В методе очистки воды обнаружен недостаток: в процессе могут образовываться вредные химические вещества.

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 изучались побочные продукты процессов очистки воды, таких как хлорирование, не так много известно о продуктах, образующихся во время некоторых из новых процессов, таких как окисление перекисью водорода и ультрафиолетовым светом, которые особенно важны при повторном использовании воды.«Обычно мы считаем эти продукты трансформации менее токсичными, но наше исследование показывает, что это не всегда так», — говорит ведущий автор Карстен Прассе, доцент кафедры гигиены окружающей среды и инженерии Школы Джонса Хопкинса Уайтинга. Инженерия и школа общественного здравоохранения Bloomberg при университете. «Наши результаты подчеркивают, что это только половина дела и что продукты трансформации могут играть очень важную роль, когда мы думаем о качестве очищенной воды».

Прас, вместе с коллегами из Калифорнийского университета в Беркли, решил изучить фенолы, класс органических химикатов, которые являются одними из наиболее распространенных в системе водоснабжения, поскольку они присутствуют во всем, от красителей до средств личной гигиены и фармацевтических препаратов. к пестицидам, а также к химическим веществам, которые естественным образом встречаются в воде.Чтобы определить, в какие соединения превращаются фенолы во время обработки, группа ученых, результаты которых опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences, сначала окислила фенолы с помощью перекисных радикалов. Этот процесс часто используется на водоочистных сооружениях.

Затем они позаимствовали хитрый метод из биомедицины: добавили в смесь аминокислоты и белки. В зависимости от того, какие химические реакции имели место, Прассе и его команда могли сделать некоторые обратные вычисления, чтобы определить, в какие соединения должны были превратиться фенолы на более раннем этапе.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 в сигаретном дыме и выхлопных газах автомобилей, также преобразуется в организме в 2-бутен-1,4-циферблат, и, возможно, это преобразование является причиной его токсичности.

Чтобы более полно проверить специфические эффекты 2-бутен-1,4-диала на биологические процессы, ученые подвергли это соединение белкам печени мыши. Они обнаружили, что он затронул 37 различных белковых мишеней, которые участвуют в ряде биологических процессов, от энергетического метаболизма до синтеза белка и стероидов.Было показано, что один фермент, который связывает 2-бутен-1,4-диал, имеет решающее значение при апоптозе, или «самоубийстве клетки». 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. «Есть много 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, поскольку эти методы впервые применяются для очистки воды, — говорит Прассе. Со временем они могут быть расширены для скрининга других типов соединений помимо фенолов.

Очистка воды является чрезвычайно сложной задачей, поскольку загрязняющие вещества поступают из множества различных источников — бактерий, растений, сельского хозяйства, сточных вод — и не всегда ясно, что образуется в процессе. «Мы очень хорошо умеем разрабатывать методы удаления химикатов», — говорит Прассе. «Как только химическое вещество исчезло, работа — казалось бы — сделана, но на самом деле мы не всегда знаем, что означает удаление химического вещества: превращается ли оно во что-то еще? Вреден ли этот продукт преобразования?»

Прасе и его команда отмечают, что к 2050 году, по оценкам, две трети мирового населения будут жить в районах, которые зависят от питьевой воды, содержащей сточные воды с ферм и сточные воды из городов и заводов. Поэтому безопасные и эффективные методы очистки станут еще более важными в ближайшие годы.

«Следующие шаги — изучить, как этот метод можно применить к более сложным образцам, и изучить другие загрязнители, которые могут привести к образованию подобных реактивных продуктов трансформации», — говорит Прассе. «Здесь мы рассмотрели фенолы. Но мы используем товары для дома, содержащие около 80 000 различных химикатов, и многие из них попадают в сточные воды. Нам нужно иметь возможность проверять сразу несколько химикатов.

Это более крупная цель».

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *