في حل لغز دام 40 عامًا، اكتشف العلماء مادة كيميائية موجودة في مياه الصنبور لملايين الأمريكيين

سي إن إن
—

لأكثر من أربعة عقود، لاحظ العلماء وجود مادة كيميائية غامضة في مياه الشرب المعالجة لملايين الأشخاص في الولايات المتحدة، لكن لم يتمكن أحد من تحديد ماهيتها بالضبط – حتى الآن.

ويعتقد مؤلفو الدراسة التي نشرت يوم الخميس في مجلة ساينس أن المادة الكيميائية – التي أطلقوا عليها اسم كلورونيتراميد أنيون – هي منتج ثانوي لتحلل الكلورامين، وهي مادة كيميائية تستخدمها العديد من محطات المعالجة لجعل المياه صالحة للشرب. وتقول الدراسة إن حوالي 113 مليون شخص يشربون مياه الصنبور التي تعرضهم لأنيون الكلورونيتراميد.

ليس من الواضح ما إذا كان المنتج الثانوي يمكن أن يكون ضارًا بصحة الإنسان، لكن مؤلفي الدراسة يقولون إن خصائصه تشبه خصائص الجزيئات الأخرى السامة بدرجة كافية حتى تتمكن الحكومة من تنظيمها.

ويقول الباحثون إن هناك بعض السوابق للمواد الكيميائية المستخدمة لتنقية مياه الشرب والتي تنتج منتجات ثانوية يجب على وكالة حماية البيئة الأمريكية تنظيمها لأنها من المحتمل أن تكون مواد مسرطنة.

في أوائل العشرين^ذ في القرن العشرين، بدأت العديد من شبكات المياه العامة باستخدام الكلور بمستويات منخفضة لجعل مياه الشرب آمنة.

لقد حل مشكلة صحية عامة كبرى عانت من الزعماء لعدة قرون من خلال تخليص المياه من الكوليرا والتيفوئيد، وهي جراثيم قاتلة يمكن أن تنتشر عن طريق مياه الشرب. لكنها تسببت أيضًا في مشاكل صحية خاصة بها.

أظهرت الدراسات الوبائية أن بعض الأشخاص الذين يشربون المياه المكلورة على مدى فترة طويلة من الزمن يكونون أكثر عرضة للإصابة بسرطان القولون والمثانة. بالنسبة للنساء الحوامل اللاتي يشربن المياه المكلورة، كان هناك أيضًا ارتباط محتمل بحالات الإجهاض والأشخاص الذين ولدوا أطفالًا بوزن منخفض عند الولادة.

على الرغم من أن الكلور نفسه آمن للاستهلاك عند مستويات منخفضة، فقد أظهرت الأبحاث أن المنتجات الثانوية السامة تنشأ عندما تتلامس مع العناصر الأخرى الموجودة بشكل طبيعي في الماء.

لا تزال أنظمة المياه تستخدم الكلور للتنقية، لكن وكالة حماية البيئة تراقب وتحد من كمية المنتجات الثانوية في مياه الشرب للتأكد من أنها آمنة للاستهلاك البشري.

تحولت بعض الأنظمة إلى الكلورامين، وهو مركب يتم إنشاؤه عند الجمع بين الكلور والأمونيا. لا يبدو أن الكلورامين يحتوي على نفس المنتجات الثانوية التي يحتمل أن تكون خطرة مثل الكلور، وكان أكثر استقرارًا ويميل إلى الاستمرار لفترة أطول.

وفي الآونة الأخيرة، بدأ العلماء يلاحظون أن الكلورامين ينتج أيضًا منتجات ثانوية. كان بعضها مألوفًا، لكن بعضها ظل غامضًا، وقد ظل المؤلفان المشاركان في الدراسة الدكتور جوليان فيري والدكتور ديفيد واهمان لسنوات.

قال فيري يوم الثلاثاء: “هناك مركب غامض رائع في الأدبيات كان موجودًا دائمًا”.

بعد التخرج من جامعة تكساس، ذهب فيري ووهمان لدراسة كيمياء الكلورامين – واهمان في وكالة حماية البيئة وفيري في جامعة أركنساس – وقررا أنهما يريدان تحديد هذا المركب غير المسمى وغير المعروف الذي كان يظهر في البحث لمدة 40 عاما تقريبا.

بدا الأمر واضحًا في البداية، لكن الأمر استغرق 15 عامًا لحل اللغز.

كانت الدكتورة جوليانا لازاكوفيتس من أوائل الأشخاص الذين طلبوا المساعدة، وهي خبيرة في قياس الطيف الكتلي، وهي أداة تحليلية يمكنها قياس نسبة الكتلة إلى الشحنة وتحديد الوزن الجزيئي الدقيق للمادة.

قال لازاكوفيتس، المؤلف المشارك للدراسة والذي يعمل في القسم: “فكرتي الأولى هي، دعونا نضع هذا على مطياف الكتلة، ودعونا نحاول تحديد كتلته بدقة، حتى نتمكن بعد ذلك من تحديد صيغته الكيميائية”. دكتوراه في الكيمياء البيئية في معهد الكيمياء الجيولوجية الحيوية وديناميكيات الملوثات، ETH زيوريخ.

لكنها سرعان ما علمت أن هناك سببًا لبقاء هذه المادة لغزًا لفترة طويلة. وكانت عينات المياه التي تحتوي على المادة تحتوي على نسبة ملوحة عالية، أعلى بكثير من المياه المالحة. وكان من الصعب فصل المركب عن جميع الأملاح باستخدام مطياف الكتلة.

