Chất lượng nước công cộng đã nhận được rất nhiều sự chú ý trong những năm gần đây khi một số khám phá đáng lo ngại đã được thực hiện liên quan đến mức độ chì ở các thành phố trên toàn quốc. Bây giờ, một nghiên cứu mới của Đại học Johns Hopkins xác định các hóa chất khác trong nước đáng chú ý – và thực tế, một số trong chúng có thể được tạo ra, trớ trêu thay, trong quá trình xử lý nước.
Để loại bỏ các hợp chất được biết là độc hại, các nhà máy xử lý nước hiện nay thường sử dụng các phương pháp để oxy hóa chúng, biến chúng thành các hóa chất có hại ít được gọi là “sản phẩm chuyển hóa”. Mặc dù các nghiên cứu trước đây đã xem xét các sản phẩm phụ của quá trình xử lý nước như clo, nhưng không được biết nhiều về các sản phẩm được hình thành trong một số quy trình mới hơn, như quá trình oxy hóa với hydrogen peroxide và tia cực tím, đặc biệt liên quan đến tái sử dụng nước.
“Thông thường, chúng tôi xem xét các sản phẩm chuyển đổi này ít độc hại hơn, nhưng nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng điều này có thể không phải lúc nào”, tác giả chính Carsten Prasse, trợ lý giáo sư tại Khoa Sức khỏe và Kỹ thuật Môi trường tại Trường Whiting Johns Hopkins, cho biết. Kỹ thuật và Trường Y tế Công cộng Bloomberg. “Kết quả của chúng tôi nhấn mạnh rằng đây chỉ là một nửa của câu chuyện và các sản phẩm chuyển đổi có thể đóng một vai trò rất quan trọng khi chúng ta nghĩ về chất lượng của nước được xử lý.”
Prasse, cùng với các đồng nghiệp từ Đại học California, Berkeley, đã chọn xem phenol, một loại hóa chất hữu cơ nằm trong số các loại hóa chất hữu cơ nhất, vì chúng hiện diện trong mọi thứ từ thuốc nhuộm đến sản phẩm chăm sóc cá nhân cho dược phẩm thuốc trừ sâu cũng như trong các hóa chất tự nhiên xuất hiện trong nước.
Để xác định những hợp chất phenol biến đổi trong quá trình điều trị, nhóm nghiên cứu đã công bố kết quả nghiên cứu trong Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia , các phenol bị oxy hóa đầu tiên sử dụng các gốc peroxit, một quá trình thường được sử dụng bởi các nhà máy xử lý nước. Tiếp theo, họ mượn một phương pháp thông minh từ biomedicine: Họ thêm axit amin và protein vào hỗn hợp. Tùy thuộc vào những phản ứng hóa học đã xảy ra, Prasse và nhóm của ông có thể thực hiện một số phép tính ngược để xác định hợp chất phenol nào đã biến thành bước trước đó.
Họ phát hiện ra rằng các phenol chuyển thành các sản phẩm bao gồm 2-butene-1,4-dial, một hợp chất được biết là có tác động tiêu cực, bao gồm cả tổn thương DNA, trên tế bào người. Thật thú vị, furan, một hợp chất độc trong khói thuốc lá và khí thải xe hơi, cũng được chuyển đổi thành 2-butene-1,4-dial trong cơ thể, và nó có thể là chuyển đổi này có trách nhiệm độc tính của nó.
Để kiểm tra hiệu ứng cụ thể của 2-butene-1,4-dial trên các quá trình sinh học đầy đủ hơn, nhóm nghiên cứu đã phơi nhiễm hợp chất với các protein gan chuột. Họ phát hiện ra rằng nó ảnh hưởng đến 37 mục tiêu protein khác nhau, có liên quan đến một loạt các quá trình sinh học, từ chuyển hóa năng lượng đến protein và tổng hợp steroid.
Một loại enzyme mà 2-butene-1,4-dial được chứng minh là liên kết là rất quan trọng trong quá trình apoptosis, hoặc “tự tử”. Ức chế hợp chất này trong một sinh vật sống có thể dẫn đến tăng sinh tế bào không được kiểm soát, hoặc tăng trưởng ung thư. Và các hợp chất khác mà 2-butene-1,4-dial can thiệp vào vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất. Prasse nói: “Có rất nhiều kết cục sức khỏe tiềm năng, như béo phì và tiểu đường. “Có một mối liên hệ rõ ràng giữa phơi nhiễm thuốc trừ sâu và béo phì, và các nghiên cứu như chúng ta có thể giúp giải thích tại sao điều này xảy ra.”
Kết quả rất thú vị vì đây là lần đầu tiên các phương pháp này được áp dụng để xử lý nước, Prasse nói. Theo thời gian, chúng có thể được mở rộng để sàng lọc các loại hợp chất khác ngoài phenol.
Việc lọc nước là rất khó khăn, vì các chất gây ô nhiễm đến từ rất nhiều nguồn khác nhau – vi khuẩn, thực vật, nông nghiệp, nước thải – và nó không phải luôn luôn rõ ràng những gì đang được tạo ra trong quá trình này. “Chúng tôi rất giỏi phát triển các phương pháp để loại bỏ hóa chất”, Prasse nói. “Một khi hóa chất đã biến mất, công việc – dường như – được thực hiện, nhưng thực ra chúng ta không bao giờ biết loại bỏ hóa chất nghĩa là gì: nó biến thành thứ gì khác? Là sản phẩm biến đổi có hại không?”
Prasse và nhóm của ông chỉ ra rằng vào năm 2050, ước tính khoảng 2/3 dân số toàn cầu sẽ sống ở những vùng phụ thuộc vào nước uống có chứa nước thải từ các trang trại và nước thải từ các thành phố và nhà máy. Vì vậy, các phương pháp thanh lọc an toàn và hiệu quả sẽ còn quan trọng hơn trong những năm tới.
“Các bước tiếp theo là để điều tra làm thế nào phương pháp này có thể được áp dụng cho các mẫu phức tạp hơn và nghiên cứu các chất ô nhiễm khác có khả năng dẫn đến sự hình thành các sản phẩm chuyển đổi phản ứng tương tự”, Prasse nói. “Ở đây chúng tôi xem xét phenol. Nhưng chúng tôi sử dụng các sản phẩm gia dụng có chứa khoảng 80.000 hóa chất khác nhau, và nhiều thứ trong số này lại có trong nước thải. Chúng tôi cần có khả năng sàng lọc nhiều hóa chất cùng một lúc. Đó là mục tiêu lớn hơn”.
Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/05/180502115956.htm
