En förbryllad fiskhandlare på en skaldjursmarknad i Portsmouth, N.H., vägde och packade ett dussin fiskfiléer och tre hummerstjärtar till sina ovanligt krävande kunder, Dartmouth-forskarna Celia Chen, Guarini, en forskningsprofessor i biologiska vetenskaper, och Nathan Giffard på en varm eftermiddag i maj 2022.
Skaldjuren de köpte – ett urval av de vanligaste fisk- och skaldjursarterna i New Hampshire – var för en studie som nyligen publicerades i Exposure and Health avsedd att mäta människors potentiella exponering för familjen av mänskligt framställda gifter som kallas PFAS från att äta skaldjur.
Perfluoralkyl- och polyfluoralkylämnen har varit en stöttepelare i industrin sedan upptäckten på 1930-talet. Nonstick. Vattentät. Fläckbeständig. Produkter som marknadsför dessa funktioner, oavsett om det är kokkärl, livsmedelsförpackningar, kläder eller klädsel, är sannolikt spetsade med en eller flera typer av PFAS. Kemikalierna finns också i brandsläckningsskum som har använts i decennier för att släcka bränder i flytande bränsle med hög värme.
Karaktäriserad av en ryggrad gjord av kedjor av kol- och fluoratomer som hålls samman av några av de starkaste kemiska bindningarna, har dessa allmänt använda, oförstörbara "för evigt kemikalier" spridit sig över hela miljön, sipprat in i mark och vatten och ackumulerats i vilda djur och så småningom, i människor.
"Dessa kemikalier fastnar i våra kroppar i storleksordningen av år när vi har blivit exponerade", säger seniorförfattaren Megan Romano, docent i epidemiologi vid Geisel School of Medicine, vars forskning fokuserar på att förstå orsakerna och hälsokonsekvenserna av miljöexponering, särskilt för gravida och barn.
En mängd vetenskapliga studier har visat att PFAS-exponering är associerad med förhöjda kolesterolnivåer, njur- och testikelcancer, sköldkörtel- och leversjukdomar och andra negativa hälsoeffekter.
Dartmouth-forskare över discipliner studerar PFAS och dess effekter på människors hälsa, utvecklar nya lösningar för att ta bort kemikalierna från miljön, samarbetar med beslutsfattare som sätter screeningnivåer och ger mandat att testa förorenade källor, och slutligen kommunicerar riskerna med PFAS och möjliga åtgärder för att minska exponeringen hos allmänheten.
"PFAS har hittats i nästan alla personer som testats av CDC, vilket tyder på utbredd exponering i USA." säger Chen. Halterna är särskilt höga bland brandmän, de som arbetar med kemisk tillverkning och bearbetning och människor som hämtar dricksvatten från källor som är förorenade med PFAS.
Den 10 april införde U.S. Environmental Protection Agency de första nationella gränserna för några av de mest använda PFAS i dricksvatten. Även om de nya gränserna är strängare än New Hampshires egna standarder, har staten redan vidtagit flera steg för att ta itu med farhågor om PFAS i dricksvatten, som att kräva att alla offentliga vattenverk testar för PFAS-koncentrationer, tillhandahåller testhjälp och kostnadsfria filtreringsalternativ för kvalificerade hushåll, och erbjuda bidrag och lån för saneringsinsatser.
Det finns stigande oro för PFAS-nivåer i ytvatten också, enligt Romano, vilket gör skaldjur till ett kraftfullt redskap för att transportera kemikalierna till konsumenterna. Deras undersökningsdata visade att konsumtionen av skaldjur för invånare i New Hampshire är högre än tidigare uppskattningar baserade på nationell eller regional information.
"En stor del av varför vi ville göra den här studien var att informera om processen för att fastställa ytvattenstandarder för delstaten New Hampshire, som pågår", säger Romano.
Studien som publicerades tidigare denna månad fann att konsumenter av dieter som innehåller mycket skaldjur kan utsättas för PFAS-koncentrationer som potentiellt utgör en hälsorisk.
Forskarna hävdar att skaldjur med måtta är en fördelaktig källa till protein och näringsämnen och att äta en varierad kost hjälper till att minska exponeringen för kemikalier samtidigt som de får tillgång till viktiga näringskällor.
Förutom att sätta strängare ytvattenstandarder för PFAS baserat på resultaten, måste ansträngningar också göras för att effektivt kommunicera fördelarna och riskerna med konsumtion genom robusta folkhälsomeddelanden, säger Romano, som tidigare har samarbetat med delstaten New Hampshire för att skapa PFAS-faktablad och annat utbildningsmaterial för kliniker och allmänheten.
PFAS erbjuder utmaningar till skillnad från andra föroreningar som forskare studerar, säger Chen, vars forskning har fokuserat på metallföroreningar som kvicksilver, arsenik och bly i vattenlevande näringsnät både i sötvatten och marina ekosystem.
"Det verkar som att PFAS är mycket mer genomgripande än någon av våra äldre föroreningar. Det är mycket mer i människors liv; det är i matinpackning, det finns i alla våra regnkläder, det finns överallt", säger Chen.
Och detta innebär särskilda utmaningar för forskare, som måste gå den extra milen för att säkerställa att utrustningen är PFAS-fri och utveckla robusta experimentella kontroller och balanser för att hålla sina analyser korrekta. "Det är väldigt lätt att kontaminera prover som vi studerar med PFAS eftersom det finns i allt. Det kan finnas i våra pipetter och andra laboratoriematerial", säger hon.
