Hormoner fra mennesket forstyrrer reproduktionen hos fisk
Renset spildevand fra københavnske rensningsanlæg indeholder østrogener i koncentrationer, der kan få hanfisk til at danne ægproducerende celler og æggeblommeproteiner. Derfor bør anlæggenes evne til at nedbryde østrogener i spildevandet undersøges.
Af Henrik Andersen, Anne Marie Jakobsen, Kristine Andersen Krogh, Flemming Ingerslev og Bent Halling-Sørensen.
Fra Lægemiddelforskning 2002
Udledning af østrogene steroidhormoner i renset spildevand er blevet kædet sammen med skader på fisk i en række lande. Hormonerne får hanfisk og ungfisk til at producere æggeblommeproteiner, som ophobes i blodet, og desuden kan hanfisk danne ægproducerende celler i testiklerne, hvilket kan formindske deres fertilitet.
I Danmark er de biologiske effekter af østrogene stoffer i vandmiljøet blevet observeret i skaller og ørreder fra vandløb og søer i Århus amt. I 2001 undersøgte professor Poul Bjerregaard og medarbejdere fra Biologisk Institut på Syddansk Universitet i Odense de to fiskearter for forekomst af ægproducerende celler og andre unormale kønstræk i hanfisk samt for tilstedeværelse af æggeblommeprotein i blodet. Forskergruppen fandt østrogenpåvirkede fisk, men i mindre omfang end i sammenlignelige studier i England.
De østrogene effekter fra udledning af spildevand til vandmiljøet har i nogle tilfælde været tilskrevet industrikemikalier med hormonlignende egenskaber såsom 4-alkylphenoler, der især stammer fra nedbrydning af sæbestoffer, som anvendes i industrien og husholdningerne. De pågældende sæbestoffer er alkylphenolethoxylater, som næsten ikke anvendes i Danmark mere.
I andre tilfælde har de østrogene stoffer i spildevand været steroidhormoner som 17α-ethinøstradiol, der stammer fra P-piller, og 17β-østradiol og østron, der er naturlige hormoner, som mennesker udskiller i urin. I udlandet er østrogenerne blevet fundet i renset husholdningsspildevand i koncentrationer, der kan skade fisk.
Hormoner og æggeblommeprotein
Når hunfisk danner æggeblommeproteinet vitellogenin til produktion af æg, sker det under hormonel kontrol.
Først fremstiller hypofysen en type hormoner, som kaldes gonadotropiner. Disse hormoner påvirker æggestokkene til at danne østrogen, som efter frigivelse til blodbanen optages i leveren. Her reagerer kønshormonet med østrogenreceptoren, hvilket sætter gang i leverens produktion af æggeblommeprotein.
Hanfisk, der ikke skal fremstille æg, danner derimod normalt ikke vitellogenin. Men da hanfisk bærer genet for østrogenreceptoren, vil tilstedeværelsen af østrogen i hanfisk medføre, at de danner æggeblommeproteinet.
Hvis spildevand indeholder østrogen eller østrogenlignede stoffer, optages hormonerne i hanfisken, hvilket kan påvises ved at måle dannelsen af vitellogenin. Forskellige fiskearter har en forskellig følsomhed for dannelse af æggeblommeproteinet.
- Illustrationen viser, hvordan hormoner styrer dannelsen af æggeblommeprotein hos fisk.
Effektive danske anlæg?
Befolkningen og forbrugsmønstret af P-piller i Danmark er ikke væsentligt forskelligt fra andre europæiske lande, og derfor skulle man forvente, at østrogener tilføres rensningsanlæg i Danmark i samme omfang som i resten af Europa. Det kan derfor undre, at man i Danmark ikke finder de samme markante effekter hos fisk som i f.eks. England.
De mindre udtalte biologiske effekter hos fisk i Århus Amt kan måske forklaret med, at spildevandsbelastningen her er mindre end i de undersøgte områder fra England. Desuden er det muligt, at danske rensningsanlæg fjerner østrogener mere effektivt end engelske, da der foretages mere avanceret rensning af spildevand i Danmark.
