Forskere fremmer forskning i skadelige PFAS-kemikalier og deres virkninger

En forvirret fiskehandler på et fiskemarked i Portsmouth, N.H., vejede og pakkede et dusin fiskefileter og tre hummerhaler til sine usædvanligt krævende kunder, Dartmouth-forskerne Celia Chen, Guarini, en forskningsprofessor i biologiske videnskaber, og Nathan Giffard på en varm eftermiddag i maj 2022.

Fisk og skaldyr, de købte - en prøve af de mest almindeligt spiste fiske- og skaldyrsarter i New Hampshire - var til en undersøgelse, der for nylig blev offentliggjort i Exposure and Health beregnet til at måle folks potentielle eksponering for familien af ​​menneskeskabte toksiner kaldet PFAS fra at spise fisk og skaldyr.

Perfluoralkyl- og polyfluoralkylstoffer har været en af ​​industriens grundpiller siden deres opdagelse i 1930'erne. Nonstick. Vandtæt. Smudsafvisende. Produkter, der reklamerer for disse funktioner, hvad enten det er køkkengrej, fødevareemballage, tøj eller polstring, er sandsynligvis forsynet med en eller flere typer PFAS. Kemikalierne findes også i brandslukningsskum, der har været brugt i årtier til at slukke brande med flydende brændstof med høj varme.

Karakteriseret af en rygrad lavet af kæder af kulstof- og fluoratomer holdt sammen af ​​nogle af de stærkeste kemiske bindinger, har disse meget brugte, uforgængelige "for evigt kemikalier" spredt sig over hele miljøet, sivet ned i jord og vand og ophobet sig i dyrelivet og til sidst, i mennesker.

"Disse kemikalier hænger fast i vores kroppe i størrelsesordenen af ​​år, når vi er blevet eksponeret," siger seniorforfatter Megan Romano, lektor i epidemiologi ved Geisel School of Medicine, hvis forskning fokuserer på at forstå årsagerne til og sundhedsmæssige konsekvenser af miljøeksponeringer, især for gravide og børn.

Et væld af videnskabelige undersøgelser har vist, at PFAS-eksponering er forbundet med forhøjede kolesterolniveauer, nyre- og testikelkræft, skjoldbruskkirtel- og leversygdomme og andre ugunstige helbredsudfald.

Dartmouth-forskere på tværs af discipliner studerer PFAS og dets virkninger på menneskers sundhed, udvikler nye løsninger til at fjerne kemikalierne fra miljøet, samarbejder med politiske beslutningstagere, der fastsætter screeningsniveauer og giver mandat til test af forurenede kilder, og endelig kommunikerer risiciene ved PFAS og mulige foranstaltninger til mindske eksponeringen hos offentligheden.

"PFAS er blevet fundet i næsten alle mennesker testet af CDC, hvilket indikerer udbredt eksponering i USA." siger Chen. Niveauerne er især høje blandt brandmænd, dem, der arbejder med kemisk fremstilling og forarbejdning, og folk, der trækker drikkevand fra kilder, der er forurenet med PFAS.

Den 10. april pålagde U.S. Environmental Protection Agency de første nationale grænser for nogle af de mest udbredte PFAS i drikkevand. Mens de nye grænser er strengere end New Hampshires egne standarder, har staten allerede taget adskillige skridt for at imødegå bekymringer om PFAS i drikkevand, såsom at kræve, at alle offentlige vandværker tester for PFAS-koncentrationer, yder testbistand og gratis filtreringsmuligheder for kvalificerende husstande, og tilbyde tilskud og lån til udbedringsindsats.

Der er også stigende bekymring for PFAS-niveauer i overfladevand, ifølge Romano, hvilket gør fisk og skaldyr til et potent redskab til at transportere kemikalierne til forbrugerne. Deres undersøgelsesdata afslørede, at forbruget af fisk og skaldyr for indbyggere i New Hampshire er højere end tidligere skøn baseret på nationale eller regionale oplysninger.

