Когда мы говорим о загрязнении рек и озёр, чаще всего представляем пластик, нефтяные пятна или сточные воды. Но всё чаще экологи обращают внимание на другую категорию загрязнителей - фармацевтические вещества, которые невозможно увидеть невооружённым глазом. Они попадают в водоёмы в микроскопических количествах, но их воздействие оказывается значительно серьезнее, чем можно подумать.
Термин «фармацевтические загрязнители» объединяет десятки классов веществ:
Эти соединения устойчивы, проходят через организм людей и животных практически неизменёнными, а затем - через очистные сооружения, которые изначально не были рассчитаны на их удаление.
Источников, по которым лекарства попадают в воду, несколько:
Наличие фармацевтических загрязнителей в сточных водах может приводить к нежелательным последствиям.
1. Формирование устойчивости к антибиотикам у бактерий
Это один из самых серьёзных эффектов. Даже очень низкие концентрации антибиотиков создают возможность появления антибиотикорезистентности бактерий. Антибиотикорезистентность - это способность бактерий выживать при воздействии антибиотиков, которые раньше их уничтожали. Всемирная организация здравоохранения называет её одной из главных глобальных угроз XXI века. По оценкам ОЭСР (Организации экономического сотрудничества и развития), если ничего не менять, к 2050 году устойчивые инфекции могут ежегодно приводить к миллионам смертей.
Главная причина появления устойчивых бактерий - низкие концентрации антибиотиков, которые попадают в канализацию через продукты жизнедеятельности людей, через отходы животноводства, через сбросы больниц и фармпредприятий. В сточных водах концентрации антибиотиков обычно микрограммные или нанограммные - слишком низкие, чтобы убить бактерии, но достаточные, чтобы создать селективное давление.
Это означает, что обычные бактерии погибают; выживают случайные мутанты или штаммы, обладающие устойчивостью; и эти оставшиеся бактерии продолжают размножаться уже как «устойчивая популяция». Этот процесс называется селективным отбором в присутствии субингибирующих концентраций антибиотиков.
В России этой проблемой уже занимаются ведущие научные организации, например, ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН, МГУ им. М.В. Ломоносова, ПГНИУ, Всероссийское общество охраны природы и другие.
2. Гормональные нарушения у рыб и амфибий
Гормоноподобные вещества, включая синтетические эстрогены из контрацептивов, вызывают у гидробионтов нарушения репродуктивной системы и снижение выживаемости потомства. Эти эффекты подтверждены в исследованиях на реках Европы, Северной Америки и Азии.
3. Хроническое воздействие на экосистемы
Некоторые широко используемые фармацевтические препараты, в первую очередь антидепрессанты, оказывают влияние на водных организмов даже в очень малых концентрациях. У рыб и других гидробионтов нейромедиаторные системы - серотониновая, дофаминовая, норадреналиновая - устроены схожим образом с человеческими. Поэтому вещества, которые у людей регулируют настроение, тревожность и поведение, в воде незаметно вмешиваются в работу нервной системы животных.
Например, было исследование влияния антидепрессанта Прозак на поведение гуппи - он делает их смелее, даже перед хищниками. У них под влиянием этого препарата уменьшается реакции на тень хищника и увеличивается время, проводимое на открытом пространстве. Другими словами, затормаживается инстинкт избегания опасности. Это опасно для рыб, потому что «смелые» рыбы чаще становятся добычей.
Также доказано, что антидепрессанты делают рыб «социально неловкими». Социальная структура рыб построена на группировании и синхронном поведении. Под действием антидепрессантов нарушается способность держаться в косяке, особи теряют согласованность движений, из-за чего группа распадается и у рыб растёт стресс и уязвимость перед хищниками.
Помимо прочего, у рыб меняется миграционное и территориальное поведение и могут появляться расстройства пищевого поведения.
Эти эффекты не вызывают мгновенной гибели и почти незаметны визуально. Но при хроническом воздействии они изменяют поведение целых популяций, что постепенно перестраивает экосистему - меняются цепи питания, численность видов, конкурентные отношения и стабильность водных сообществ.
4. Каскадные эффекты в окружающей среде
Антисептики (например, хлоргексидин, триклозан) подавляют развитие полезных микробов в воде и донных отложениях, нарушая циклы разложения органики, круговорота азота и фосфора. Изменяется баланс всей экосистемы - от бактерий до рыб, а естественные процессы очищения водоемов выходят из строя.
Традиционные методы очистки (биологическая очистка, отстаивание, фильтрация) разработаны для другой задачи - удаления органики, азота и фосфора. Фармацевтические же соединения устойчивы к биологическому разложению, не осаждаются, не окисляются обычными методами и действуют даже в ультранизких концентрациях.
Чтобы эффективно удалять такие вещества, нужны продвинутые биотехнологические методы (подбор специализированных микробных консорциумов), мембранные технологии или адсорбция на активированном угле. Но такие технологии внедрены далеко не везде.
Для решения проблемы исследуются новые подходы, например выделение ферментов для разрушения устойчивых молекул ил создание биореакторов на основе микробных плёнок. Эти технологии дают обнадёживающие результаты, но пока остаются экспериментальными.
Фармацевтические загрязнители - это не про токсичные аварии и не про мусор, который можно увидеть. Это незаметная, но постоянно растущая нагрузка на природные и городские экосистемы. Такие вещества могут циркулировать в воде годами, а их влияние проявляется медленно, но затрагивает качество питьевой воды, здоровье водных животных и распространение устойчивых патогенов.
