Wo der Gummi auf die Straße (und den Fluss) trifft – Bewertung der Auswirkungen von Regenwasser und Straßenabfluss auf Lachs- und aquatische Ökosysteme

Jeden Tag fahren Millionen von Autos und Lastwagen auf den Straßen unseres Landes, viele überqueren dabei Bäche und Flüsse. Diejenigen, die Auto fahren, bedenken möglicherweise nicht, welche Bedrohung Autos für unsere aquatischen Ökosysteme darstellen können.

Regenwasser und Straßenabwasser sind zunehmend anerkannte Formen der Verschmutzung, die Chemikalien enthalten können, die für Fische und andere Wassertiere schädlich sind. Eine solche Chemikalie ist 6-p-Phenylendiamin-Chinon (6PPDQ). 6-p-Phenylendiamin (6PPD) ist entscheidend für die Lebensdauer von Autoreifen und die Sicherheit des Fahrers, indem es Reifengummi vor Rissen schützt. 6PPD absorbiert die schädlichen Auswirkungen des Ozons, indem es mit der Luft reagiert und sich in 6PPD-Chinon (6PPDQ) umwandelt. 6PPDQ wird dann in die Umwelt freigesetzt, wenn die Reifen während der Fahrt verschleißen und Regenwasser die Chemikalie in nahegelegene Flüsse und Bäche trägt. Im Wasser sind Fische und andere Wasserorganismen der Chemikalie ausgesetzt.

Kürzlich wurde 6PPDQ mit der Massensterblichkeit erwachsener Koho-Lachse in einigen Bächen des pazifischen Nordwestens in Verbindung gebracht (Tian et al. 2021). Diese jüngste Entdeckung hat neue Forschungen zum Ausmaß der Auswirkungen von 6PPDQ auf aquatische Ökosysteme inspiriert.

Kollaborierende Wissenschaftler des USGS Western Fisheries Research Center und des Kansas Water Science Center haben kürzlich zwei neue Arbeiten veröffentlicht, die unser Verständnis der Auswirkungen von 6PPDQ auf Lachse erweitern und Methoden für kostengünstige und humane Ansätze entwickeln, um umfassender zu untersuchen, wie und in welchem ​​Ausmaß 6PPDQ und Andere damit verbundene Schadstoffe beeinträchtigen unsere aquatischen Ökosysteme. Diese Wissenschaft ist ein entscheidender Schritt zur Festlegung von Wasserqualitätsschwellenwerten für 6PPDQ, die dabei helfen können, die Bemühungen zum Sammeln und Filtern von Straßenabwasser zu steuern. Mit diesen neuen Methoden können auch 6PPD-Alternativen für Reifen getestet werden.

Das erste Papier, das in Environmental Science & Technology Letters veröffentlicht wurde, validiert die Verwendung von im Labor gezüchteten Fischzelllinien, um die Auswirkungen von 6PPDQ und anderen Reifenverschleißtransformationsprodukten auf die Fischgesundheit im Vergleich zu Tests an lebenden Fischen zu bewerten. Es wurden Zelllinien von Koho-Lachs, Rotlachs, Chinook-Lachs und Regenbogenforelle verwendet, und die unterschiedlichen Auswirkungen von 6PPDQ zwischen den Arten stimmten mit Tests an lebenden Fischen überein. Zelllinien sind kostengünstiger, können in einer Vielzahl von Laboren eingesetzt werden und führen nicht zur Tötung von Tieren, was den weltweiten Bemühungen entspricht, den Einsatz von Tieren in Laborversuchen zu reduzieren.

Die zweite Studie, die in Environmental Science & Technology veröffentlicht wurde, untersucht die frühen Lebensstadien von Silberlachsen im Süßwasser, in denen sie in der Umwelt wahrscheinlich auf 6PPDQ stoßen. Frühere Studien haben gezeigt, dass ältere jugendliche und erwachsene Koho sehr empfindlich auf 6PPDQ reagieren und sterben, wenn sie den in der Umwelt vorkommenden Konzentrationen ausgesetzt werden. Diese neue Studie ergänzt diese. Es zeigt, dass Koho-Embryonen in Eiern, die normalerweise in Flussbetten abgelegt werden, selten sterben, wenn sie exponiert werden. Sobald jedoch die Coho-Babys schlüpfen, reagieren sie sehr empfindlich auf 6PPDQ und erleiden eine erhebliche Sterblichkeit. Grundsätzlich besteht für Koho-Lachse die Gefahr, dass sie durch 6PPDQ getötet werden, wenn sie nach dem Schlüpfen ein bis zwei Jahre lang normalerweise im Süßwasser leben und wenn sie als Erwachsene aus dem Meer ins Süßwasser zurückkehren, um zu laichen und Eier zu legen.

Dieses Papier enthält auch eine neuartige Analyse des Koho-Genoms, um zu zeigen, wie 6PPDQ wahrscheinlich Koho-Lachs tötet. Basierend auf den betroffenen Genen und im Einklang mit Hypothesen früherer Studien kann 6PPDQ Arterien, Venen und die Barriere zwischen Blut und Gehirn durchlässiger machen.

Wissenschaftler des Western Fisheries Research Center ermitteln nun, ob 6PPDQ bei Lachsen subletale Auswirkungen hat, wie etwa eine Veränderung der Krankheitsresistenz oder ihres Stoffwechsels. Wir arbeiten auch daran, den Einsatz tierischer Zelllinien und anderer Strategien voranzutreiben, um die Auswirkungen von 6PPDQ auf viele Wasserorganismen zu testen und alternative Chemikalien für den Reifenschutz zu erforschen.

Fotos im Karussell mit freundlicher Genehmigung von Florian Graner / Sealife Productions