Den offentliga vattenkvaliteten har fått mycket uppmärksamhet under de senaste åren eftersom några oroande upptäckter har gjorts angående blynivåer i städer över hela landet. Nu, en ny studie från Johns Hopkins University pekar ut andra kemikalier i vatten som är värda att uppmärksamma - och faktiskt, några av dem kan skapas, ironiskt, under själva vattenbehandlingsprocessen.

För att befria vatten från föreningar som är kända för att vara giftiga, vattenbehandlingsanläggningar använder nu ofta metoder för att oxidera dem, gör dem till andra, förmodligen mindre skadliga kemikalier som kallas "transformationsprodukter". Även om tidigare studier har tittat på biprodukterna från vattenbehandlingsprocesser som klorering, inte så mycket är känt om de produkter som bildas under några av de nyare processerna, som oxidation med väteperoxid och UV-ljus, som är särskilt relevanta vid återanvändning av vatten.

"Vanligtvis, vi anser att dessa omvandlingsprodukter är mindre giftiga, men vår studie visar att så kanske inte alltid är fallet, säger huvudförfattaren Carsten Prasse, biträdande professor vid avdelningen för miljöhälsa och teknik vid Johns Hopkins Whiting School of Engineering och universitetets Bloomberg School of Public Health. "Våra resultat visar att detta bara är hälften av historien och att omvandlingsprodukter kan spela en mycket viktig roll när vi tänker på kvaliteten på det behandlade vattnet."

Prasse, tillsammans med kollegor från University of California, Berkeley, valde att titta på fenoler, en klass av organiska kemikalier som är bland de vanligaste inom vattenförsörjningen, eftersom de finns i allt från färgämnen till produkter för personlig vård, läkemedel till bekämpningsmedel och kemikalier som förekommer naturligt i vatten.

För att bestämma vilka föreningar fenolerna omvandlas till under behandlingen, laget, vars resultat publiceras i Proceedings of the National Academy of Sciences , första oxiderade fenoler med hjälp av peroxidradikaler, en process som ofta används av vattenreningsverk. Nästa, de lånade en smart metod från biomedicinen:de tillsatte aminosyror och proteiner till mixen. Beroende på vilka kemiska reaktioner som ägde rum, Prasse och hans team kan göra en bakåtberäkning för att avgöra vilka föreningar fenolerna måste ha blivit till i det tidigare steget.

De upptäckte att fenolerna omvandlades till produkter inklusive 2-buten-1, 4-ratt, en förening som är känd för att ha negativa effekter, inklusive DNA-skador, på mänskliga celler. Intressant, furan, en giftig förening i cigarettrök och bilavgaser, omvandlas också till 2-buten-1, 4-ratt i kroppen, och det kan vara denna omvandling som är ansvarig för dess toxicitet.

För att testa de specifika effekterna av 2-buten-1, 4-ratt på biologiska processer mer fullständigt, teamet exponerade föreningen för musleverproteiner. De fann att det påverkade 37 olika proteinmål, som är involverade i en rad biologiska processer, från energiomsättning till protein- och steroidsyntes.

Ett enzym som 2-buten-1, 4-urtavla visade sig binda är avgörande för apoptos, eller "cellsjälvmord". Att hämma denna förening i en levande organism kan leda till okontrollerad cellproliferation, eller cancertillväxt. Och andra föreningar som 2-buten-1, 4-ratt stör störande nyckelroller i ämnesomsättningen. "Det finns många potentiella hälsoutfall, som fetma och diabetes, " säger Prasse. "Det finns ett känt samband mellan exponering för bekämpningsmedel och fetma, och studier som vår kan hjälpa till att förklara varför detta är."

Resultaten är spännande eftersom detta är första gången dessa metoder har tillämpats på vattenrening, Säger Prasse. I tid, de kan utökas för att screena för andra typer av föreningar utöver fenoler.

Vattenrening är utomordentligt utmanande, eftersom föroreningar kommer från så många olika källor – bakterier, växter, lantbruk, avloppsvatten — och det är inte alltid klart vad som genereras i processen. "Vi är mycket bra på att utveckla metoder för att ta bort kemikalier" säger Prasse. "När kemikalien är borta, jobbet - det verkar - är gjort, men i själva verket vet vi inte alltid vad borttagning av kemikalien innebär:blir det något annat? är den omvandlingsprodukten skadlig?"

Prasse och hans team påpekar att år 2050, Det har uppskattats att två tredjedelar av världens befolkning kommer att bo i områden som är beroende av dricksvatten som innehåller avrinning från gårdar och avloppsvatten från städer och fabriker. Så säkra och effektiva reningsmetoder kommer att bli ännu mer kritiska under de kommande åren.

"Nästa steg är att undersöka hur denna metod kan tillämpas på mer komplexa prover och studera andra föroreningar som sannolikt kommer att resultera i bildandet av liknande reaktiva omvandlingsprodukter, "säger Prasse." Här tittade vi på fenoler. Men vi använder hushållsprodukter som innehåller cirka 80, 000 olika kemikalier, och många av dessa hamnar i avloppsvatten. Vi måste kunna screena för flera kemikalier samtidigt. Det är det större målet."