"En stor del af, hvorfor vi ønskede at lave denne undersøgelse, var at informere om processen for fastsættelse af overfladevandsstandarder for staten New Hampshire, som er i gang," siger Romano.

Undersøgelsen offentliggjort tidligere på måneden viste, at forbrugere af diæter med højt indhold af fisk og skaldyr kan blive udsat for PFAS-koncentrationer, der potentielt udgør en sundhedsrisiko.

Forskerne hævder, at fisk og skaldyr i moderate mængder er en gavnlig kilde til protein og næringsstoffer, og at spise en varieret kost hjælper med at reducere eksponeringen for kemikalier og samtidig få adgang til vigtige ernæringskilder.

Ud over at fastsætte strengere overfladevandsstandarder for PFAS baseret på resultaterne, skal der også gøres en indsats for effektivt at kommunikere fordele og risici ved forbrug gennem robuste offentlige sundhedsmeddelelser, siger Romano, der tidligere har samarbejdet med staten New Hampshire for at oprette PFAS-faktaark og andet undervisningsmateriale til klinikere og offentligheden.

I alt, overalt, alt på én gang

PFAS giver udfordringer i modsætning til andre forurenende stoffer, som forskere studerer, siger Chen, hvis forskning har fokuseret på metalforurenende stoffer som kviksølv, arsen og bly i akvatiske fødevæv både i ferskvands- og marineøkosystemer.

"Det ser ud til, at PFAS er meget mere udbredt end nogen af ​​vores gamle forurenende stoffer. Det er meget mere i menneskers liv; det er i madindpakning, det er i alt vores regntøj, det er overalt," siger Chen.

Og det giver særlige udfordringer for forskere, som skal gå den ekstra mil for at sikre, at udstyr er PFAS-frit og udvikle robuste eksperimentelle checks og balances for at holde deres analyser nøjagtige. "Det er meget let at forurene prøver, som vi studerer med PFAS, fordi det er i alt. Det kan være i vores pipetter og andre laboratorieforsyninger," siger hun.

Medlemmer af Chens forskningsgruppe indsamlede vand, sedimenter, plankton, fisk og andre hvirveldyr fra seks søer i New Hampshire sidste sommer til et projekt, der undersøger PFAS i søernes fødevæv sideløbende med fortsatte undersøgelser af PFAS-koncentrationer i marine økosystemer.

Inden de begynder at analysere deres prøver, arbejder de dog på at få deres kemiske analyseprocedurer verificeret for at sikre, at de ikke introducerer nogen forurenende stoffer.

Hvordan påvirker PFAS vores helbred?

At drille de sundhedsmæssige konsekvenser af PFAS er et igangværende arbejde, siger Romano.

Et forskningsprojekt ledet af Romano undersøger sammenhængen mellem PFAS-eksponering og amningsvarighed. Undersøgelsen, offentliggjort i International Journal of Hygiene and Environmental Health , finder ud af, at ammende forældre, som havde højere niveauer af PFAS i plasma opsamlet under graviditeten, var mere tilbøjelige til at holde op med udelukkende at stole på modermælk til at fodre deres babyer før seks måneder.

Igangværende projekter undersøger også indflydelse på blodtryk under graviditet, fødselsvægt og spædbørns vækstrater.

Mens der er overbevisende beviser for, at mennesker, der er udsat for disse forurenende stoffer, er i fare, har forskere knap nok ridset overfladen. Flere data og undersøgelser er nødvendige for at få en dybere og mere præcis forståelse af sundhedsrisici og afdække de mekanismer, hvorigennem PFAS virker.

Usikkerhed om potentielle påvirkninger kan gøre sundhedsbeslutninger svære at navigere. "Der er nye beviser for, at der er en sammenhæng mellem mennesker, der har højere PFAS-blodkoncentrationer og brystkræft," siger Christine Gunn, assisterende professor ved Dartmouth Institute for Health Policy and Clinical Practice.

