ما هي المدة التي تحتاجها المواد الكيميائية لتدوم؟ أندرو بروكس عبر Getty Images

بدت المواد الكيميائية PFAS فكرة جيدة في البداية. مثل تفلون، فقد جعلوا الأواني أسهل في التنظيف بدءًا من الأربعينيات. لقد صنعوا السترات الواقية من الماء والسجاد المقاوم للبقع. أغلفة الطعام ورغوة مكافحة الحرائق وحتى المكياج بدت أفضل مع مواد البيرفلوروالكيل والبولي فلورو ألكيل.

ثم بدأت الاختبارات في الكشف PFAS في دم الناس.

اليوم ، PFAS منتشر في التربة والغبار ومياه الشرب في جميع أنحاء العالم. تشير الدراسات إلى وجودهم 98٪ من أجساد الأمريكيينحيث كانوا المرتبطة بالمشاكل الصحية بما في ذلك أمراض الغدة الدرقية وتلف الكبد وسرطان الكلى والخصية. هناك الان أكثر من 9,000 نوعا من PFAS. غالبًا ما يشار إليها باسم "المواد الكيميائية إلى الأبد" لأن نفس الخصائص تجعلها مفيدة جدًا أيضًا تأكد من أنها لا تتحلل في الطبيعة.

تواجه دعاوى قضائية بشأن تلوث PFAS ، العملاق الصناعي 3M ، الذي صنع PFAS للعديد من الاستخدامات لعقود ، أعلنت عن تسوية بقيمة 10.3 مليار دولار أمريكي مع مزودي المياه العموميين في 22 يونيو 2023 للمساعدة في دفع تكاليف الاختبار والمعالجة. لا تتحمل الشركة أي مسؤولية في التسوية ، الأمر الذي يتطلب موافقة المحكمة. يمكن أن يكلف التنظيف عدة مرات هذا المبلغ.

ولكن كيف يمكنك التقاط وتدمير مادة كيميائية إلى الأبد؟

عالم الكيمياء الحيوية أ. دانيال جونز وعالم التربة هوى لى العمل على حلول PFAS في جامعة ولاية ميتشيغان وشرح التقنيات الواعدة التي يتم اختبارها اليوم.

كيف تنتقل PFAS من المنتجات اليومية إلى الماء والتربة وفي النهاية البشر؟

هناك مساران رئيسيان لتعرض PFAS للوصول إلى البشر - مياه الشرب واستهلاك الغذاء.

يمكن أن يدخل PFAS إلى التربة من خلال استخدام الأرض للمواد الصلبة الحيوية ، أي الحمأة من معالجة مياه الصرف الصحي ، ويمكن أن تتسرب من مدافن النفايات. إذا كانت المخلفات الصلبة الملوثة تطبق على حقول المزارع كسماد، يمكن لـ PFAS الوصول إلى المياه والمحاصيل والخضروات.

على سبيل المثال ، يمكن أن تستهلك الماشية PFAS من خلال المحاصيل التي تأكلها والمياه التي تشربها. كانت هناك الحالات المبلغ عنها في ميشيغان, مين و نيو مكسيكو مستويات مرتفعة من PFAS في لحوم البقر والأبقار الحلوب. ما هو حجم الخطر المحتمل على البشر غير معروف إلى حد كبير.
تم العثور على أبقار تحتوي على مستويات عالية من PFAS في مزرعة في ولاية مين. آدم جلانزمان / بلومبرج عبر Getty Images

يعمل العلماء في مجموعتنا البحثية في جامعة ولاية ميتشيغان على مواد مضافة إلى التربة يمكن أن تمنع النباتات من تناول PFAS ، ولكنها ستترك PFAS في التربة.

المشكلة هي أن هذه المواد الكيميائية موجودة في كل مكان ، وهناك لا توجد عملية طبيعية في الماء أو التربة فعالة في تكسيرها. يتم تحميل العديد من المنتجات الاستهلاكية بـ PFAS ، بما في ذلك المكياج وخيط تنظيف الأسنان وخيوط الجيتار وشمع التزلج.

