Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Nr. 85: Undersøgelse af hormonforstyrrende kemikalier i vandløb

Lassen, P., Strand, J., Dähllöf, I., Larsen, M.M., Bossi, R., Wiberg-Larsen, P., Long, M., Krüger, T. & Bonefeld-Jørgensen, E.C. 2014. Undersøgelse af hormonforstyrrende kemikalier i vandløb. Aarhus Universitet, DCE – Nationalt Center for Miljø og Energi, 70 s. - Videnskabelig rapport fra DCE - Nationalt Center for Miljø og Energi nr. 85
http://dce2.au.dk/pub/SR85.pdf

 

Sammenfatning

Der har gennem de seneste årtier været et stigende fokus på, at hormonforstyrrende stoffer har afgørende betydning for forskellige dyrearters evne til at formere sig. Spildevand er en vigtig kilde til tilførsel af hormonforstyrrende stoffer i vandmiljøet, men også andre kilder såsom udvaskning fra marker har betydning. Både forekomst og biologiske effekter er undersøgt i forskellige sammenhænge i Danmark, men der savnes en direkte kobling af forekomst og koncentrationer af hormonforstyrrende stoffer i vandmiljøet med deres mulige biologiske effekter under danske forhold.

Dette er et indledende pilotprojekt, som kobler screening af hormonforstyrrende stoffer i vandløb sammen med undersøgelser af stoffernes effekter på dels reproduktionssystemet hos store muslinger, dels hormonforstyrrelser i mammale cellekulturer i form af in vitro bioanalyser til påvisning af effekter på hormonrelaterede receptorer, herunder østrogen, androgen- og Ah-receptor aktivitet.

Princippet i projektet var, at passive prøveopsamlere og muslinger blev eksponeret samtidig ved en række lokaliteter, både med og uden tilførsel af spildevand. Ekstrakter fra opsamlerne blev anvendt til måling af en række hormonforstyrrende stoffer samt bestemmelse af hormonforstyrrende effekter på receptor aktiviteter i mammale cellekulturer. Muslingerne blev undersøgt for biomarkører for hormonforstyrrende effekter på hanmuslingers kønsudvikling dels ved niveauet af vitellogenin-lignende proteiner (målt som alkali-labilt phosphat, ALP), dvs. blommeproteiner som indgår i dannelse af æg (oocyter) i normale hunner, dels for tegn på intersex, dvs. en forekomst af æg-lignende celler i hanners gonader, kaldet testis.

Der blev benyttet passive opsamlere i stedet for traditionelle vandprøver for at opnå optimal information om forekomsten af stofferne, herunder bla. at kunne vurdere belastningen af stofferne for hele den periode, hvor muslingerne var udsat.. Der blev anvendt to typer passive opsamlere: Polar Organic Chemical Integrative Samplers (POCIS) til opsamling af polære og semipolære stoffer og silikonemembraner (SM) til opsamling af upolære stoffer. På basis af Performance Reference Compounds (PRC), som blev spiket i membranerne før udsætning, kunne det beregnes, hvor stor en vandmængde, der havde passeret membranerne; dermed kunne en gennemsnitskoncentration i vandfasen for de enkelte stoffer fastlægges.

Resultaterne af de kemiske analyser viste en ikke overraskende tendens til, at koncentrationerne af en lang række stoffer var højere nedstrøms for renseanlæg i forhold til opstrøms og andre lokaliteter. Imidlertid viste resultaterne også, at andre kilder kan forekomme, idet en række stoffer blev fundet ved de andre lokaliteter, specielt organotin, PFAS og visse pesticider, som således må have andre og mere diffuse kilder.

Metoden med anvendelse af passive opsamlere til de kemiske analyser viste sig generelt robust med forholdsvis lav spredning ved dobbeltbestemmelser og betydelig lavere detektionsgrænser i forhold til traditionelle vandanalyser. Membranerne viser potentiale til at optage selv meget små koncentrationer af stoffer, og specielt POCIS-membranerne vurderes velegnede til screening for stoffer, med henblik på en vurdering af om de efterfølgende bør indgå i moniteringsprogrammer.

