Vanliga vattenföroreningar skadar sötvattensorganismer

PHOENIX, Arizona — Människor släpper ständigt ut nya föroreningar i vattenmiljön. Vissa kan vara plastbitar som vi kan se. Andra kan vara kemikalier som sköljer ner i avloppet eller spolas ner i toaletten. Vi kanske inte ser dessa kemikalier, men tre tonåringar har visat att en del förorenande avfall kan skada sötvattensorganismer, som vattenloppor. Men även dessa kan spela viktiga roller i vattenhaltiga ekosystem.

Sarayu K. Das, Ella Suzanne Haefner och Elaine Adams presenterade resultaten av sin forskning på Intel International Science and Engineering Fair. Skapad av Society for Science & the Public och sponsrad av Intel, samlade 2016 års tävling mer än 1 600 studenter från över 70 länder. (SSP publicerar också Science News for Students.)

Alla tre tonåringar studerade den lilla varelsen Daphnia magna — ett litet sötvattenskräftdjur populärt känd som vattenloppan. (Det är egentligen inte en loppa, utan en släkting till räkor och kräftor.) Även om Daphnia kanske bara är en enda millimeter (0,039 tum) lång, är dessa varelser stora matkälla för större djur.

En bakteriedödare översvämningar

När människor försöker döda mikrober som kan orsaka infektion, kan de vända sig till antimikrobiella medel såsom triclosan. Många handtvålar och andra rengöringsprodukter (även tandkräm) kan innehålla denna mycket använda kemikalie. Men Ella och Elaine oroade sig för att triclosan kunde skada mer än bakterier. För att ta reda på det testade 17-åringarna på Loyola High School i Mankato, Minn.

Ingen av dem hade hört talas om triclosan innan de letade efter ett science fair-projekt. Men “det förbjuds i Minnesota 2017”, förklarar Elaine. Så hon och Ella tänkte, som en potentiellt farlig kemikalie, “Vi ville testa dess effekt på miljön.”

De bestämde sig för att använda Daphnia som sitt marsvin. Eftersom de är “längst ner i näringskedjan, äter små unga fiskar dem , förklarar Ella. Det gör vattenloppor till en mycket viktig indikatorart, säger hon. “Om det inte finns någon Daphnia“, hävdar hon, kan ungfisk bli hungrig och dö av. Om det händer, oroar hon sig, kan resten av ekosystemet lida.

Triclosan har redan hittats i vattendrag i tonåringarnas hemstat. Ella och Elaine ville veta om nivåerna av triklosan i vattnet var tillräckligt höga för att skada vattenloppor.

De valde koncentrationer som setts i strömmar i tre städer i deras delstat – Duluth, Worthington och Hutchinson. Worthington hade de lägsta nivåerna – endast 18 nanogram triclosan per liter vatten (eller 0,018 delar per miljard, eller ppb). Hutchinson hade 0,18 ppb och Duluth hade 0,41 ppb. Dessa låg långt under triclosannivån som anses vara en möjlig risk för människor: 50 ppb.

Tonåringarna fyllde 20 koppar med källvatten och placerade sedan 10 vattenloppor i varje. De tillsatte tillräckligt med triclosan för att nå nivåer av 18 ppb i fem koppar, 0,18 ppb i ytterligare fem och 0,41 ppb i fem till. De sista fem kopparna innehöll ingen triclosan. Dessa fungerade som deras kontroller.

Elaine och Ella övervakade kopparna i 21 dagar och räknade vattenlopporna varje dag. De spårade hur många som dog och hur många som föddes. Efter de 21 dagarna hade kontrollen och de två lägre doserna Daphnia som gick lika bra. Men en nivå på 0,41 ppb triclosan visade sig vara skadlig. Färre vattenloppor föddes och fler dog. – Det visar att även halterna i vår miljö idag har effekt, avslutar Ella.

