Wetenschappers lossen een 40-jarig mysterie op door chemische stoffen te identificeren die in het leidingwater van miljoenen Amerikanen worden aangetroffen

CNN
—

Al meer dan veertig jaar hebben wetenschappers een mysterieuze chemische stof opgemerkt in het behandelde drinkwater van miljoenen mensen in de Verenigde Staten, maar niemand heeft tot nu toe precies kunnen vaststellen wat het is.

De auteurs van een onderzoek dat donderdag in het tijdschrift Science is gepubliceerd, geloven dat de chemische stof – die zij chloornitramide-anion noemden – een bijproduct is van de ontbinding van chlooramine, een chemische stof die veel zuiveringsinstallaties gebruiken om water drinkbaar te maken. Ongeveer 113 miljoen mensen drinken kraanwater dat hen blootstelt aan chloornitramide-anion, aldus de studie.

Het is niet duidelijk of het bijproduct schadelijk zou kunnen zijn voor de menselijke gezondheid, maar de auteurs van het onderzoek zeggen dat de eigenschappen ervan vergelijkbaar zijn met die van andere moleculen die giftig genoeg zijn voor de overheid om ze te reguleren.

En er is een precedent, zeggen de onderzoekers, voor chemicaliën die worden gebruikt om drinkwater te zuiveren, waarbij bijproducten ontstaan ​​die de Het Amerikaanse Environmental Protection Agency moet reguleren omdat ze waarschijnlijk kankerverwekkend zijn.

In de begin 20^e eeuwveel openbare watersystemen begonnen chloor in lage hoeveelheden te gebruiken om drinkwater veilig te maken.

Het loste een groot volksgezondheidsprobleem op dat leiders al eeuwenlang plaagde door het water te ontdoen van cholera en tyfus, dodelijke ziektekiemen die zich via drinkwater kunnen verspreiden. Maar het veroorzaakte ook zijn eigen gezondheidsproblemen.

Epidemiologische onderzoeken toonde aan dat sommige mensen die langdurig gechloreerd water drinken een hoger risico lopen dubbele punt En blaaskanker. Voor zwangere mensen die chloorwater drinken was er ook een mogelijk verband met miskramen en mensen die kinderen hebben gekregen laag geboortegewicht.

Hoewel chloor op zichzelf veilig is om op een laag niveau te consumeren, heeft onderzoek aangetoond dat er giftige bijproducten ontstaan ​​als het in contact komt met andere elementen die van nature in het water voorkomen.

Watersystemen gebruik nog steeds chloor voor zuivering, maar de EPA-monitors en -limieten de hoeveelheid bijproducten in drinkwater om ervoor te zorgen dat het veilig is voor menselijke consumptie.

Sommige systemen schakelden over op chlooramine, een verbinding die ontstaat wanneer chloor en ammoniak worden gecombineerd. Chloramine lijkt niet dezelfde potentieel gevaarlijke bijproducten te hebben als chloor, en het was stabieler en had de neiging langer mee te gaan.

Meer recentelijk begonnen wetenschappers op te merken dat chlooramine ook bijproducten creëerde. Sommige waren bekend, maar één bleef een mysterie, omdat ze jarenlang de co-auteurs van de studie Dr. Julian Fairey en Dr. David Wahman achtervolgden.

“Er is een opmerkelijk mysterieus mengsel in de literatuur dat altijd al aanwezig is geweest”, zei Fairey dinsdag.

Na hun studie aan de Universiteit van Texas gingen Fairey en Wahman chlooraminechemie studeren – Wahman aan de EPA en Fairey aan de Universiteit van Arkansas – en ze besloten dat ze deze naamloze, onbekende verbinding wilden opsporen die was opgedoken in onderzoek van ongeveer 40 jaar.

In eerste instantie leek het eenvoudig, maar het kostte hen vijftien jaar om het mysterie op te lossen.

Een van de eerste mensen die ze om hulp vroegen, was dr. Juliana Laszakovits, een expert in massaspectrometrie, een analytisch hulpmiddel dat de massa-ladingsverhouding kan meten en het exacte molecuulgewicht van een stof kan bepalen.

“Mijn eerste gedachte is: laten we dit op een massaspectrometer zetten, en laten we proberen de nauwkeurige massa ervan te bepalen, zodat we dan de chemische formule kunnen bepalen”, zegt Laszakovits, een co-auteur van de studie die op de afdeling werkt. van milieuchemie aan het Instituut voor Biogeochemie en Pollutant Dynamics, ETH Zürich.

Maar ze ontdekte al snel dat er een reden was waarom deze stof zo lang een mysterie was gebleven. Watermonsters die de stof bevatten, hadden een hoog zoutgehalte, veel hoger dan dat van zout water. Het was moeilijk om de verbinding met de massaspectrometer van alle zouten te scheiden.

