Cây trồng được tưới bằng nước thải tích lũy dược chất trong lá

Tại các khu vực khan hiếm nước ngọt, nông dân đôi khi sử dụng nước thải đã qua xử lý để tưới tiêu cho cây trồng. Mặc dù thực hành này giúp tiết kiệm nguồn nước, nhưng cũng làm dấy lên những lo ngại từ phía cơ quan quản lý và người tiêu dùng. Nước thải có thể chứa một lượng nhỏ các chất khác nhau, bao gồm các dược phẩm tác động thần kinh thường được sử dụng để điều trị các rối loạn về sức khỏe tâm thần.

Nghiên cứu mới từ Đại học Johns Hopkins cho thấy một số loại cây trồng, cụ thể là cà chua, cà rốt và rau diếp có xu hướng tích lũy các hợp chất này chủ yếu trong lá. Phát hiện này có thể mang lại sự yên tâm nhất định cho người tiêu dùng, bởi các bộ phận thường được sử dụng làm thực phẩm là quả cà chua và rễ cà rốt, thay vì lá.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Environmental Science and Technology là một phần trong nỗ lực rộng hơn nhằm đánh giá mức độ an toàn của việc sử dụng nước thải đô thị trong nông nghiệp. Trong hầu hết các trường hợp, nguồn nước này đã được xử lý trước khi tái sử dụng.

“Hoạt động nông nghiệp đòi hỏi một lượng lớn nước ngọt. Với lượng mưa hạn chế và tình trạng hạn hán đe dọa nguồn cung nước toàn cầu, chúng ta đang hướng tới một tương lai thiếu hụt nước, trong đó việc tái sử dụng nước thải đã xử lý có thể là giải pháp cần thiết,” Daniella Sanchez, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học Johns Hopkins và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết. “Để tiếp tục sử dụng nước thải một cách an toàn, chúng ta cần hiểu rõ hơn về cách các loài cây trồng chuyển hóa hoặc phân giải các tác nhân có trong nguồn nước này.”

Sanchez đã khảo sát bốn loại dược phẩm tác động thần kinh thường được phát hiện trong nước thải đã xử lý: carbamazepine, lamotrigine, amitriptyline và fluoxetine. Đây là các thuốc được kê đơn để điều trị các tình trạng như trầm cảm, rối loạn lưỡng cực và động kinh.

Để nghiên cứu cách thực vật tương tác với các hợp chất này, nhóm nghiên cứu đã trồng cà chua, cà rốt và rau diếp trong buồng kiểm soát nhiệt độ. Cây được cung cấp dung dịch dinh dưỡng gồm nước siêu tinh khiết, muối, chất dinh dưỡng và từng loại dược phẩm trong thời gian lên đến 45 ngày.

Sau đó, các nhà khoa học thu thập mẫu từ nhiều bộ phận khác nhau của cây. Bằng các phương pháp phân tích hóa học tiên tiến, họ xác định mức độ hấp thu các dược phẩm, các sản phẩm chuyển hóa được hình thành trong quá trình cây xử lý chúng, cũng như vị trí phân bố của các chất này trong mô thực vật.

Kết quả phân tích cho thấy các dược phẩm và sản phẩm phân giải của chúng chủ yếu tích lũy trong lá. Ở cà chua, nồng độ các hợp chất này trong lá cao hơn 200 lần so với trong quả. Ở cà rốt, hàm lượng trong lá cao gấp khoảng bảy lần so với trong rễ là phần ăn được.

Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng các số liệu này không nên được hiểu là cảnh báo về nguy cơ đối với sức khỏe, mà nhằm cung cấp cái nhìn rõ hơn về cách cây trồng phân bố các hợp chất hóa học được hấp thu từ nước tưới.

Theo nhóm nghiên cứu, cách nước di chuyển trong cây có thể giải thích cho hiện tượng này. Nước mang theo chất dinh dưỡng và các phân tử khác di chuyển từ rễ lên thân và đến lá. Các hợp chất dược phẩm di chuyển theo dòng nước này. Khi nước đến lá, nó thoát ra ngoài thông qua các khí khổng. Khi nước bay hơi, các hợp chất dược phẩm còn lại sẽ bị giữ lại trong mô lá. “Thực vật không có cơ chế phát triển đầy đủ để bài tiết các hợp chất này. Chúng không thể loại bỏ chất thải theo cách như con người,” Sanchez cho biết.

Do không có cơ chế loại bỏ hiệu quả, các hợp chất này có xu hướng lưu lại trong mô thực vật. Một số gắn vào thành tế bào, trong khi số khác được lưu trữ trong không bào - các cấu trúc nội bào có chức năng chứa các chất không mong muốn. Theo thời gian, các dược phẩm và sản phẩm chuyển hóa của chúng có thể tích lũy trong mô thực vật do không có con đường thải loại hiệu quả.

Nghiên cứu cũng cho thấy các loại thuốc khác nhau có mức độ tích lũy khác nhau. Ví dụ, thuốc điều trị động kinh lamotrigine và các sản phẩm chuyển hóa của nó xuất hiện ở mức thấp trong tất cả các mô thực vật. Ngược lại, carbamazepine có xu hướng tích lũy với nồng độ cao hơn trong toàn bộ cây, bao gồm cả các phần ăn được như rễ cà rốt, quả cà chua và lá rau diếp. Nếu các cơ quan quản lý tiến hành đánh giá rủi ro trong tương lai, việc xác định các hợp chất có xu hướng tích lũy trong phần ăn được sẽ rất quan trọng.

“Việc các dược phẩm thường xuyên được phát hiện trong nước thải đã xử lý không đồng nghĩa với việc chúng sẽ gây ra tác động đáng kể đến cây trồng hoặc người tiêu dùng,” đồng tác giả Carsten Prasse, Phó Giáo sư về sức khỏe môi trường và kỹ thuật tại Đại học Johns Hopkins, cho biết.

Ông cũng nhấn mạnh rằng các nghiên cứu như vậy cho thấy tầm quan trọng của việc đánh giá không chỉ các dược phẩm ban đầu mà còn cả các sản phẩm chuyển hóa được hình thành khi cây xử lý chúng. “Hy vọng rằng nghiên cứu này sẽ giúp xác định những hợp chất cần được đánh giá sâu hơn nhằm hỗ trợ việc xây dựng các quy định trong tương lai,” ông nói.