Nyt værktøj finder og fingeraftryk, der tidligere ikke blev opdaget PFAS -forbindelser i vandområder på Cape Cod

Forskere fra Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) fandt store mængder af tidligere uopdagelige forbindelser fra familien af ​​kemikalier kendt som PFAS i seks vandområder på Cape Cod ved hjælp af en ny metode til at kvantificere og identificere PFAS -forbindelser. Eksponeringer for nogle PFAS, meget brugt til deres evne til at afvise varme, vand, og olie, er forbundet med en række sundhedsrisici, herunder kræft, immunundertrykkelse, diabetes, og lav spædbarnsfødselsvægt.

Den nye testmetode afslørede store mængder af tidligere uopdaget PFAS fra brandhæmmende skum og andre ukendte kilder. De samlede koncentrationer af PFAS til stede i disse vandområder var over statens maksimale kontaminantniveauer (MCL'er) for drikkevandssikkerhed.

"Vi udviklede en metode til fuldt ud at fange og karakterisere alle PFAS fra brandhæmmende skum, som er en vigtig kilde til PFAS til nedstrøms drikkevand og økosystemer, men vi fandt også store mængder uidentificeret PFAS, der ikke kunne stammer fra disse skum, "sagde Bridger Ruyle, en kandidatstuderende ved SEAS og første forfatter af undersøgelsen. "Traditionelle testmetoder mangler fuldstændigt disse ukendte PFAS."

Forskningen vil blive offentliggjort i Miljøvidenskab og teknologi .

PFAS- per- og polyfluoroalkylstoffer- findes i produkter lige fra brandhæmmende skum til non-stick pander. Tilnavnet "evigt kemikalier" på grund af deres lange levetid, PFAS er blevet opbygget i miljøet, siden de først blev brugt i 1950'erne.

På trods af de tilhørende sundhedsrisici, der er ingen lovligt håndhævelige føderale grænser for PFAS -kemikalier i drikkevand. Miljøstyrelsens foreløbige sundhedsretningslinjer for offentlige vandforsyninger dækker kun PFOS og PFOA, to almindelige typer af PFAS. Massachusetts, sammen med et par andre stater, er gået videre ved at inkludere seks PFAS i deres nye MCL'er i drikkevand. Men der er kendt for at eksistere tusinder af PFAS -kemiske strukturer, hvoraf flere hundrede allerede er blevet opdaget i miljøet.

"Vi tester simpelthen ikke for de fleste PFAS -forbindelser, så vi aner ikke, hvad vores samlede eksponering er for disse kemikalier, og sundhedsdata forbundet med sådanne eksponeringer mangler stadig, "sagde Elsie Sunderland, Gordon McKay -professor i miljøkemi ved SEAS og seniorforfatter af papiret.

Standardprøvningsmetoderne, der bruges af EPA og statslige tilsynsmyndigheder, tester kun for 25 eller færre kendte forbindelser. Problemet er, at det overvældende flertal af PFAS -forbindelser er proprietære, og tilsynsmyndigheder kan ikke finde, hvad de ikke ved, eksisterer.

Den nye metode udviklet af Sunderland og hendes team kan overvinde denne barriere og tegne alle PFAS i en prøve. CSI:PFAS

PFAS fremstilles ved at kombinere carbonatomer og fluoratomer til en af ​​de stærkeste bindinger inden for organisk kemi. Fluor er et af de mest udbredte grundstoffer på jorden, men naturligt forekommende organisk fluor er yderst sjældent - kun produceret af få giftige planter i Amazonas og Australien. Derfor, enhver mængde organofluor, der opdages i miljøet, er helt sikkert menneskeskabt.

PFAS -forbindelser, der findes i miljøet, findes i to former:en forstadieform og en terminal form. De fleste af de overvågede PFAS -forbindelser, herunder PFOS og PFOA, er terminale forbindelser, hvilket betyder, at de ikke nedbrydes under normale miljøforhold. Men prækursorforbindelser, som ofte udgør størstedelen af ​​PFAS -kemikalier i en prøve, kan transformeres gennem biologiske eller miljømæssige processer til terminale former. Så, mens ØPA eller statsorganer kan overvåge PFAS -koncentrationer, de opdager stadig ikke meget af den enorme pulje af PFAS -forstadier.

Det er her, den nye metode kommer ind.

Forskerne måler først alt organofluor i en prøve. Derefter, ved hjælp af en anden teknik, de oxiderer forstadierne i den prøve og omdanner dem til deres terminale former, som de derefter kan måle. Derfra, teamet udviklede en metode til statistisk analyse til at rekonstruere de oprindelige forstadier, fingeraftryk deres oprindelse, og måle deres koncentration i prøven.

"Vi laver hovedsageligt kemisk retsmedicin, sagde Sunderland.

Ved hjælp af denne metode, Sunderland og hendes team testede seks vandområder på Cape Cod som en del af et samarbejde med United States Geological Survey og et forskningscenter finansieret af National Institutes of Health og ledet af University of Rhode Island, der fokuserer på kilderne, transportere, eksponering og virkninger af PFAS.

Teamet fokuserede på at identificere PFAS fra brugen af ​​brandhæmmende skum. Disse skum, som bruges i vid udstrækning på militærbaser, civile lufthavne, og lokale brandvæsener, er en vigtig kilde til PFAS og har forurenet hundredvis af offentlige vandforsyninger i hele USA.

Forskergruppen anvendte deres retsmedicinske metoder på prøver indsamlet mellem august 2017 og juli 2019 fra Childs, Quashnet, Mill Creek, Marstons Mills, Mashpee og Santuit vandområder på Cape Cod. Under indsamlingsprocessen, teammedlemmerne skulle passe på, hvad de havde på, da vandtæt gear er behandlet med PFAS. Holdet endte i årtier gamle vadere for at forhindre kontaminering.

Prøveudtagningsstederne i Childs, Quashnet og Mill Creek vandområder er nedstrøms fra en kilde til PFAS fra brandhæmmende skum - Quashnet og Childs fra The Joint Base Cape Cod militæranlæg og Mill Creek fra Barnstable County Fire Training Academy.

Nuværende test kan kun identificere omkring 50 procent af PFAS fra historiske skum - produkter, der blev afbrudt i 2001 på grund af høje niveauer af PFOS og PFOA - og mindre end 1 procent af PFAS fra moderne skum.

Ved hjælp af deres nye metode, Sunderland og hendes team var i stand til at identificere 100 procent af alle PFAS-forbindelser i de typer af brandhæmmende skum, der blev brugt i årtier på Joint Base Cape Cod og Barnstable County Fire Training Academy.

"Vores testmetode var i stand til at finde disse manglende forbindelser, der har været brugt af den kemiske industri i mere end 40 år, sagde Sunderland.

Testene afslørede også enorme mængder PFAS fra ukendte kilder.

"Vores regnskab med PFAS fra brandslukningsskum kunne ikke forklare 37 til 77 procent af det organofluor, vi målte, "sagde Ruyle." Dette har enorme konsekvenser for ikke kun vores forståelse af menneskelig eksponering, men også for, hvor meget PFAS udledes til havet og akkumuleres i havlivet. "

For at følge op på disse fund, Ruyle arbejder i øjeblikket med NIH for at identificere nogle af de sundhedsmæssige konsekvenser af PFAS fra nutidige brandslukningsskum ved hjælp af toksikologiske undersøgelser. Sunderlands team fortsætter med at studere den ukendte PFAS for bedre at identificere deres kilder og potentiale for ophobning i rigelige marine madbaner på Cape Cod.