Laszakovits moest creatief worden en een techniek gebruiken die ionenchromatografie heet, die ionen en polaire moleculen scheidt en analyseert, gekoppeld aan massaspectrometrie.

“Deze combinatie van technieken wordt niet zo vaak gebruikt in milieustudies”, zei Laszakovits. Maar het werkte wel: ze slaagde erin de verbinding te scheiden om de massa te verkrijgen en vervolgens te helpen de chemische formule te achterhalen.

Dr. Kristopher McNeill, co-auteur van de studie en hoogleraar milieuchemie aan de ETH Zürich, bevestigde de structuur ervan, en Fairey creëerde vervolgens dezelfde verbinding met een andere techniek om de overeenkomsten aan te tonen.

Wahman wilde bewijzen dat de stof een bijproduct was van de desintegrerende chlooramines en zocht ernaar in drinkwatersystemen in de VS die de chemische stof gebruikten en vergeleek deze met systemen in Zwitserland die dat niet deden.

Hij vond chloornitramide-anionen in het water met chlooramines, maar niet in de Zwitserse watersystemen.

Hoewel het team veel heeft geleerd over chloornitramide-anionen, konden ze niet vaststellen of dit de menselijke gezondheid schaadt.

“De toxiciteit ervan is momenteel onbekend,” zei Fairey. “Eerlijk gezegd wordt de aanwezigheid ervan tot op zekere hoogte verwacht in al het gechloreerde drinkwater vanwege de chemie, en het heeft gelijkenis met andere giftige moleculen. Daarom is toekomstig onderzoek naar het chloornitramide-anion nodig om de mogelijke implicaties ervan voor drinkwater te begrijpen.”

Waterexpert dr. David Sedlak noemde het onderzoek een ‘fascinerend verhaal en een heel mooi stukje wetenschap’.

“Chlooraminen hebben hun eigen families van desinfectiebijproducten die ze maken, en dus hebben we de afgelopen dertig jaar misschien een klein beetje spijt van de koper gezien voor deze overstap van vrij chloor naar chlooramines, omdat we deze chlooramine-bijproducten van desinfectie blijven ontdekken,” zei Sedlak, vice-voorzitter voor graduate studies en de Plato Malozemoff hoogleraar Environmental Engineering aan UC Berkeley, die niet betrokken was bij het nieuwe onderzoek.

“De uitdaging is dat we niet echt weten wat de gevolgen voor de gezondheid zijn, omdat er, in tegenstelling tot de bijproducten van de desinfectie met vrije chloor, nog niet zoveel toxicologie aan deze verbindingen is gedaan.”

Lokale watersystemen hebben niet de financiering om de gezondheidseffecten van deze bijproducten te onderzoeken, zei Sedlak, dus het zal aan de federale overheid zijn.

“Het is behoorlijk duur om naar deze dingen te kijken, en als je nadenkt over het soort geld dat we uitgeven om te begrijpen of nieuwe medicijnen giftig zijn voor patiënten, zouden we bereid moeten zijn dat soort geld uit te geven om te begrijpen of ons water veilig is voor patiënten. Drinken of niet”, zei hij.

“Het is iets dat, als de overheid goed functioneert, zij ons goed beschermt door naar deze dingen te kijken. Maar ik denk niet dat de EPA, de CDC of de NIH over de financiële middelen beschikken die nodig zijn om deze vragen te beantwoorden”, zei hij.

Oliver Jones, een professor in de scheikunde aan de RMIT Universiteit in Melbourne, zei dat het onderzoek een elegante scheikundige werking heeft en dat hij “door hun analytische bewijsmateriaal behoorlijk overtuigd is” dat de onbekende verbinding het chloornitramide-anion is. Hoewel hij het ermee eens is dat een toxicologisch onderzoek naar het anion nuttig zou zijn nu de identiteit bekend is, “maak ik me niet al te veel zorgen over mijn kraanwater”, zei Jones.

“De stof in kwestie is niet nieuw ontdekt, maar alleen nieuw gedefinieerd”, vertelde Jones aan het Australian Science Media Centre. “We moeten niet vergeten dat de aanwezigheid van een stof niet automatisch betekent dat deze schade aanricht.”

Alles kan in de juiste hoeveelheid giftig zijn, zelfs water, zei hij. De vraag is: is het giftig op het niveau waaraan mensen worden blootgesteld? “Ik denk dat het antwoord waarschijnlijk niet zo is”, zei Jones.

De auteurs van het onderzoek suggereren dat als mensen zich in de tussentijd zorgen maken over hun drinkwater, terwijl ze niet zeker weten of het zou werken, een eenvoudig filter kan helpen.

“Ik denk dat een Brita-filter of iets dergelijks waarschijnlijk logisch is, in termen van elk soort koolstoffilter dat je in je koelkast hebt, zou het waarschijnlijk verwijderen als iemand zich zorgen maakte,” zei Wahman.