Medlemmar av Chens forskargrupp samlade in vatten, sediment, plankton, fisk och andra ryggradsdjur från sex sjöar i New Hampshire förra sommaren för ett projekt som undersöker PFAS i sjöns näringsväv, tillsammans med fortsatta undersökningar av PFAS-koncentrationer i marina ekosystem.
Innan de börjar analysera sina prover arbetar de dock med att få sina kemiska analysprocedurer verifierade för att försäkra sig om att de inte inför några föroreningar.
Att reta ut hälsoeffekterna av PFAS är ett pågående arbete, säger Romano.
Ett forskningsprojekt som leds av Romano undersöker sambanden mellan PFAS-exponering och amningstid. Studien, publicerad i International Journal of Hygiene and Environmental Health , finner att ammande föräldrar som hade högre nivåer av PFAS i plasma som samlades in under graviditeten var mer benägna att sluta förlita sig enbart på bröstmjölk för att mata sina barn före sex månader.
Pågående projekt undersöker påverkan på blodtryck under graviditeten, födelsevikt och spädbarns tillväxthastigheter.
Även om det finns övertygande bevis för att människor som utsätts för dessa föroreningar är i riskzonen, har forskare knappt repat ytan. Mer data och studier behövs för att få en djupare och mer exakt förståelse av hälsorisker och avslöja de mekanismer genom vilka PFAS verkar.
Osäkerhet om potentiella effekter kan göra hälsobeslut svåra att navigera. "Det finns nya bevis för att det finns ett samband mellan människor som har högre PFAS-blodkoncentrationer och bröstcancer", säger Christine Gunn, biträdande professor vid Dartmouth Institute for Health Policy and Clinical Practice.
Gunn och Romano arbetar tillsammans för att utveckla ett riskbaserat screeningverktyg för bröstcancer som är skräddarsytt för kvinnor från samhällen i New Hampshire vars miljö, särskilt dricksvatten, är känd för att ha höga nivåer av PFAS-kontamination.
"Ska yngre kvinnor i vårt samhälle bli undersökta tidigare än normalt?" är en typisk fråga som vårdgivare ställs, säger Gunn. Hon hoppas kunna skapa ett beslutsstöd som inte bara tar hänsyn till kliniska och familjehälsofaktorer utan även miljöriskfaktorer för att hjälpa kvinnor att fatta välgrundade beslut om bröstcancerscreening.
Experterna behöver också hjälp. "Kliniker känner sig ofta inte väl förberedda på att svara på patientfrågor om miljöexponeringar", säger Romano, som är involverad i mångsidiga ansträngningar för att främja kunskap om miljö och hälsa. Det kan inkludera att kurera bra resurser, sammanställa faktablad som läkare kan konsultera och erbjuda webbutbildning om miljöföroreningar för lokala samhällsledare.
Samtidigt är utmaningen att befria grundvatten, jord och ytvatten från PFAS ett aktivt utvecklingsområde inom tekniken. "Storskaliga saneringsinsatser är fortfarande mycket kostsamma och tidskrävande", säger Romano.
En miljöepidemiolog som kombinerar kunskaper i grundläggande epidemiologi med folkhälsoarbete, Romano ser samarbeten över discipliner som avgörande för att lösa problem av denna skala. "Vi måste tänka utanför ramarna, och vi måste komma till saker från flera vinklar och verkligen förstå biologiska mekanismer och tekniska lösningar."
På den ljusa sidan säger hon att det har gjorts många framsteg på senare tid när det gäller hur man tar bort PFAS från vatten och jord i liten skala.
För sitt tekniska slutstensprojekt 2023 antog Dartmouth-studenter utmaningen att designa ett billigt PFAS-filter med öppen källkod för små mattstädningsföretag. Jen Harfmann, PFAS-utsläppsanalytiker vid Department of Environmental Services som föreslog projektet, rådgav också teamet.
Teamet på fyra – Ariana Arvelo Marchan, Abbi Fitzpatrick, Thayer, William Gano och Eliana Ray – arbetade med en mattstädningsverksamhet baserad i Grantham, N.H. Eleverna samlade upp en del av dess avloppsvatten, observerade hur verksamheten sattes upp, och hur mycket vatten den skulle behöva behandla per dag.
Deras prototyp, skapad av teamet med input från projektrådgivaren Vicki May, professor i teknik vid Thayer, vann ett stort pris på 10 000 $ i Engineering Education Award från National Council of Examiners for Engineering and Surveying.
Med hjälp av material som lätt kan hämtas från järnaffärer, konstruerade Dartmouth-studenterna ett filter som kanaliserade avloppsvatten genom en serie tankar fyllda med aktivt kol. "Vi kunde minska varje enskild typ av PFAS som vi testade för, vilket var ungefär 18 av de viktigaste som har bedömts vara farligare än andra", säger Ray, som nu arbetar som miljökonsult.
Romano, som också var rådgivare för projektet, anser att saneringslösningar kommer att behöva skräddarsys för det specifika scenariot på en plats där kontaminering har inträffat.
"Ingen lösning kommer att vara en storlek för alla", säger hon, "eftersom det finns tusentals av dessa kemikalier, och scenarierna är olika på olika platser."
Mer information: Megan E. Romano et al., Plasma per- och polyfluoroalkylsubstansblandningar under graviditet och amningstid i New Hampshire birth cohort study, International Journal of Hygiene and Environmental Health (2024). DOI:10.1016/j.ijheh.2024.114359
Tillhandahålls av Dartmouth College