Flickorna hoppas att deras data kommer att öka medvetenheten om riskerna med till och med låga nivåer av triklosan. “Minnesota är den enda delstaten som redan har förbjudit det”, förklarar Elaine. “Kanada har förbjudit det. Japan har förbjudit det. Det finns på en lista över farliga kemikalier för FN, så andra länder är medvetna om det. Att förbjuda det över hela landet kommer verkligen att hjälpa ekosystemet som helhet”, tror hon.

Droger upp lite Daphnia

Ella och Elaine blev chockade när de hörde talas om triclosan i vattnet. Sarayu, 15, vet hur de känner. Denna andra student på Spring Valley High School i Columbia, SC, blev förfärad när hon hörde om kasserade mediciner som hamnade i vattnet i närliggande Congaree National Park.

Sarayu Das blev orolig när hon hörde om droger i vattnet hos henne lokal nationalpark. Hon bestämde sig för att ta reda på hur farliga dessa droger kunde vara.

S. Das

“Tre fjärdedelar av personerna jag pratade med erkände att de spolade [unused] läkemedel i toaletten,” säger Sarayu. Många tror att sättet att kassera sådana droger “är att bara lägga dem i papperskorgen eller spola dem. Vi tänker inte på vad som händer efter att vi har gjort oss av med dem.”

Hon oroade sig över deras eventuella risk för det lokala vilda djuret. För att undersöka det, körde hon tester med två av drogerna som hittades i vattendrag i Congaree National Park. Ett läkemedel var tri-sprintec, ett läkemedel som används för att förhindra graviditet. Den andra var metformin, ett läkemedel som används för att sänka blodsockernivåerna hos personer med typ 2-diabetes.

Sarayu testade sina droger på 30 Daphnia, 30 små andmatsplantor och 10 små äppelsniglar. Hon satte 10 vattenloppor eller 10 andmatsväxter i var och en av tre koppar vatten. Hon lade en enda snigel i ytterligare 10 koppar vatten. Sedan satte hon tillräckligt med tri-sprintec för att skapa en koncentration på en promille (1 ppt) i en tredjedel av kopparna. Hon skapade metforminkoncentrationer på 1 ppt i ytterligare en tredjedel av kopparna. Resten av kopparna – hennes kontroller – innehöll bara rent källvatten.

Under de följande fem dagarna räknade Sarayu hur många av varje organism som dog. Sedan tillsatte hon mer läkemedel var 5:e dag till tri-sprintec- och metforminkopparna tills de slutligen nådde en koncentration på 5 ppt.

Tonåringen använde hennes resultat för att beräkna dosen som var hög tillräckligt för att döda hälften av organismerna. Detta är känt som den dödliga dosen 50 (LD 50). Tre ppt av antingen metformin eller tri-sprintec var tillräckligt giftigt för att döda hälften av hennes vattenloppor, andmat och sniglar, rapporterar hon nu.

Bekymrad över sina upptäckter har Sarayu startat en upplysningskampanj . Tonåringen designade åhörarkopior om farorna med att spola och slänga gamla droger. Hon distribuerar dem nu överallt där hon kan. “Det enda sättet det här problemet kan stoppas är genom medvetenhet om samhället”, säger hon.

Maktord

(för mer om Power Words, klicka på

här)

antimikrobiell

Ett ämne som används att döda eller hämma tillväxten av mikrober. Detta inkluderar naturligt framställda kemikalier, såsom många antibiotikamediciner. Det inkluderar också syntetiska kemiska produkter, såsom triklosan och triklokarban. Tillverkare har lagt till vissa antimikrobiella medel – särskilt triclosan – till en rad svampar, tvålar och andra hushållsprodukter för att förhindra tillväxten av bakterier.

blodsocker Kroppen cirkulerar glukos, en typ av enkelt socker, i blodet till kroppens vävnader där det används som bränsle . Kroppen utvinner detta enkla socker från nedbrytning av socker och stärkelse. Vissa sjukdomar, framför allt diabetes, kan dock tillåta en ohälsosam koncentration av detta socker att byggas upp i blodet.

control En del av ett experiment där det inte sker någon förändring från normala förhållanden. Kontrollen är väsentlig för vetenskapliga experiment. Det visar att varje ny effekt sannolikt bara beror på den del av testet som en forskare har ändrat. Till exempel, om forskare testade olika typer av gödningsmedel i en trädgård, skulle de vilja att en del av den förblir obefruktad, som kontroll. Dess område skulle visa hur växter i denna trädgård växer under normala förhållanden. Och det ger forskarna något som de kan jämföra sina experimentella data mot.

kräftdjur

Vattenlevande djur med hårt skal inklusive hummer, krabbor och räkor.

