När jag letade efter källor till bromid i Cape Fear Rivers vattendelare för nästan fem år sedan, NC State miljöingenjör Detlef Knappe och hans team av forskare hittade mer än de letade efter:höga koncentrationer av ett antal oväntade industrikemikalier i dricksvatten, inklusive en – GenX – som har kommit in i det populära folkspråket i North Carolina.

Dessa fynd, och den efterföljande och pågående utredningen av varför höga halter av industrikemikalier hittades i dricksvattnet av mer än 200, 000 människor i sydöstra North Carolina, har placerat Knappe och hans team i spetsen för ett kritiskt hälsodilemma för människor och miljö som verkar växa i intriger och komplexitet för varje vecka som går.

Studien från juni-december 2013 som fokuserade på bromid undersökte vatten på tre platser - dricksvattenintag för Pittsboro, Fayetteville och Wilmington — längs Haw och Cape Fear Rivers. Cape Fear Rivers vattendelare är den största i delstaten och ger dricksvatten till 1,5 miljoner människor.

"Vi visste att bromid - en prekursor för giftiga desinfektionsbiprodukter - var närvarande eftersom desinfektionsprocesser vid de studerade vattenreningsverken producerade främst bromerade biprodukter, och dricksvattenleverantörer hade problem med att uppfylla kraven för säker vatten, " sa Knappe. Bromid förekommer naturligt i låga nivåer, men industriella avloppsvattenutsläpp kan höja bromidnivåerna dramatiskt. Bromid är relativt ogiftigt, men det blir ett problem när det kombineras med klor, en kemikalie som används för att desinficera vatten.

"Det är en utmaning att hålla vattnet inom säkra dricksstandarder när bromidnivåerna är höga, ", sa Knappe. "Bromid är också svårt att ta bort från vatten. Uppgraderingar behövs i allmänhet vid reningsverk för dricksvatten för att upprätthålla säkerhetsvattenstandarder när bromidnivåerna är höga."

Oväntade fynd

När du letar efter bromid, Knappe var nedslagen över att hitta andra kemikalier som 1, 4-dioxan, ett troligt humant cancerframkallande ämne som används som processhjälpmedel vid textilbearbetning och trämassaframställning och som bildas som en biprodukt av tillverkningsprocesser som används för att tillverka vissa plaster och ytaktiva ämnen. Knappe och hans team hittade också kemikalier som kallas per- och polyfluoralkylsubstanser (PFAS), som inkluderar perfluoroktansyra (PFOA), perfluoroktansulfonsyra (PFOS), och GenX.

Långkedjig PFAS, som PFOA och PFOS, är ihållande, bioackumulerande och giftig. De har använts vid tillverkning av polymerer, vatten- och fläckavvisande medel, brandsläckande skum, och matomslagsbeläggningar. Många av dem har fasats ut eller håller på att fasas ut och ersättas med andra fluorerade kemikalier, som GenX.

I Pittsboro, studien fann ganska höga nivåer av det äldre PFAS. Faktiskt, på 57 av de 127 provtagningsdagarna under 2013, de kombinerade PFOA- och PFOS-nivåerna överskred U.S. Environmental Protection Agencys livslång hälsorådgivningsnivå på 70 delar per biljon, som antogs i maj 2016.

"Industriplatser, flygplatser, avloppsreningsverk och brandövningsområden uppströms från vattenreningsverket kan alla bidra till högre PFAS-nivåer, ", sa Knappe. "Vi såg lägre PFAS-nivåer i Fayetteville, troligen eftersom det inte finns några materiella PFAS-källor mellan Pittsboro och Fayetteville, och eftersom PFAS-nivåerna späds ut när renare bifloder förenar sig med Cape Fear River."

PFOS- och PFOA-nivåerna var också relativt låga i Wilmington.

Att hitta GenX och andra "nya" kemikalier

Det som inte var lågt i Wilmington, dock, var nivåer av GenX och andra "framväxande" PFAS-kemikalier. GenX och relaterade föreningar härstammar från en fluorkemisk tillverkningsanläggning uppströms från Wilmington som ägs av The Chemours Company.

GenX, handelsnamnet för ammoniumformen av perfluor-2-propoxipropansyra (PFPrOPrA), används för att tillverka polymerer, såsom non-stick-beläggningen Teflon, beläggningar för livsmedelsförpackningar och andra produkter. Lite är känt om toxiciteten av GenX; de två första artiklarna om dess förekomst i miljön publicerades 2015. Dessutom, ingenting var känt om vad som händer med GenX och relaterade föreningar under vattenbehandling.

GenX är en ersättning för PFOA och har använts sedan omkring 2009. Medan PFOA och PFOS har halveringstider på fyra till fem år hos människor – dvs. det tar fyra till fem år att eliminera hälften av föreningarna från kroppen – GenX:s halveringstid hos människor har ännu inte fastställts.

I november 2016, Knappes forskargrupp och medarbetare vid U.S. Environmental Protection Agency publicerade sina resultat om förekomsten av GenX och relaterade föreningar i Cape Fear Rivers vattendelare. Artikeln, som publicerades i Miljövetenskap och teknik Brev, visade att GenX-koncentrationerna i Wilmingtons dricksvattenkälla var i genomsnitt 631 delar per biljon.

Eftersom GenX var så dåligt studerat, ingen dricksvattenstandard fanns. Knappe och hans team ansåg att 631 delar per biljon var en hög koncentration i förhållande till EPA:s hälsorådgivningsnivå på 70 delar per biljon för PFOS och PFOA.

