В районах с дефицитом пресной воды фермеры все чаще рассматривают очищенные сточные воды для орошения посевов. Однако многие регулирующие органы обеспокоены тем, что урожай, предназначенный для употребления в свежем виде, может содержать нежелательные соединения, обычно обнаруживаемых в сточных водах, включая многие психоактивные препараты, используемые для лечения психических расстройств.
«Сельскохозяйственная практика предъявляет высокие требования к ресурсам пресной воды. В условиях ограниченного количества осадков и засух, угрожающих мировым запасам воды, мы сталкиваемся с будущим, в котором дефицит может быть восполнен только за счет повторного использования очищенных сточных вод. Для того, чтобы и дальше безопасно использовать сточные воды, нам необходимо более глубокое понимание того, где и как сельскохозяйственные культуры метаболизируют, или расщепляют, вещества, содержащиеся в воде», — говорит Даниэлла Санчес, аспирантка Университета Джонса Хопкинса и ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Environmental Science and Technology.
Санчес изучала судьбу четырех психоактивных фармацевтических препаратов, часто обнаруживаемых в очищенных сточных водах: карбамазепина, ламотриджина, амитриптилина и флуоксетина, которые используются для лечения депрессии, биполярного расстройства и судорог.
В камере с регулируемой температурой исследователи в течение до 45 дней подкармливали помидоры, морковь и салат жидким раствором для роста, приготовленным из сверхчистой воды, солей, питательных веществ и одного из четырех лекарственных препаратов. Затем ученые взяли образцы различных тканей с каждого из растений и использовали передовые методы химического анализа, чтобы определить, как лекарственные препараты усваиваются растениями, какие побочные продукты они производят и куда эти химические побочные продукты в конечном итоге попадают в растение.
Фармацевтические препараты и их побочные продукты, как правило, накапливались в листьях. В листьях томата концентрация фармацевтических препаратов была более чем в 200 раз выше, чем в плодах, а в листьях моркови — примерно в семь раз выше, чем в съедобных корнях. Однако исследователи предупредили, что эти концентрации не являются поводом для тревоги; они лишь помогают составить карту распространения химических соединений. Они отметили, что вода, которая действует как скоростная магистраль, перенося питательные вещества и другие молекулы к различным частям растения, вероятно, сыграла роль в перемещении лекарственных соединений.
Большая часть воды перемещается через корни, по всему телу растения и попадает в листья. Фармацевтические препараты и их побочные продукты следуют по этому потоку, пока не достигнут листьев, где молекулы воды испаряются через поры, называемые устьями, оставляя лекарственные соединения позади.
«У растений нет хорошо развитого механизма для выведения этих лекарственных соединений. Они не могут легко избавляться от отходов с мочой, как это делают люди», — пояснила Санчес.
Вместо этого растения встраивают эти соединения в клеточные стенки листьев или в вакуоли, которые действуют как мешки для мусора для клеток. Со временем эти фармацевтические препараты и их побочные продукты накапливаются в тканях растения, и им некуда деваться, заявили исследователи.
Интересно, растения лучше усваивали и метаболизировали некоторые лекарственные препараты. Во всех тканях растений содержались низкие концентрации противоэпилептического препарата ламотриджина и его побочных продуктов.
Напротив, карбамазепин накапливался в более высоких концентрациях в тканях растений, включая съедобные корни моркови, плоды томатов и листья салата. Если в будущем регулирующие органы будут изучать риски для здоровья человека, будет полезно знать, какие лекарства с большей вероятностью накапливаются в тех частях растений, которые употребляют в пищу люди, подчеркнули исследователи.
«Тот факт, что эти лекарственные препараты часто встречаются в очищенных сточных водах, не означает, что они окажут какое-либо существенное воздействие на растение или его потребителя. Однако, это исследование поможет определить, какие соединения следует более детально изучить для обоснования потенциальных будущих нормативных актов», — говорити соавтор Карстен Прассе, доцент кафедры гигиены окружающей среды и инженерии в Университете Джонса Хопкинса, изучающий загрязняющие вещества в окружающей среде и сточные воды.
Источник: Johns Hopkins University.
На фото вы видите растения томата, подвергавшиеся воздействию психоактивных препаратов в течение 45 дней после цветения. Они накапливали в листьях более высокие концентрации лекарств и побочных продуктов по сравнению с плодами. Автор фото: Даниэлла Санчес, Университет Джонса Хопкинса.