Økosystemstress forårsaget af mikroforurenende stoffer

I Schweiz, mere end 30, 000 forskellige stoffer bruges på daglig basis i utallige produkter – lægemidler, kosmetik, rengøringsmidler eller industrikemikalier. Mange af disse stoffer finder vej – via spildevandsanlæg – til overfladevand, hvor de har en negativ indvirkning på akvatiske organismer og drikkevandsressourcer. For at fjerne mikroforurenende stoffer fra spildevand, omkring hundrede strategisk udvalgte renseanlæg i Schweiz skal i de kommende år opgraderes med et yderligere behandlingstrin.

Opgraderingsprogrammet følges tæt af forskere ved Eawag og Eawag-EPFL Ecotox Centre. Som projektleder Christian Stamm påpeger, "Dette giver en unik mulighed for at studere, mere eller mindre i realtid, hvordan akvatiske økosystemer reagerer på en reduktion i mikroforurenende stoffer." I den indledende fase, forskerne undersøgte den nuværende kemiske og biologiske status, forud for rensningsanlægsopgraderinger. Stamm forklarer:"Vi ønskede også at finde ud af, hvordan mikroforurenende stoffer fra renset spildevand påvirker sammensætningen af ​​biologiske samfund og flodens økosystemers funktion. Her der er stadig betydelige huller i vores viden."

Talrige mikroforurenende stoffer i spildevand

Mellem 2013 og 2014, Stamm og hans team udførte regelmæssige prøveudtagninger i områder opstrøms og nedstrøms for 24 renseanlæg og identificerede de tilstedeværende stoffer (fig. 1). Analyserne viser, at adskillige mikroforurenende stoffer kommer ind i floder i renset spildevand. "Særligt slående var stigningen i medicin og husholdningskemikalier, " siger Stamm - i tilfælde af medicin, koncentrationerne var 30 gange højere nedstrøms end opstrøms for renseanlæg (fig. 2). En indledende risikovurdering af økotoksicitet viste, at det antiinflammatoriske middel diclofenac og pesticiderne diazinon og diuron forekommer bredt i biologisk effektive koncentrationer. Dette gælder også for andre stoffer på regionalt plan.

Organismer nedstrøms for spildevandsanlæg viste forskellige symptomer på stress udøvet af mikroforurenende stoffer. For eksempel, genekspression forbundet med cellulær afgiftning blev observeret hos ørreder. Gammarid-populationer manglede unge individer, tyder på nedsat reproduktion eller øget dødelighed blandt unge. Mangfoldigheden af ​​makroinvertebrater, som er følsomme over for pesticider, blev reduceret nedstrøms for spildevandsudløb. Også til stede i spildevand er antibiotika og resistente bakterier, som kan fremme spredningen af ​​antibiotikaresistensgener i modtagende farvande.

Tab af tilpasninger efter opgradering af renseanlæg

alger og bakterier, som koloniserer flodlejet i form af biofilm og spiller en vigtig rolle i fødenettet, er også påvirket af spildevandsudledninger. Biofilm nedstrøms for spildevandsanlæg viste en meget større tolerance over for mikroforurenende stoffer end dem, der lever opstrøms. Ifølge Stamm:"Jo højere kemisk belastning, jo højere tolerance, som indikerer en årsagssammenhæng mellem eksponering og biologiske effekter."

Biofilm gav bevis for de tidlige virkninger af en opgradering af spildevandsanlæg:efter indførelsen af ​​det ekstra behandlingstrin på Herisau renseanlæg, alger i Glatt-floden mistede deres øgede tolerance over for mikroforurenende stoffer relativt hurtigt (fig. 3). Den inducerede ekspression af afgiftningsgener gik ligeledes tabt i ørred, der levede nedstrøms.

Maskerede effekter afsløret af rendesystemet

Tit, virkningerne af mikroforurenende stoffer kan ikke måles direkte i marken, fordi de er maskeret af virkningerne af andre bestanddele af spildevand. Så for at skille de forskellige påvirkninger ad, forskerne udførte også eksperimenter i et 16-kanals rendesystem (fig. 4). Ved at bruge dette system, de viste, for eksempel, at mens nedbrydningen af ​​organisk stof hæmmes af mikroforurenende stoffer, det fremmes af næringsstoffer. Stamm siger, "Dette understøtter vores resultater, afhængig af næringsstofsituationen, bladnedbrydningshastigheden var omkring to tredjedele lavere nedstrøms end opstrøms for renseanlæg." Den statistiske analyse indikerer, at , for eksempel, bladknusende gammarid-populationer decimeres af insekticider.