كان على لازاكوفيتس أن يكون مبدعًا ويستخدم تقنية تسمى اللوني الأيوني، والتي تفصل وتحلل الأيونات والجزيئات القطبية، إلى جانب قياس الطيف الكتلي.

قال لازاكوفيتس: “هذا المزيج من التقنيات ليس شائع الاستخدام في الدراسات البيئية”. لكنها نجحت في تحقيق الهدف: فقد تمكنت من فصل المركب للحصول على كتلته ومن ثم المساعدة في معرفة صيغته الكيميائية.

وأكد الدكتور كريستوفر ماكنيل، المؤلف المشارك للدراسة وأستاذ الكيمياء البيئية في ETH زيوريخ، هيكلها، ثم قام فيري بإنشاء نفس المركب باستخدام تقنية مختلفة لإظهار أوجه التشابه.

ورغبة منه في إثبات أن المادة كانت نتيجة ثانوية لتحلل الكلورامين، بحث واهمان عنها في أنظمة مياه الشرب في جميع أنحاء الولايات المتحدة التي تستخدم المادة الكيميائية وقارنها بالأنظمة في سويسرا التي لم تستخدمها.

وجد أنيونات الكلورونيتراميد في الماء مع الكلورامينات ولكن ليس في أنظمة المياه السويسرية.

وعلى الرغم من أن الفريق تعلم الكثير عن أنيونات الكلورونيتراميد، إلا أنهم لم يتمكنوا من تحديد ما إذا كانت تضر بصحة الإنسان.

وقال فيري: “إن سميته غير معروفة حاليًا”. “إن وجوده متوقع، بكل صراحة، في جميع مياه الشرب المكلورة إلى حد ما بسبب كيميائيته، كما أنه يشبه الجزيئات السامة الأخرى. ولذلك، هناك حاجة إلى إجراء أبحاث مستقبلية حول أنيون الكلورونيتراميد لفهم آثاره المحتملة على مياه الشرب.

ووصف خبير المياه الدكتور ديفيد سيدلاك البحث بأنه “قصة رائعة وقطعة علمية لطيفة للغاية”.

“للكلورامينات عائلاتها الخاصة من منتجات التطهير الثانوية التي تصنعها، ولذلك ربما شهدنا خلال الثلاثين عامًا الماضية القليل من ندم المشتري على هذا التحول من الكلور الحر إلى الكلورامينات، لأننا نستمر في اكتشاف منتجات التطهير الثانوية للكلورامين”. سيدلاك، نائب رئيس الدراسات العليا وأستاذ أفلاطون مالوزيموف للهندسة البيئية بجامعة كاليفورنيا في بيركلي، والذي لم يشارك في البحث الجديد.

“التحدي هو أننا لا نعرف حقًا التأثيرات الصحية، لأنه على عكس منتجات التطهير الثانوية الخالية من الكلور، لم يتم إجراء الكثير من علم السموم على هذه المركبات”.

وقال سيدلاك إن شبكات المياه المحلية لا تملك التمويل الكافي للتحقيق في الآثار الصحية لهذه المنتجات الثانوية، لذا فإن الأمر متروك للحكومة الفيدرالية.

“إن النظر إلى هذه الأشياء أمر مكلف للغاية، وعندما تفكر في نوع الأموال التي ننفقها على فهم ما إذا كانت الأدوية الجديدة سامة للمرضى، يجب أن نكون على استعداد لإنفاق هذا القدر من المال لفهم ما إذا كانت مياهنا آمنة أم لا قال: “أشرب أم لا”.

“إنه هذا النوع من الأشياء، عندما تعمل الحكومة بشكل جيد، فإنها تقوم بعمل جيد لحمايتنا من خلال النظر في هذه الأشياء. لكنني لا أعتقد أن وكالة حماية البيئة أو مركز السيطرة على الأمراض أو المعاهد الوطنية للصحة لديها التمويل اللازم للإجابة على هذه الأسئلة.

وقال أوليفر جونز، أستاذ الكيمياء في جامعة RMIT في ملبورن، إن الدراسة تقدم بعض الكيمياء الرائعة وهو “مقتنع تمامًا بأدلتهم التحليلية” بأن المركب غير المعروف هو أنيون الكلورونيتراميد. وعلى الرغم من أنه يوافق على أن التحقيق السمي للأنيون سيكون مفيدًا الآن بعد أن أصبحت هويته معروفة، إلا أنه قال: “لست قلقًا للغاية بشأن ماء الصنبور”.

وقال جونز لمركز الإعلام العلمي الأسترالي: “لم يتم اكتشاف المركب المعني حديثًا، بل تم تعريفه حديثًا”. “يجب أن نتذكر أن وجود المركب لا يعني تلقائيا أنه يسبب ضررا.”

وقال إن كل شيء يمكن أن يكون ساما بالكمية المناسبة، حتى الماء. والسؤال هو هل هو سام بالمستوى الذي يتعرض له الناس؟ وقال جونز: “أعتقد أن الإجابة ربما لا”.

يقترح مؤلفو الدراسة أنه في هذه الأثناء، إذا كان الناس قلقين بشأن مياه الشرب الخاصة بهم، في حين أنهم لا يعرفون على وجه اليقين ما إذا كانت ستنجح، فقد يساعد مرشح بسيط.

قال واهمان: “أعتقد أن مرشح بريتا أو شيء من هذا القبيل ربما يكون منطقيًا، فيما يتعلق بأي نوع من المرشحات الكربونية الموجودة في ثلاجتك، فمن المحتمل أن يزيله إذا شعر شخص ما بالقلق”.