I overensstemmelse med de kemiske data viste analyser for receptor effekter i cellekulturer overordnet størst effekt nedstrøms for renseanlæg. Der blev observeret en øget østrogen-, androgen- og Ah-receptoraktivitet ved nedstrøms prøver. Dog viste analyserne, at også stoffer, som hæmmer receptor aktiviteterne, er til stede i disse nedstrøms prøver. Der kan derfor konkluderes, at der frigives hormonforstyrrende stoffer via det tilledte spildevand. Endvidere viser resultaterne, at også vandløb, som ikke umiddelbart burde være særligt belastede af spildevand, indeholdt hormonforstyrrende stoffer i koncentrationer, som var i stand til at aktivere alle tre testede receptorer. Det er imidlertid svært præcist at vurdere, hvor store effekter der reelt vil forekomme i miljøet på basis af resultaterne, men resultaterne kan betragtes som en biomarkør.

Undersøgelsen af de udsatte malermuslinger (Unio tumidus) viser, at alkali-labilt phosphat (ALP) i hæmolymfe (blodvæske) fra hanner generelt var højere nedstrøms for renseanlæg, og at de derved udviste tegn på hormonforstyrrelser. ALP er en biomarkør for udvikling af vitellogenin-lignende (blomme-) proteiner i hanner og indikerer derved, om de har været udsat for en østrogenlignende påvirkning. Dette understøttes af, at der i forbindelse med kønsbestemmelsen af muslingerne blev konstateret en overraskende høj andel af hanner med tegn på intersex i form af æg-lignende celler i gonadevæsken. Dette var ikke forventet, da denne form for intersex tidligere kun er dokumenteret for marine muslinger og ikke for ferskvandsmuslinger. Mere detaljerede histologiske undersøgelser af gonaderne vil være nødvendig for at få disse indikationer på intersex endeligt bekræftet.

Sammenkobling af resultaterne viste, at der var en klar statistisk sammenhæng mellem de biologisk bestemte toksiske dioxinækvivalenter (AhR-TEQ) og hyppigheden af ALP/intersex i hanmuslinger. Det er første gang, at denne sammenhæng er blevet undersøgt og dokumenteret i miljøet.

Det var sværere statistisk at korrelere målingerne af de enkelte kemiske stoffer med de biologiske effekter. Dette skyldes primært, at datamaterialet var for lille (dvs. antallet af stationer) i forhold til de mange parametre, der måles, samt at effekterne ikke er relateret til enkelte stoffer, men er en netto effekt af den samlede stofblanding, ”cocktail effekt”. Imidlertid sås der en klar tendens til, at koncentrationerne for visse hormonforstyrrende stoffer er væsentligt forhøjet i vandløb nedstrøms for udløb fra kommunale renseanlæg, og in vivo undersøgelserne med biomarkører i malermuslinger samt resultaterne fra in vitro receptoreffektstudierne viste, at disse forhøjede koncentrationer har potentiale til en påvirkning af de tilstedeværende organismer.

Undersøgelsen viste, at der også forekommer hormonforstyrrende stoffer og biologiske effekter i vandområder, som må formodes at være relativ lidt belastede med disse stoffer. Dette bekræfter, at det er vanskeligt at finde områder i Danmark, som er upåvirkede af menneskets aktiviteter.

Projektet viser, at det er relevant at kombinere biologiske effektmålinger med koncentrationsmålinger, når den økologiske tilstand af vandmiljøet skal vurderes. Der blev således påvist biologiske effekter på alle lokaliteter, til trods for generelt lave koncentrationer. Derved viser projektet, at effekterne efter al sandsynlig kan skyldes udsættelse for en kombination af mange stoffer, dvs. cocktaileffekter.