كيف تقوم مشاريع المعالجة بإزالة تلوث PFAS الآن؟

توجد طرق لتصفيتها من الماء. المواد الكيميائية سوف تلتصق بالكربون المنشط ، على سبيل المثال. لكن هذه الأساليب باهظة الثمن بالنسبة للمشاريع الكبيرة ، ولا يزال يتعين عليك التخلص من المواد الكيميائية.

على سبيل المثال ، بالقرب من قاعدة عسكرية سابقة بالقرب من ساكرامنتو ، كاليفورنيا ، هناك خزان ضخم من الكربون المنشط يستوعب حوالي 1,500 جالون من المياه الجوفية الملوثة في الدقيقة ، يتم تصفيتها ثم ضخها تحت الأرض. هذا المشروع الإصلاحي له تكلفة أكثر من $ 3 مليون، لكنه يمنع PFAS من الانتقال إلى مياه الشرب التي يستخدمها المجتمع.

وكالة حماية البيئة الأمريكية لديها اقترح وضع لوائح واجبة التنفيذ قانونًا للحد الأقصى من ستة مواد كيميائية من PFAS في أنظمة مياه الشرب العامة. سيتم التعرف على اثنتين من هذه المواد الكيميائية ، PFOA و PFOS ، على أنها مواد كيميائية خطرة فردية ، مع اتخاذ إجراءات تنظيمية عندما تتجاوز المستويات 4 أجزاء لكل تريليون ، وهو أقل بكثير من التوجيهات السابقة.

التصفية هي مجرد خطوة واحدة. بمجرد التقاط PFAS ، يجب عليك التخلص من الكربون المنشط المحمل بـ PFAS ، ولا يزال PFAS يتحرك. إذا دفنت المواد الملوثة في مكب النفايات أو في أي مكان آخر ، فسوف تتسرب PFAS في النهاية. لهذا السبب من الضروري إيجاد طرق لتدميرها.

ما هي أكثر الطرق الواعدة التي وجدها العلماء لتحطيم PFAS؟

الطريقة الأكثر شيوعًا لتدمير PFAS هي الحرق ، ولكن معظم PFAS مقاوم بشكل ملحوظ للحرق. لهذا السبب هم في رغوة مكافحة الحرائق.

PFAS لها عدة ترتبط ذرات الفلور بذرة كربون ، والرابطة بين الكربون والفلور هي واحدة من أقوى الذرات. عادة لحرق شيء ما ، عليك أن تكسر الرابطة ، لكن الفلور يقاوم الانفصال عن الكربون. سوف تتحلل معظم PFAS تمامًا عند درجات حرارة الحرق حولها درجة مئوية 1,500 (2,730 درجة فهرنهايت) ، لكنها كثيفة الطاقة ونادرة المحارق المناسبة.

هناك العديد من التقنيات التجريبية الأخرى الواعدة ولكن لم يتم تطويرها لمعالجة كميات كبيرة من المواد الكيميائية.

تطورت مجموعة في Battelle أكسدة الماء فوق الحرج لتدمير PFAS. تؤدي درجات الحرارة والضغوط المرتفعة إلى تغيير حالة الماء ، مما يؤدي إلى تسريع الكيمياء بطريقة يمكن أن تدمر المواد الخطرة. ومع ذلك ، لا يزال التوسع يمثل تحديًا.

البعض الآخر العمل مع مفاعلات البلازما التي تستخدم الماء والكهرباء وغاز الأرجون لتفكيك PFAS. إنها سريعة ، ولكن ليس من السهل أيضًا توسيع نطاقها.

ما الذي من المحتمل أن نراه في المستقبل؟

سيعتمد الكثير على ما نتعلمه عن المكان الذي يأتي منه تعرض البشر للسلفونات المشبعة بالفلور (PFAS) بشكل أساسي.

إذا كان التعرض في الغالب من مياه الشرب ، فهناك المزيد من الطرق المحتملة. من الممكن أن يتم تدميره في نهاية المطاف على مستوى المنزل بالطرق الكهرو كيميائية ، ولكن هناك أيضًا مخاطر محتملة لا يزال يتعين فهمها ، مثل تحويل المواد الشائعة مثل الكلوريد إلى منتجات ثانوية أكثر سمية.