For at efterprøve denne teori har vi analyseret indholdet af de to naturlige østrogene hormoner, 17β-østradiol og østron, samt det syntetiske østrogen, 17α-ethinyløstradiol, i renset spildevand fra fire storkøbenhavnske rensningsanlæg.
- Tabellen viser forekomsten af østrogener i spildevandsudløb fra rensningsanlæg forskellige steder i verden. Koncentrationerne er målt i nanogram pr. liter.
Resultater fra København
Vi tog prøver af spildevand fra udløbet af de fire rensningsanlæg, der repræsenterede forskellige størrelser og design.
Analyserne viste, at de to naturlige østrogene hormoner, som mennesker udskiller, fandtes i varierende koncentrationer fra under analysemetodens detektionsgrænse på 1 ng/l til henholdsvis 11 og 63 ng/l.
Det syntetiske østrogen, der anvendes i P-piller, var tilstede i alle prøver i et snævert koncentrationsområde på mellem 5-7 ng/l. Blindprøver, som bestod af grundvand, gav ikke noget målbart signal af nogen af de tre østrogener.
Generelt er de fundne koncentrationer i København højere end de koncentrationer, der blev påvist i undersøgelsen fra Århus Amt. Her var koncentrationen det syntetiske østrogen fra p-piller på op til 4,7 ng/l, mens de naturlige østrogener 17β-østradiol og østron blev fundet i koncentrationer på op til henholdsvis 2,5 og 6,1 ng/l.
De højere koncentrationer af østrogener i det rensede københavnske spildevand er mere i overensstemmelse med, hvad der tidligere er observeret i resten af Europa, end med resultaterne fra Århus Amt.
I England og Canada findes der højere koncentrationer af 17β-østradiol end i Danmark. Det kan ifølge japanske undersøgelser skyldes, at biologiske rensningsanlæg med effektiv anaerob fjernelse af kvælstof kan nedbryde det naturlige østrogen. I flere af de københavnske rensningsanlæg fungerer kvælstoffjernelsen godt, og det kan derfor være en mulig forklaring på, hvorfor koncentrationen af 17β-østradiol er lavere i Danmark end i England og Canada.
At der generelt finder langt højere koncentrationer af alle tre østrogener i København end i Århus Amt, kan skyldes årstidsvariationer.
Fra engelske undersøgelse ved man, at koncentrationen af østrogenerne i spildevandet kan svinge en del fra det ene år til det andet. Desuden kan der være forskelle i rensningsanlæggenes konstruktion, og også målemetoderne kan betyde noget.
Fisk påvirkes
I en lang række laboratorieforsøg verden over har man undersøgt, hvilke doser af østrogener, som påvirker reproduktionsevnen hos fisk. En gennemgang af resultaterne for østron, 17β-østradiol og 17α-ethinyløstradiol viser, at de laveste koncentrationer, som giver statistisk signifikant effekt, er på henholdsvis 8, 0,5 og 0,03 ng/l.
Når man sammenligner disse data med de målte koncentrationer i ufortyndet spildevand fra de fire københavnske rensningsanlæg, er der ikke plads til sikkerhedsfaktorer, der normalt anvendes i miljørisikovurderingen: Vi må slå fast, at det behandlede spildevand i Storkøbenhavn kan forstyrre reproduktionsevnen hos fisk.
Derfor foreslår vi, at man gennemfører en tilbundsgående undersøgelse af de danske rensningsanlæg for deres evne til at nedbryde naturlige og syntetiske østrogener.
Analyse af spildevand
Spildevandet fra de københavnske rensningsanlæg blev analyseret med en metode, som er udviklet af Thomas Ternes fra ESWE instituttet i Tyskland, hvor målingerne også blev udført.
Spildevandet blev inddelt i prøver af 1 kg, som hver blev tilsat 100 nanogram af det syntetiske østrogen 17β-østradiolacetat, der fungerede som kontrolstandard ved den efterfølgende ekstraktion af spildevandets indhold af østrogener. Ekstrakterne blev inddampet og oprenset på silicakolonner og blev derefter analyseret ved hjælp af gaskromatografiionfældemassespektrometri.
Analysen viste prøvens indhold af de to naturlige østrogener og det syntetiske østrogen fra P-piller. Som blindprøve for analyserne blev der anvendt grundvand.
