每年秋天,银鲑都会进行一次史诗般的旅程,从海洋返回它们出生的淡水溪流和河流,以便繁殖,然后在不久后死亡。然而,几十年来,科学家们观察到,在西北太平洋地区,许多迁徙的鱼在穿过被雨水径流污染的城市水道时死亡。在某些地点,高达 40% 到 90% 的返回鲑鱼在有机会产卵之前就死亡了。
现在,科学家们发现了一个可能导致这些年度死亡事件的罪魁祸首。研究人员发现,轮胎橡胶中一种常用成分与臭氧(一种有毒气体)反应会形成一种对银鲑剧毒的化学物质。该团队在从西海岸收集的雨水样本中发现了这种化学物质的证据。
华盛顿大学塔科马和西雅图分校的环境工程师兼化学家、该研究的合著者 Edward Kolodziej 表示,目前还不清楚这种研究人员命名为 6PPD-quinone 的化合物在城市水道中的普遍程度。但他和他的同事在 12 月 3 日的《科学》杂志上报告说,它可能不仅对鲑鱼,而且对其他水生动物也构成危害。
“城市径流中有很多低浓度的化合物,[我们] 并不完全了解它们的所有影响,”斯坦福大学土木与环境工程教授、美国国家科学基金会“重塑国家城市水基础设施工程研究中心”主任 Richard Luthy 表示,他并未参与这项新研究。他表示,科学家们最不了解的污染物包括来自轮胎的可溶性化学物质和杀虫剂。“我们需要更多像这样的研究来了解如何最好地管理城市径流。”
Kolodziej 和他的团队此前曾报道,银鲑可能死亡的城市溪流与道路径流和通过轮胎胎面颗粒浸出的水具有相似的化学成分。为了找出是哪些化学物质导致了死亡,研究人员将幼年银鲑暴露在受新旧轮胎胎面颗粒污染的水中。大多数鱼在出现与被雨水径流毒害的野生鲑鱼相似的症状,包括喘息和迷失方向后,于几小时内死亡。
然后,该团队将银鲑暴露在橡胶混合物中的不同化学物质下。最终,研究人员确定了一种致命的化学物质,这种化学物质导致鱼在 90 分钟内开始出现痛苦症状。“它对鱼类毒性很大,而且在我们分析的所有道路径流样本中都存在,”Kolodziej 在电子邮件中告诉《流行科学》杂志。这种神秘的化学物质,干燥后会呈现出粉红色到紫红色的物质,在已发布的关于轮胎橡胶或受污染水的描述中并未提及。
研究人员确定,这种化学物质是在一种名为 6PPD 的防腐剂与臭氧反应时形成的。Kolodziej 说,6PPD 的设计目的是通过与周围空气中的臭氧反应来延长轮胎的寿命,防止臭氧与橡胶相互作用并使其变弱。他与团队在之前收集的西雅图、旧金山和洛杉矶地区的道路径流和受污染水域样本中发现了有毒浓度的 6PPD-quinone。
研究人员尚不确定是什么让 6PPD-quinone 如此有毒。然而,确定可能在杀死银鲑方面起最大作用的化学物质,是保护这些濒危鱼类的第一步。
Kolodziej 说:“这些知识将使我们能够更好地管理水质,优化雨水处理系统的运行方式,并了解为什么有些鱼类物种在某些栖息地难以生存。”
Luthy 表示,一个重要的下一步是寻找更环保的化学物质来替代轮胎中的 6PPD。“另一个是研究我们可以非常高效且廉价地处理城市径流的方法。”他及其团队正在研究木炭等材料对雨水的净化效果。