Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến số phận của dư lượng thuốc trong đất
Một nghiên cứu toàn diện của các nhà khoa học Hungary đã cho thấy hành xử của các tàn tích dược phẩm trong đất không phụ thuộc vào một nhân tố mà được định hình bởi vô số quá trình tương tác. Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh, dựa trên phát hiện của họ, có thể có những gợi ý tinh chỉnh lại những thực hành hiện tại trong đánh giá chất lượng đất.
Nhiều người đã được nghe về vấn đề dư lượng kháng sinh trong nước uống nhưng có lẽ ít biết đến đủ loại dược phẩm mà chúng ta sử dụng thường xuyên có thể để lại dấu vết trong đất. Điều này có thể dẫn đến một thách thức nghiêm trọng với nông nghiệp và về lâu dài, có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Nhưng điều gì quyết định việc những dư lượng đó ở lại trong đất, kết hợp với những hạt đất hay di chuyển vào môi trường rộng lớn hơn?
Dư lượng dược phẩm nhiều loại như carbamazepine (một loại thuốc làm giảm hoạt động bất thường của dây thần kinh trong não), diclofenac (một loại thuốc chống viêm nhiễm không chứa steroidal), và estrogen chiết xuất từ 17α-ethinylestradiol có thể xâm nhập môi trường theo nhiều cách – ví dụ, thông qua nước thải chưa được xử lý và đã qua xử lý, tưới tiêu hoặc sử dụng bùn làm phân bón. Số phận của chúng về cơ bản được xác định bằng các nhân tố thúc đẩy chúng xâm nhập vào đất, ảnh hưởng đến sự hấp thụ của chúng.
Lo ngại lớn nhất là, thông qua quá trình hấp thụ, các hợp chất này có thể tích tụ tại chỗ, trở thành một mối nguy cơ cho việc trồng trọt, như cây trồng có thể hút các dư lượng thuốc cùng dưỡng chất – có tiềm năng cho phép các hợp chất đó đi vào chuỗi thức ăn.
Các nhà nghiên cứu của ĐH Eötvös Loránd (ELTE) và mạng lưới HUN-REN gần đây đã chứng tỏ liệu các hợp chất này hoặc kết hợp với đất hay trở nên cơ động hơn, và cách các dịch rễ, vật chất hữu cơ và nhiệt độ ảnh hưởng đến các quá trình này như thế nào.
Nghiên cứu đầu tiên, xuất bản trên Chemosphere, đã kiểm tra hệ quả của acid hữu cơ tạo ra khi dịch rễ hấp thụ ba loại dư lượng thuốc. Thực nghiệm chứng tỏ các acid hữu cơ phân tử thấp có thể làm tăng cường sự hấp thụ các dư lượng thuốc carbamazepine và diclofenac, dẫn đến sự tích tụ trong đất mặt. Điều này còn trở nên trầm trọng hơn với hàm lượng vật chất hữu cơ thấp, do trong đất giàu hữu cơ thì năng lực hấp thụ cao của vật chất hữu cơ có thể lấn át cả động lực hấp thụ. Ngược lại, estrogen có thể chứng tỏ liên kết chặt hơn với hạt đất, ngay cả khi không có các acid hữu cơ.
Do hàm lượng các acid hữu cơ trong bầu rễ thay đổi theo thời gian, dư lượng thuốc có thể tồn tại gần các cây lấy củ ở những thời kỳ khác nhau – một nhân tố có thể cuối cùng ảnh hưởng đến cách các hợp chất này xâm nhập cây trồng và, về dài hạn, vào chuỗi thức ăn.
Nghiên cứu thứ hai, được xuất bản trên Journal of Environmental Management, đã tìm hiểu về việc nhiệt độ ảnh hưởng đến hành vi của dư lượng thuốc trong bầu rễ như thế nào. Kết quả cho thấy, nhiệt độ về cơ bản xác định các mối quan hệ giữa đất và các phân tử thuốc – đó là liệu sự hấp thụ (gắn kết) hay phân giải (giải phóng) lấn át?
Trong khi diclofenac cho thấy sự hấp thụ bền trong điều kiện nhiệt độ cao thì dẫn xuất estrogen và lidocaine có xu hướng gắn kết mạnh hơn trong đất lạnh. Sự hiện diện đồng thời của các dư lượng thuốc khác nhau sẽ làm phức tạp hơn những tương tác nhiệt động lực học đó. Nghiên cứu này chứng tỏ là sự cân bằng nhiệt động lực học phụ thuộc thời gian là một trong những nhân tố chính chi phối số phận của dư lượng thuốc trong môi trường.
Được xây dựng trên hai nghiên cứu trước đây, nghiên cứu thứ ba, được xuất bản trên Ecotoxicology and Environmental Safety, tập trung vào động lực theo thời gian của các tương tác giữa các chuyển đổi vật chất hữu cơ trong đất và vi ô nhiễm. Các nhà khoa học đã tìm thấy sự phân hủy của vật chất hữu cơ đóng vai trò quyết định trong việc xác định tính bền và cơ động của dư lượng thuốc.
Từ những kết quả này, có thể thấy các phân tử thuốc hành xử hoàn toàn khác biệt tại điểm khởi đầu so với điểm kết thúc, khi các thành phần của vật chất hữu cơ trong đất đã thay đổi. Nghiên cứu này nhấn mạnh vào nguy cơ môi trường do dư lượng thuốc biến thiên theo thời gian; do đó, trạng thái của vật chất hữu cơ có thể luôn cần được xem xét đến khi thu thập mẫu.
Kết hợp lại, kết quả của ba nghiên cứu đã vẽ lên một bức tranh quan trọng: hành vi của dư lượng thuốc trong đất không được xác định từ một nhân tố đơn lẻ mà bằng nhiều quá trình tương tác. Acid hữu cơ từ rễ cây có thể làm gia tăng sự hấp thụ trong thời gian ngắn, sự phân hủy vật chất hữu cơ có thể tái định hình các cơ chế trong nhiều tháng trong khi nhiệt độ tiếp tục ảnh hưởng đến sự cân bằng của các quá trình hấp thụ.
Sự phức tạp này có nghĩa là sự đánh giá nguy cơ rủi ro với môi trường không thể chỉ phụ thuộc vào các tham số trong phòng thí nghiệm hay một điểm đo lường mà đòi hỏi những đánh giá dài hạn để tính đến sự thay đổi của các điều kiện môi trường. Chỉ thông qua cách tiếp cận tích hợp mới có thể giúp chúng ta hiểu những nguy cơ rủi ro mà các dư lượng thuốc trong đất gây ra với hệ sinh thái – và cuối cùng là sức khỏe con người.
Anh Vũ dịch từ Eötvös Loránd University
