Fejl fundet i vandbehandlingsmetoden - Processen kan uforvarende generere skadelige kemikalier

Offentlig vandkvalitet har fået stor opmærksomhed i de senere år, da der er gjort nogle foruroligende opdagelser vedrørende blyniveauer i byer over hele landet. Nu, en ny undersøgelse fra Johns Hopkins University peger på andre kemikalier i vand, der er værd at være opmærksomme på - og faktisk, nogle af dem kan være oprettet, ironisk, under selve vandbehandlingsprocessen.

For at befri vand for forbindelser, der vides at være giftige, vandbehandlingsanlæg bruger nu ofte metoder til at oxidere dem, gør dem til andre, formentlig mindre skadelige kemikalier kaldet "transformationsprodukter". Selvom tidligere undersøgelser har set på biprodukterne af vandbehandlingsprocesser som klorering, man ved ikke så meget om de produkter, der dannes under nogle af de nyere processer, som oxidation med hydrogenperoxid og UV-lys, som er særligt relevante ved genbrug af vand.

"Typisk, vi anser disse transformationsprodukter for at være mindre giftige, men vores undersøgelse viser, at dette måske ikke altid er tilfældet, " siger hovedforfatter Carsten Prasse, assisterende professor i Department of Environmental Health and Engineering ved Johns Hopkins Whiting School of Engineering og universitetets Bloomberg School of Public Health. "Vores resultater fremhæver, at dette kun er halvdelen af ​​historien, og at transformationsprodukter kan spille en meget vigtig rolle, når vi tænker på kvaliteten af ​​det behandlede vand."

Prasse, sammen med kolleger fra University of California, Berkeley, valgte at se på phenoler, en klasse af organiske kemikalier, der er blandt de mest almindelige i vandforsyningen, da de er til stede i alt fra farvestoffer til produkter til personlig pleje til lægemidler til pesticider såvel som i kemikalier, der er naturligt forekommende i vand.

For at bestemme hvilke forbindelser phenolerne omdannes til under behandlingen, holdet, hvis resultater er offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences , første oxiderede phenoler ved hjælp af peroxidradikaler, en proces, der ofte bruges af vandbehandlingsanlæg. Næste, de lånte en smart metode fra biomedicinen:De tilføjede aminosyrer og proteiner til blandingen. Afhængigt af hvilke kemiske reaktioner der fandt sted, Prasse og hans team kunne lave nogle baglæns beregninger for at bestemme, hvilke forbindelser phenolerne skal være blevet til i det tidligere trin.

De opdagede, at phenolerne blev omdannet til produkter, herunder 2-buten-1, 4-skive, en forbindelse, der vides at have negative virkninger, herunder DNA-skader, på menneskelige celler. Interessant nok, furan, en giftig forbindelse i cigaretrøg og biludstødning, omdannes også til 2-buten-1, 4-vælger i kroppen, og det kan være denne omdannelse, der er ansvarlig for dens toksicitet.

For at teste de specifikke virkninger af 2-buten-1, 4-vælger på biologiske processer mere fuldstændigt, holdet udsatte forbindelsen for museleverproteiner. De fandt ud af, at det påvirkede 37 forskellige proteinmål, som er involveret i en række biologiske processer, fra energiomsætning til protein- og steroidsyntese.

Et enzym, 2-buten-1, 4-skive viste sig at binde er kritisk ved apoptose, eller "celle-selvmord". Hæmning af denne forbindelse i en levende organisme kan føre til ukontrolleret celleproliferation, eller vækst af kræft. Og andre forbindelser som 2-buten-1, 4-skive interfererer med at spille nøgleroller i stofskiftet. "Der er mange potentielle sundhedsmæssige resultater, som fedme og diabetes, " siger Prasse. "Der er en kendt sammenhæng mellem pesticideksponering og fedme, og undersøgelser som vores kan hjælpe med at forklare, hvorfor dette er."

Resultaterne er spændende, da det er første gang, disse metoder er blevet anvendt til vandbehandling, siger Prasse. I tide, de kan udvides til at screene for andre typer forbindelser ud over phenoler.

Vandrensning er ekstraordinært udfordrende, da forurenende stoffer kommer fra så mange forskellige kilder - bakterier, planter, landbrug, spildevand – og det er ikke altid klart, hvad der genereres i processen. "Vi er meget gode til at udvikle metoder til at fjerne kemikalier," siger Prasse. "Når kemikaliet er væk, arbejdet - ser det ud til - er udført, men faktisk ved vi ikke altid, hvad fjernelse af kemikaliet betyder:bliver det til noget andet? er det forvandlingsprodukt skadeligt?"

Prasse og hans team påpeger, at i år 2050, det er blevet anslået, at to tredjedele af den globale befolkning vil leve i områder, der er afhængige af drikkevand, der indeholder afstrømning fra gårde og spildevand fra byer og fabrikker. Så sikre og effektive oprensningsmetoder vil være endnu mere kritiske i de kommende år.

"De næste trin er at undersøge, hvordan denne metode kan anvendes på mere komplekse prøver og studere andre kontaminanter, der sandsynligvis vil resultere i dannelsen af ​​lignende reaktive transformationsprodukter, " siger Prasse. "Her så vi på phenoler. Men vi bruger husholdningsprodukter, der indeholder omkring 80, 000 forskellige kemikalier, og mange af disse ender i spildevand. Vi skal være i stand til at screene for flere kemikalier på én gang. Det er det større mål."