追踪环境污染

拾柒

有一场战争，没有弥漫的硝烟，没有残酷的杀戮，战争的结局却令人触目惊心：野生鱼类产生雌雄同体，河道里的青蛙长出五条腿，长江野生中华鲟出现眼睛缺损、躯体畸形……人们不禁要问，这场战争由谁发起，用了什么武器？

撰文：李亚男
　　2009年，北京大学城市与环境学院胡建英带领的研究小组通过大量的野外调查和实验模拟证明，长江野生中华鲟眼睛缺损、躯体畸形是由一种叫做三苯基锡（Triphenyltin，TPT）的农药导致的，TPT经过生物食物链放大、母子传递等一系列复杂的环境和生物过程后，对中华鲟造成了不可挽回的伤害。这一发现在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表后引起环境科学界的高度关注。科学家又一次以确凿的事实证明，人类一些不经意的活动，都可能给水生态系统带来难以逆转的灾难。
　　然而，人类每天都在生产、使用成千上万的化学物质，这些物质最终都有可能通过不同的途径排入环境，进入河流，汇入大海。从这成千上万的化学物质中找出可能对人类健康和生态系统有危害的物质，是环境科学家的一项重要任务，也是一项非常困难的任务。比如三苯基锡，它在水体中的含量极低，用目前最先进的仪器也难以分析出来；但即使是这样低的环境含量，通过水生生物的富集和食物链传递，在处于食物链高层的中华鲟体内，含量已经变得很高；这些高浓度富集后的三苯基锡通过母子传递过程进入中华鲟鱼卵后，导致最敏感时期的鱼类胚胎处于高三苯基锡暴露之中，最终导致其发育畸形。所以，找出环境污染与生态效应之间的直接联系非常困难，需要考虑复杂的环境和生物过程，综合分析化学、数学模型、分子生物学、环境毒理学、地理学等多方面的学科知识，才有可能最终找到问题的答案。
看不见的“病”
　　渤海沿岸的河口浅水区营养盐丰富，饵料生物繁多，是经济鱼、虾、蟹类的产卵场、育幼场和索饵场。渤海中部深水区既是黄渤海经济鱼、虾、蟹类洄游的集散地，又是渤海地方性鱼、虾、蟹类的越冬场。曾几何时，这里银涛碧浪、鸟飞鱼跃，是对虾、蟹和黄花鱼的天然渔场。
　　然而随着环渤海经济圈的形成和快速发展，如今，渤海已经染上了一个叫做“赤潮”的病。年复一年，赤潮的面积在不断扩大，刺痛了人们的眼睛，引起了人们的焦虑。事实上，这只是看得见的“病”。一种看不见的“病”，正悄悄进入渤海，侵蚀着生态系统的健康：北京大学研究小组在针对渤海野生鱼类的健康调查中发现，一些经济鱼种，如梭鱼出现了高比例的雌雄同体，这可能是雌鱼雄性化或雄鱼雌性化的结果。但不论是哪种结果，这种现象的出现都意味着该鱼种繁殖能力的下降，长期下去可能会面临灭绝的危险。
　　全球各地也都出现了鱼类雌性化的现象，究竟是什么造成鱼类出现雌雄同体现象？科学家们为此做了大量研究，最终将目标锁定在天然雌激素和一些具有雌激素效应的人工合成的医药品和化工产品（包括避孕药物、激素制剂和化工产品）上，这些物质被统称为“内分泌干扰物质”，俗称“环境激素”。
　　1993年，英国布鲁内尔大学教授约翰·森普特（John Sumpter）和苏珊·乔布林（SusanJobling）发现，受到羊毛厂流出废水污染的河道含有较高浓度的壬基酚，并推测该物质是导致河道中鱼类雌性化的原因。壬基酚是环境中广泛存在的一类内分泌干扰物，主要由工业用表面活性剂排放到环境后，壬基酚聚氧乙烯醚经过生物降解而产生。而加拿大纽布伦斯威克大学教授卡伦·基德（Karen Kidd）等人2007年发表在《美国国家科学院院刊》上的文章称他们的大型模拟实验发现，避孕药会导致一种黑头呆鱼（fathead minow）出现严重的雌性化，种群在几年间急剧下降，找到了污染物可能导致渔业资源下降的直接证据。
　　目前的研究普遍将环境中存在的各种内分泌干扰物的浓度水平与出现的生态问题进行关联，但是问题并没有迎刃而解。北京大学研究小组为此开展了长期而艰苦的研究，试图找出导致鱼类雌雄同体的关键原因。他们用目前最先进的仪器监测方法——超高效液相色谱串联质谱检测到的环境中的内分泌干扰物，基本上都来源于人与动物排泄物的天然雌激素——雌酮（E1）和雌二醇（E2）。然而，进一步的分析发现，这两个雌激素在环境水平下的暴露对鱼类造成雌雄同体的可能性还不到1%。而在渤海实际发生的鱼类雌雄同体的比例通常是20%，最高达60%。因此，渤海水体中检测到的天然雌激素并不能完全解释渤海野生梭鱼雌雄同体的高发现象，其中另有原因。
　　实际上，由于内分泌干扰物质的种类繁多，有些物质虽然在环境中浓度很低，但是可以通过食物链放大作用，在生物体内部得到放大富集，而以往的研究常常忽视这一重要环节。另外，环境中有很多物质本身可能不具有内分泌干扰活性，但是它们在生物体内能够促进或抑制雌激素的合成，间接产生内分泌干扰作用。例如通过芳香化酶作用的一些医药品，就能影响生物个体体内雌激素的合成、虽然生物科学家和环境科学家都认识到了这个问题，但是要解释究竟环境中存在哪些物质能够通过这些通道产生影响，以及这些影响最终对雌雄同体的影响程度如何，都还需要更加深入的研究。毕竟，环境介质太过复杂，环境中效应物质的浓度又太低。

选自：《新发现》 2011年08月号