Gunn og Romano arbejder sammen om at udvikle et risikobaseret brystkræftscreeningsværktøj, der er skræddersyet til kvinder fra lokalsamfund i New Hampshire, hvis miljø, især drikkevand, er kendt for at have høje niveauer af PFAS-kontamination.

"Skal yngre kvinder i vores samfund blive screenet hurtigere end normalt?" er et typisk spørgsmål, som sundhedsudbydere bliver stillet, siger Gunn. Hun håber at skabe et beslutningshjælpemiddel, der ikke kun tager højde for kliniske og familiemæssige sundhedsfaktorer, men også miljømæssige risikofaktorer for at hjælpe kvinder med at træffe informerede beslutninger om screening for brystkræft.

Eksperterne har også brug for hjælp. "Klinikere føler sig ofte ikke godt forberedte til at svare på patientspørgsmål om miljøeksponering," siger Romano, der er involveret i en flerstrenget indsats for at fremme miljømæssig sundhedskompetence. Det kan omfatte at sammensætte gode ressourcer, udarbejde faktaark, som læger kan konsultere, og tilbyde webtræning om miljøforurening for lokale samfundsledere.

Afhjælpning af skaden

I mellemtiden er udfordringen med at fjerne grundvand, jord og overfladevand fra PFAS et område i aktivt udvikling inden for ingeniørvidenskab. "Storstilet afhjælpningsindsats forbliver dybt omkostningskrævende og tidskrævende," siger Romano.

En miljøepidemiolog, der kombinerer færdigheder i grundlæggende epidemiologi med folkesundhedsarbejde, ser samarbejder på tværs af discipliner som afgørende for at løse problemer af denne skala. "Vi er nødt til at tænke ud af boksen, og vi skal se tingene fra flere vinkler og virkelig forstå biologiske mekanismer og tekniske løsninger."

På den lyse side siger hun, at der har været mange fremskridt på det seneste med hensyn til, hvordan man fjerner PFAS fra vand og jord i små skalaer.

Til deres tekniske hovedstensprojekt i 2023 påtog Dartmouth-studerende udfordringen med at designe et lavpris, open source PFAS-filter til små tæpperenservirksomheder. Jen Harfmann, PFAS-udledningsanalytiker ved Department of Environmental Services, der foreslog projektet, rådgav også holdet.

Holdet på fire – Ariana Arvelo Marchan, Abbi Fitzpatrick, Thayer, William Gano og Eliana Ray – arbejdede med en tæpperenservirksomhed med base i Grantham, N.H. Eleverne samlede noget af dets spildevand, observerede, hvordan virksomheden blev oprettet, og hvor meget vand den skal behandle om dagen.

Deres prototype, skabt af teamet med input fra projektrådgiver Vicki May, professor i ingeniørvidenskab ved Thayer, vandt en $10.000 storpris Engineering Education Award fra National Council of Examiners for Engineering and Surveying.

Ved at bruge materialer, der nemt kan hentes fra byggemarkeder, konstruerede Dartmouth-eleverne et filter, der kanaliserede spildevand gennem en række tanke fyldt med aktivt kul. "Vi var i stand til at reducere hver eneste type PFAS, som vi testede for, hvilket var omkring 18 af de vigtigste, der er blevet anset for at være farligere end andre," siger Ray, der nu arbejder som miljøkonsulent.

Romano, som også var rådgiver for projektet, er af den opfattelse, at oprydningsløsninger skal skræddersyes til det specifikke scenarie på et sted, hvor der er sket forurening.

"Ingen løsning vil være en størrelse passer alle," siger hun, "fordi der er tusindvis af disse kemikalier, og scenarierne er forskellige forskellige steder."

Flere oplysninger: Megan E. Romano et al., Plasma-per- og polyfluoralkylstofblandinger under graviditet og varighed af amning i New Hampshire fødselskohortestudie, International Journal of Hygiene and Environmental Health (2024). DOI:10.1016/j.ijheh.2024.114359

Leveret af Dartmouth College