يتمثل التحدي الكبير في العلاج في التأكد من عدم تفاقم المشكلة عن طريق إطلاق غازات أخرى أو إنتاج مواد كيميائية ضارة. للبشر تاريخ طويل في محاولة حل المشكلات وجعل الأمور أسوأ. الثلاجات مثال رائع. كان الفريون ، وهو من مركبات الكربون الكلورية فلورية ، هو الحل لاستبدال الأمونيا السامة والقابلة للاشتعال في الثلاجات ، ولكن بعد ذلك تسبب في استنفاد طبقة الأوزون الستراتوسفيرية. تم استبداله بمركبات الكربون الهيدروفلورية ، والتي الآن تساهم في تغير المناخ.

إذا كان هناك درس يجب تعلمه ، فهو أننا بحاجة إلى التفكير في دورة الحياة الكاملة للمنتجات. كم من الوقت نحتاج حقًا للمواد الكيميائية لنستمر؟

نبذة عن الكاتب

أ. دانيال جونز، أستاذ الكيمياء الحيوية ، جامعة ولاية ميشيغان و هوى لى، أستاذ كيمياء البيئة والتربة ، جامعة ولاية ميشيغان

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.

كتب عن البيئة من قائمة أفضل البائعين في أمازون

"الربيع الصامت"

بواسطة راشيل كارسون

يعد هذا الكتاب الكلاسيكي علامة بارزة في تاريخ حماية البيئة ، حيث يلفت الانتباه إلى الآثار الضارة لمبيدات الآفات وتأثيرها على العالم الطبيعي. ساعد عمل كارسون في إلهام الحركة البيئية الحديثة ولا يزال وثيق الصلة اليوم ، حيث نستمر في مواجهة تحديات الصحة البيئية.

انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب

"الأرض غير الصالحة للسكن: الحياة بعد الاحترار"

ديفيد والاس ويلز

في هذا الكتاب ، يقدم David Wallace-Wells تحذيرًا صارخًا بشأن الآثار المدمرة لتغير المناخ والحاجة الملحة لمعالجة هذه الأزمة العالمية. يعتمد الكتاب على البحث العلمي وأمثلة من العالم الواقعي لتقديم نظرة واقعية على المستقبل الذي نواجهه إذا فشلنا في اتخاذ إجراء.

انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب

"الحياة المخفية للأشجار: بماذا تشعر، وكيف تتواصل؟ اكتشافات من عالم سري"

بواسطة Peter Wohlleben

في هذا الكتاب ، يستكشف Peter Wohlleben عالم الأشجار الرائع ودورها في النظام البيئي. يعتمد الكتاب على البحث العلمي وتجارب Wohlleben الخاصة بصفته حراجة لتقديم رؤى حول الطرق المعقدة التي تتفاعل بها الأشجار مع بعضها البعض ومع العالم الطبيعي.

انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب

"بيتنا يحترق: مشاهد عائلة وكوكب في أزمة"

بقلم جريتا ثونبرج وسفانتي ثونبرج ومالينا إرنمان

في هذا الكتاب ، تقدم الناشطة المناخية غريتا ثونبرج وأسرتها وصفًا شخصيًا لرحلتهم لزيادة الوعي بالحاجة الملحة للتصدي لتغير المناخ. يقدم الكتاب حسابًا قويًا ومؤثرًا للتحديات التي نواجهها والحاجة إلى العمل.

انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب

"الانقراض السادس: تاريخ غير طبيعي"

من اليزابيث كولبرت

في هذا الكتاب ، تستكشف إليزابيث كولبرت الانقراض الجماعي المستمر للأنواع بسبب النشاط البشري ، بالاعتماد على البحث العلمي وأمثلة من العالم الحقيقي لتقديم نظرة واقعية لتأثير النشاط البشري على العالم الطبيعي. يقدم الكتاب دعوة مقنعة للعمل لحماية تنوع الحياة على الأرض.

انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب