טיפול בשפכים בארה"ב אינו מצליח לטפל בזיהום האורגני-פלואור הגובר

מחקר חדש מגלה כי אורגנופלואור שמקורו בשפכים, הנשלט על ידי תרופות מופלרות, מאיים על בטיחות מי השתייה עבור מיליונים, מה שמדגיש אתגרי רגולציה וטיפול דחופים.

מחקר: ריכוזי אורגנופלואור גבוהים במי שפכים עירוניים משפיעים על אספקת מי השתייה במורד הזרם של מיליוני אמריקאים. קרדיט תמונה: SpiritArt / Shutterstock

במאמר שפורסם לאחרונה בכתב העת PNASחוקרים חקרו את ההשפעה והנוכחות של חומרים פר ופוליפלואורואלקיל (PFAS) במתקני טיפול בשפכים ברחבי ארצות הברית. הממצאים שלהם מצביעים על כך שיעילות ההסרה הגבוהה ביותר של מתקני הטיפול של ריכוזי אורגנופלואור (EOF) הכוללים הייתה נמוכה מ-25%, והשפיעה על איכות מי השתייה של מיליוני אמריקאים.

רֶקַע

פלואור, אף על פי שיש בשפע בקרום כדור הארץ, נמצא רק לעתים נדירות בתרכובות אורגנופלואור טבעיות ואינו חיוני לחיים. בשל תכונותיו הייחודיות של הפלואור, בני אדם יצרו אלפי כימיקלים אורגנופלואור סינתטיים מאז שנות ה-40, תוך שימוש בהם במוצרים כמו חומרי קירור, תרופות וציפויים לא נדבקים.

PFAS, בפרט, הם מזהמים מתמשכים שנקשרו להשפעות בריאותיות ואקולוגיות שליליות. תרופות שנכנסות מחדש למקורות מי שתייה עלולות להשפיע על קבוצות רגישות כמו ילדים ואנשים בהריון. ההשפעות על אוכלוסיות בריאות כוללות ירידה בסיכויים להריון, סיכון מוגבר למחלות בלוטת התריס ועלייה ברמות הכולסטרול. יחד עם זאת, אנשים בהריון עלולים לסבול מיתר לחץ דם או מסיכון מוגבר לרעלת הריון.

מתקני טיהור שפכים עירוניים (POTWs) אוספים PFAS ממקורות שונים, ומשפיעים על מי השתייה בארה"ב. מחסור במים הוביל לשימוש חוזר במי שפכים מוגבר, ומעלה חששות לגבי שאריות כימיקלים הנכנסים לאספקת מי השתייה. חוקרים מדגישים כי הסיכונים גדלים בתנאי זרימה נמוכה, כמו אלו הנגרמים מבצורת, המפחיתים את דילול המזהמים במים טבעיים. מודל לאומי מראה ש-6% ממערכות המים הציבוריות בארה"ב מקבלים שפכים בדילול מינימלי, מה שמדגיש סיכוני זיהום.

על המחקר

הערכות פריקת PFAS קיימות מסתמכות לרוב על נתוני ייצור, לא על מדידות ישירות. במחקר זה, החוקרים התמקדו בכימות רמות אורגנופלואור במי שפכים, ומצאו תרכובות לא ידועות משמעותיות.

בשנת 2021, חוקרים אספו דגימות מרוכבות של 24 שעות מהשפכים והקולחים של שמונה POTWs בארה"ב, המשרתים למעלה מ-10,000 אנשים כל אחד. הדגימות נותחו עבור סך פלואור, פלואוריד ותרכובות אורגנופלואור שונות, כולל PFAS, באמצעות שיטות מתקדמות כמו כרומטוגרפיה של יונים בעירה (CIC) וספקטרומטריית מסה (LC-MS/MS ו-HRMS). עם זאת, המחקר מדגיש את האתגרים של ניתוח תרכובות מבשר לא ידועות, אשר חסרות תקנים זמינים מסחרית.

הדגימות עברו מיצוי שלב מוצק כדי להפריד אורגנופלואור מפלואוריד. הם ניתחו 34 תרכובות PFAS ובחנו 766 תרופות אורגנופלואוריות קטנות עם מולקולות קטנות. סה"כ מבשרי PFAS הוערכו באמצעות מבחן TOP עם מסקנות בייסיאניות. מודל DRINCS הופעל כדי לדמות את ההשפעה של פליטות שפכים על איכות מי השתייה במורד הזרם, וקשר את ההפרשות הללו למספר האנשים שנפגעו.

ממצאים

הניתוח מצא שחומצות פרפלואוראלקיל (PFAA) והמבשרים שלהן תורמים חלקים קטנים של שפכים EOF, המהווים 21% מהקולחים ו-11% מהשפכים. עם זאת, תרופות מופלרות שלטו ב-EOF, והיוו 62% בקולחים ו-75% בקולחים וכוללים תרכובות מונופלואוריות כמו ציטלופרם ואטורוסטטין, כמו גם חומרים פוליפלוריים כמו maraviroc ו-celecoxib. תרכובות אלה מפגינות דרגות שונות של התמדה סביבתית, מה שמעלה חששות לגבי ההשפעות ארוכות הטווח שלהן.

בסך הכל, טיפול בשפכים הוכח כלא יעיל בהסרת EOF, עם הפחתה מקסימלית של כ-24%. יעילות מוגבלת זו נובעת בחלקה מהפיכתם של מבשרים לתרכובות עמידות יותר, כגון PFAAs, במהלך הטיפול. חוקרים מעריכים כי מפעלי טיהור שפכים גדולים בארה"ב פולטים כ-1.7 מיליון מול פלואור מדי שנה. PFAS שמקורו בשפכים עלול לחרוג מהמגבלות למי שתייה בטוחים, במיוחד בתנאים של זרימת מים נמוכה. המחקר מצביע על כך שעד 23 מיליון אנשים עלולים להיחשף לריכוזי PFAS החורגים מהסף הרגולטורי בתנאים כאלה.

מסקנות

וויסות כימיקלים בארה"ב מתמקד בדרך כלל בחומרים רעילים בודדים, לא בתערובות המורכבות המצויות בשפכים, מה שמקשה על ניהול PFAS ותרכובות אורגנופלואור. כימיקלים אלה, הידועים בעמידותם, חסרים תקנים אנליטיים נאותים לניטור סביבתי. מומחים מציעים גישת רגולציה מבוססת כיתה, במיוחד עבור PFAS, באמצעות EOF ככלי מיון ראשוני. עם זאת, מדידות EOF אינן יכולות להבחין בין צורות כימיות שונות, מה שמחייב שיטות משלימות לזיהוי תרכובות ספציפיות.

בשפכים ממפעלי טיהור גדולים, PFAS, במיוחד תרופות פוליפלואור, שולטות ברוב ה-EOF. התקנות הנוכחיות אינן מתייחסות במלואן לעמידותן הסביבתיות ולסיכונים הבריאותיים של תרכובות אלו, המשמשות יותר ויותר בתרופות. באופן השוואתי, תקנות האיחוד האירופי מכסות מגוון רחב יותר של PFAS אך יש להן ספים מותרים גבוהים יותר, מה שמדגיש גישות רגולטוריות שונות. כימיקלים מתמשכים בשפכים יכולים להשפיע על מערכות אקולוגיות ועל בריאות האדם, במיוחד על אוכלוסיות רגישות.

מחקר עתידי צריך להתמקד בגורל הסביבתי של תרכובות אלו, לשפר את הניטור במתקני טיפול מגוונים, ולהבין טוב יותר את השפעתם על מערכות אקולוגיות ובריאות האדם. דגימה אקראית במגוון רחב יותר של מתקנים עשויה להציע תובנות קריטיות לגבי השונות של זיהום אורגנופלואור ברחבי הארץ.

ממצאים נוגעים אלה מצביעים על כך ששיטות הטיפול הנוכחיות בשפכים אינן מספיקות להסרה יעילה של EOF. טיפול משופר, כמו גם שיטות הפחתה במקור, הם קריטיים לניהול רמות PFAS במי השתייה. יש צורך בשיטות משופרות לטיפול במים כדי להפחית את החשיפה של אנשים לחומרים רעילים במי השתייה ולנזקים בריאותיים נלווים. התערבויות כאלה יהפכו לקריטיות עוד יותר מכיוון ששינויי האקלים מחמירים את המחסור במים ומגבירים את ההסתמכות על שימוש חוזר בשפכים.