Качеству воды в общественных местах в последние годы уделяется большое внимание, поскольку в городах по всей стране были сделаны некоторые тревожные открытия, касающиеся содержания свинца. Теперь новое исследование, проведенное Университетом Джона Хопкинса, выявило другие химические вещества в воде, на которые стоит обратить внимание, и на самом деле, некоторые из них могут образовываться, по иронии судьбы, во время самого процесса очистки воды.
Чтобы избавить воду от соединений, которые, как известно, являются токсичными, водоочистные сооружения теперь часто используют методы их окисления, превращая их в другие, предположительно менее вредные химические вещества, называемые «продуктами трансформации».«Хотя в более ранних исследованиях рассматривались побочные продукты процессов очистки воды, таких как хлорирование, не так много известно о продуктах, образующихся в ходе некоторых новых процессов, таких как окисление перекисью водорода и ультрафиолетовым излучением, которые особенно важны при повторном использовании воды.
«Обычно мы считаем эти продукты трансформации менее токсичными, но наше исследование показывает, что это может быть не всегда так», - говорит ведущий автор Карстен Прассе, доцент кафедры гигиены окружающей среды и инженерии в Инженерная школа Джона Хопкинса Уайтинга и Университетская школа общественного здравоохранения Блумберга. «Наши результаты показывают, что это только половина истории и что продукты преобразования могут играть очень важную роль, когда мы думаем о качестве очищенной воды».
Прассе вместе с коллегами из Калифорнийского университета в Беркли решили обратить внимание на фенолы, класс органических химических веществ, которые являются одними из наиболее распространенных в системе водоснабжения, поскольку они присутствуют во всем, от красителей до средства личной гигиены, фармацевтические препараты, пестициды, а также химические вещества, которые естественным образом присутствуют в воде.
Они обнаружили, что фенолы превращаются в продукты, включая 2-бутен-1,4-диал, соединение, которое, как известно, оказывает негативное воздействие, включая повреждение ДНК, на клетки человека. Интересно, что фуран, токсичное соединение, содержащееся в сигаретном дыме и выхлопных газах автомобилей, также превращается в организме в 2-бутен-1,4-диал, и, возможно, именно это превращение является причиной его токсичности.
Чтобы более полно проверить специфические эффекты 2-бутена-1,4-циферблата на биологические процессы, команда подвергла это соединение белкам печени мыши. Они обнаружили, что он влияет на 37 различных белковых мишеней, которые участвуют в целом ряде биологических процессов, от энергетического метаболизма до синтеза белка и стероидов.
Один фермент, который, как было показано, связывает 2-бутен-1,4-диал, имеет решающее значение для апоптоза, или «клеточного самоубийства». Ингибирование этого соединения в живом организме может привести к неконтролируемой пролиферации клеток или росту рака. И другие соединения, которым мешает 2-бутен-1,4-диал, играют ключевую роль в метаболизме.«Существует множество потенциальных последствий для здоровья, таких как ожирение и диабет», - говорит Прассе. «Существует известная связь между воздействием пестицидов и ожирением, и исследования, подобные нашему, могут помочь объяснить, почему это так».
Результаты впечатляют, так как эти методы впервые применялись для очистки воды, говорит Прассе. Со временем они могут быть расширены для поиска других типов соединений помимо фенолов.
Очистка воды чрезвычайно сложна, поскольку загрязняющие вещества поступают из самых разных источников - бактерий, растений, сельского хозяйства, сточных вод - и не всегда ясно, что образуется в процессе. «Мы очень хорошо разрабатываем методы удаления химикатов», - говорит Прассе. «Как только химическое вещество ушло, работа, казалось бы, сделана, но на самом деле мы не всегда знаем, что означает удаление химического вещества: превращается ли оно во что-то другое? Вреден ли этот продукт трансформации?»
Прассе и его команда отмечают, что к 2050 году, по оценкам, две трети населения мира будут жить в районах, где используется питьевая вода, содержащая стоки с ферм и сточные воды городов и заводов. Так что безопасные и эффективные методы очистки станут еще более актуальными в ближайшие годы.
«Следующие шаги заключаются в том, чтобы изучить, как этот метод можно применить к более сложным образцам, и изучить другие загрязняющие вещества, которые могут привести к образованию аналогичных продуктов реактивного преобразования», - говорит Прассе. «Здесь мы рассмотрели фенолы. Но мы используем товары для дома, которые содержат около 80 000 различных химических веществ, и многие из них попадают в сточные воды. Нам нужно иметь возможность проверять несколько химических веществ одновременно. Это более важная цель».