина и сульфаниламидов в осадках превышало показатели, наблюдавшиеся в глобальных исследованиях.
Почему именно осадки? Они действуют как губка. Органические вещества, фосфор, кальций, магний — все это удерживает лекарства. Это резервуар, ожидающий момента, чтобы высвободить их обратно.
Запрещенный ингредиент в ужине
Вот главная неожиданность.
Хлорамфеникол был обнаружен в рыбе ламбари (Astyanax sp. ), выловленной местными рыбаками в районе Барра-Бон. Этот препарат запрещен в Бразилии для использования в животноводстве из-за высокой токсичности. И тем не менее он там был. Только в сухой сезон. В концентрациях десятков микрограмм на килограмм.
Люди едят ламбари. Это значит, что люди могут употреблять этот запрещенный соединенный.
Эванжелиста подчеркнула, почему хлорамфеникол и энофлоксацин были важны для лабораторных тестов. Энофлоксацин широко используется как в животноводстве, так и в человеческой медицине. А хлорамфеникол? Запрещен для пищевых животных, но все еще используется в некоторых случаях в человеческой медицине. Это маркер стойкого, исторического загрязнения.
Может ли сорное растение решить проблему?
Они попробовали использовать Salvinia auriculata. Плавающее водное растение. Часто ненавидимое. Иногда полезное.
В лабораторных экспериментах растение подвергали воздействию реальных концентраций энофлоксацина и хлорамфеникола, а также уровней, превышающих их в 100 раз. Чтобы отследить перемещение веществ, они использовали соединения, меченные радиоактивным углеродом-14. Точное отслеживание.
Результаты для энофлоксацина были впечатляющими. Более 95% вещества удалялось за несколько дней при высокой биомассе. Период полувыведения сократился до 2–3 дней. Хлорамфеникол был более устойчивым. Удаление шло медленнее и было частичным. Был очищен лишь 30–43%. Периоды полувыведения составили от 16 до 10 дней. Это соединение задерживается надолго.
Куда делись лекарства? В корни. Автография подтвердила это. Ключевым процессом стала ризофильтрация. Растение впитывало вещества через свою подземную сеть.
Сложность биоаккумуляции
Ситуация усложняется в рыбе.
Снижение уровня антибиотиков в воде не всегда останавливало их всасывание. Иногда это даже ухудшало положение. Или ускоряло его.
Энофлоксацин остается растворенным в воде. Рыбы выводят его относительно быстро. Период полувыведения — 21 день. Низкая биоаккумуляция. Он почти не накапливается.
Хлорамфеникол ведет себя иначе. Период полувыведения — 90 дней. Высокое удержание в тканях. Он задерживается.
Добавление растения снова изменило правила игры. Сорняк, конечно, снижал уровень лекарств в воде. Но рыбы иногда поглощали их быстрее. Почему? Растение может расщеплять антибиотики на формы, которые легче усваиваются водными организмами. Трансформированная угроза.
«Использование растений как губок — это не просто так. Это меняет всю систему, то, как организмы взаимодействуют с загрязнителями», — сказала Эванжелиста.
Генетические повреждения рассказывали схожую смешанную историю. Хлорамфеникол вызывал значительные проблемы с ДНК у рыб. Микроядра. Аномалии ядра. Но если добавить Salvinia, повреждения снижались до уровня контрольной группы. Возможно, растение выделяло антиоксиданты? Снижало окислительный стресс?
Энофлоксацин не поддался. Значительного снижения генетических эффектов со стороны растения не наблюдалось. Вещество слишком стабильно. Образует стойкие метаболиты. Растение не могло нейтрализовать угрозу.
Природные решения — не волшебная пуля
Эванжелиста четко дает понять: Salvinia — не панацея.
Если вы выдернете загрязненные растения и просто выбросите их? Антибиотики снова попадут в окружающую среду. Новый источник загрязнения. Критически важно обращение с биоотходами.
Но есть надежда. В районах, где озонирование или технологии передового окисления слишком дороги, природа может предложить более дешевый путь.
Исследование подчеркивает сложность ситуации. Река Пирасикаба рассказывает историю человеческого воздействия. Отложения действуют как резервуары. Супербактерии процветают в резистентных средах.
«Обнаружение показывает, насколько вредной может быть человеческая деятельность… Резистентность микроорганизмов приводит к появлению супербагов», — отметил Вальдемар Луи Торнисиеоло, руководитель Эванжелисты. «Недорогие решения работают, но нам нужно понимать интегрированное функционирование экосистем».
Инструменты с радиомечением были предоставлены МАГАТЭ. Данные надежны. Проблема реальна. А что происходит с этими обработанными растениями, остается под вопросом. Ответ на который должна дать сама экосистема.