Daphnia magna Även känd som vattenloppor, dessa är faktiskt små sötvatten kräftdjur. De är nära botten av näringskedjan och fungerar som en viktig energikälla för många små fiskar.

ekosystem

En grupp av interagerande levande organismer – inklusive mikroorganismer, växter och djur – och deras fysiska miljö i ett visst klimat. Exempel inkluderar tropiska rev, regnskogar, alpina ängar och polar tundra.

östrogen Det primära kvinnliga könshormonet hos de flesta högre ryggradsdjur, inklusive däggdjur och fåglar. Tidigt i utvecklingen hjälper det en organism att utveckla de egenskaper som är typiska för en hona. Senare hjälper det en honans kropp att förbereda sig för att para sig och fortplanta sig.

sötvatten Ett substantiv eller adjektiv som beskriver vattendrag med mycket låga koncentrationer av salt. Det är den typ av vatten som används för att dricka och utgöra de flesta inlandssjöar, dammar, floder och bäckar, såväl som grundvatten.

marsvin En gnagare (Cavia porcellus) som ofta hålls som husdjur eller används i forskning. Samtal: En person eller annat djur som används som försöksobjekt.

hemisfär Hälften av en jordklot, som kan hänvisa till halva jorden, hälften av någon boll eller något annat — såsom hälften av hjärnan.

ungdom Unga, undervuxna djur. Dessa är äldre än “bebisar” eller larver, men ännu inte mogna nog för att anses vara vuxna.

dödliga dos 50 (LD 50

) Detta är dosen av en kemikalie (som till och med kan vara ett läkemedel) som dödar 50 procent av en behandlad befolkning. Det är ett mått som används för att ta reda på hur giftiga material kan vara för människor eller djur.

metformin Ett läkemedel som används för att behandla typ 2-diabetes. I denna sjukdom kommer mat att sätta på produktionen av insulin. Detta bör stoppa levern från att producera glukos eller blodsocker. Men med diabetes ignorerar levern till stor del insulinsignalen, vilket gör att blodsockernivåerna kan stiga till farligt höga nivåer. Metformin kan träda in och fungera som ett alternativt medel för att signalera att levern ska bromsa eller stänga av blodsockerproduktionen.

nano Ett prefix som indikerar en miljarddel. I det metriska mätsystemet används det ofta som en förkortning för att hänvisa till objekt som är en miljarddels meter långa eller i diameter.

parts per million

(miljarder eller biljoner) Förkortas ofta som ppm (eller ppb eller ppt), är det ett mått på antalet enheter av något material som det blandas i ett annat. Enheterna bör vara samma (eller likvärdiga) för båda materialen. Termen används för att beskriva extremt små koncentrationer av en kemikalie löst i en annan. Till exempel skulle en lösning av 300 delar per miljard natrium i vatten innebära att det finns 300 natriumatomer för varje miljard vattenmolekyler.

läkemedel Läkemedel, särskilt receptbelagda läkemedel.

hav

Ett hav (eller region som är en del av ett hav). Till skillnad från sjöar och str eams, havsvatten — eller havsvatten — är salt.

triclosan

En bakteriedödande kemikalie som läggs till några vanliga produkter som handtvål och svampar.

tri-sprintec Ett läkemedel som används för att förhindra graviditet. Den innehåller hormonet östradiol, eller östrogen.

typ 2-diabetes

(se även diabetes) En sjukdom som orsakas av kroppens oförmåga att effektivt använda insulin, ett hormon som hjälper kroppen att bearbeta och använda sockerarter. Om inte diabetes kontrolleras, riskerar en person att drabbas av hjärtsjukdom, koma eller död.