"Papperet visar också att både äldre PFAS och GenX passerade orörda genom Wilmingtons vattenreningsverk och in i färdigt dricksvatten, ", sa Knappe. Detta fynd var särskilt oroande eftersom vattenreningsverket i Wilmington inkluderar flera avancerade vattenreningsprocesser, vilket tyder på att det är mycket svårt för dricksvattenleverantörer att ta bort GenX och relaterade föreningar.

"Det verkar vara svårare att ta bort GenX än dess äldre föregångare kemikalier, " sade Knappe. "Dessutom, ämnen som liknar GenX – kortkedjiga fluoretrar – förekom i mycket högre koncentrationer än både äldre kemikalier och GenX, och vattenreningsverket kunde inte heller ta bort dem. Alla verkade verkligen fokuserade på GenX – och av goda skäl – men resultaten för de andra föreningarna var kanske ännu mer oroande.

"Omkring 200, 000 personer exponerades för höga koncentrationer av GenX och relaterade föreningar. När vi tar hänsyn till andra industriella föroreningar, som 1, 4-dioxan, bromid och äldre PFAS, ungefär 1 miljon av de 1,5 miljoner nordkaroliner som får vatten från Cape Fear Rivers vattendelare påverkas av avloppsvatten och höga halter av föroreningar."

Är det någon som lyssnar?

När tidningen antogs i november 2016, Knappe skickade e-postmeddelanden till flera statliga och lokala myndigheter som delade tidningens resultat och sin egen oro över dricksvattnet i den nedre floden Cape Fear. Efter att inte ha fått något svar, Knappe skickade också varningar i mars 2017, samma månad som tidningen vann utmärkelsen Environmental Science &Technology Letters' Best Paper. Dessa varningar, för, gick obesvarat.

"Det var frustrerande vid den tiden, ", sa Knappe. "Att inte få gehör är ingen bra känsla. Tills kunskapen finns där ute, det är svårt att skapa förändring. Mitt mål var och är att drastiskt minska tillförseln av GenX och andra kemikalier i North Carolinas vattendrag och att hålla dem borta från dricksvattnet."

Till sist, Wilmington Star-News-korrespondent Vaughn Hagerty publicerade en berättelse om Knappes fynd den 8 juni. Berättelsen skapade ett omedelbart ramaskri bland Wilmington-områdets invånare och offentliga tjänstemän. Efter ett möte i mitten av juni med offentliga tjänstemän, tillverkaren av fluorkemikalier gick med på att sluta släppa ut processavloppsvatten innehållande GenX i Cape Fear River.

Statens Department of Health and Human Services satte snabbt ett provisoriskt mål att hålla GenX-koncentrationsnivåerna under 140 delar per biljon, långt under de 631 delar per biljon som Knappes studie hade beräknat.

"DHHS använde information från GenX-toxicitetsstudier som hade sammanfattats av det nederländska nationella institutet för folkhälsa och miljö för att motivera sitt beslut, ", sa Knappe. "Det hände ganska snabbt baserat på begränsad information, men det var ett steg i rätt riktning."

Efter att media började publicera de höga fluorkemiska koncentrationerna, åtgärder från tillverkaren av fluorkemikalier och North Carolina Department of Environmental Quality har lett till dramatiskt lägre nivåer av dessa kemikalier i dricksvattnet i Wilmington-området, säger Knappe.

Andra frustrationer

Också frustrerande var bristen på avslöjande från den kemiska fabriken, som för närvarande ägs av The Chemours Company och tidigare av DuPont. Efter påtryckningar från allmänheten, Chemours avslöjade, i juni 2017, att GenX är en biprodukt av växtens vinyleterprocess, som hade funnits i decennier.

"Denna "framväxande förorening" GenX har faktiskt funnits i vatten sedan 1980, " sa Knappe. "Det är mystifierande varför Chemours, och innan dess DuPont, var inte mer försiktig med att fånga upp kemikalier i avfallsströmmar. För Fortune 500-företag, kostnaden för korrekt avloppsvattenrening och luftföroreningskontroll skulle inte vara en stor börda."

Letar efter lösningar

Knappe är involverad i en aktuell studie av GenX-exponering hos invånare i New Hanover County. Leds av NC States Jane Hoppin, en docent i biologiska vetenskaper, tvärsnittet, samhällsbaserad studie av nedre Cape Fear River-områdets invånare som betjänas av allmännyttigt vatten rekryterade 400 frivilliga för att ge blod, urin- och dricksvattenprover och att fylla i ett frågeformulär om deras vattenanvändningshistorik. Proverna kommer att analyseras för GenX och relaterade kemikalier. Blod- och urinprover kommer också att användas för kliniska tester (lipidprofil, sköldkörtelfunktion, leverfunktion och urinanalys).

Alla resultat från New Hanover County-studien kommer att delas med både samhället som helhet och varje enskild deltagare. Preliminära resultat kommer i vår.

Knappes labb utvecklar och utvärderar även filtreringsmaterial som kan ta bort skadliga kemikalier från dricksvattnet, både på reningsverket och ditt hem. Han säger att kommersiellt tillgängliga enheter för omvänd osmos som är monterade under diskbänken är effektiva för att ta bort fluorkemikalier och 1, 4-dioxan. Men han rekommenderar inte helhusfilter för boende i Wilmington-området.

Nya metoder för övervakning och tillstånd behövs för att skydda dricksvattnet, Avslutar Knappe. Men först, samtal mellan industri och tillsynsmyndigheter är nödvändiga för att båda parter ska komma fram till överenskomna ramar för övervakning och tillstånd.

"I slutet, hantering av PFAS och andra industriella föroreningar kräver kontroll uppströmskällor, ", sa Knappe. "Vi måste göra ett bättre jobb med att hålla kemikalier borta från dricksvattenkällor."