حل لغز دام 40 عامًا: العلماء يحددون مادة كيميائية موجودة في مياه الصنبور لدى ملايين الأمريكيين

على مدى أكثر من أربعة عقود، لاحظ العلماء وجود مادة كيميائية غامضة في مياه الشرب المعالجة لملايين الأشخاص في الولايات المتحدة الأمريكية، ولكن لم يتمكن أحد من تحديد ماهيتها بالضبط - حتى الآن.

يعتقد مؤلفو دراسة نُشرت يوم الخميس في مجلة Science أن المادة الكيميائية - التي أطلقوا عليها اسم أنيون الكلورونيتراميد - هي منتج ثانوي للتحلل من الكلورامين، وهي مادة كيميائية تستخدمها العديد من محطات المعالجة لجعل المياه صالحة للشرب. وتقول الدراسة إن حوالي 113 مليون شخص يشربون مياه الصنبور التي تعرضهم لأنيون الكلورونيتراميد.

ليس من الواضح ما إذا كان المنتج الثانوي يمكن أن يكون ضارًا بصحة الإنسان، لكن مؤلفي الدراسة يقولون إن خصائصه مشابهة لخصائص جزيئات أخرى سامة بما يكفي لأن تقوم الحكومة بتنظيمها.

وهناك بعض السوابق، كما يقول الباحثون، للمواد الكيميائية التي تستخدم لتنقية مياه الشرب التي تخلق منتجات ثانوية يجب على وكالة حماية البيئة الأمريكية تنظيمها لأنها من المحتمل أن تكون مواد مسرطنة.

في أوائل القرن العشرين، بدأت العديد من أنظمة المياه العامة في استخدام الكلور بمستويات منخفضة لجعل مياه الشرب آمنة.

وقد أدى ذلك إلى حل مشكلة صحية عامة كبيرة كانت تؤرق القادة لعدة قرون عن طريق تخليص المياه من الكوليرا والتيفوئيد، وهي جراثيم قاتلة يمكن أن تنتشر عن طريق مياه الشرب. لكنه تسبب أيضًا في مشاكل صحية خاصة به.

فقد أظهرت الدراسات الوبائية أن بعض الأشخاص الذين يشربون المياه المعالجة بالكلور على مدى فترة طويلة من الزمن، ترتفع لديهم مخاطر الإصابة بسرطان القولون و سرطان المثانة بالنسبة للأشخاص الحوامل اللاتي يشربن المياه المضاف إليها الكلور، كان هناك أيضًا ارتباط محتمل مع حالات الإجهاض والأشخاص الذين أنجبوا أطفالًا ذوي أوزان منخفضة عند الولادة

على الرغم من أن الكلور في حد ذاته آمن للاستهلاك عند مستويات منخفضة، إلا أن الأبحاث أظهرت أن المنتجات الثانوية السامة تنشأ عندما يتلامس مع عناصر أخرى موجودة بشكل طبيعي في الماء.

أنظمة المياه لا تزال تستخدم الكلور للتنقية، لكن وكالة حماية البيئة تراقب وتحد من كمية المنتجات الثانوية في مياه الشرب لضمان أنها آمنة للاستهلاك البشري.

وقد تحولت بعض الأنظمة إلى الكلورامين، وهو مركب ينشأ عند الجمع بين الكلور والأمونيا. لا يبدو أن الكلورامين لا يحتوي على نفس المنتجات الثانوية المحتملة الخطورة مثل الكلور، كما أنه أكثر استقرارًا ويميل إلى الاستمرار لفترة أطول.

ومؤخراً، بدأ العلماء يلاحظون أن الكلورامين ينتج أيضاً منتجات ثانوية. كان بعضها مألوفًا، لكن أحدها ظل لغزًا يطارد المؤلفين المشاركين في الدراسة الدكتور جوليان فيري والدكتور ديفيد واهمان لسنوات.

قال فيري يوم الثلاثاء: "هناك هذا المركب الغامض البارز في الأدبيات التي كانت موجودة دائمًا".

بعد التخرج من كلية الدراسات العليا في جامعة تكساس، ذهب فيري وهامان لدراسة كيمياء الكلورامين - هامان في وكالة حماية البيئة وفيري في جامعة أركنساس - وقررا أنهما يريدان تحديد هذا المركب المجهول الذي لم يُذكر اسمه والذي كان يظهر في الأبحاث منذ حوالي 40 عامًا.

بدا الأمر واضحًا في البداية، لكن الأمر استغرق منهما 15 عامًا لحل اللغز.

وكان من أوائل الأشخاص الذين طلبوا منهم المساعدة الدكتورة جوليانا لازاكوفيتس، وهي خبيرة في قياس الطيف الكتلي، وهي أداة تحليلية يمكنها قياس نسبة الكتلة إلى الشحنة وتحديد الوزن الجزيئي الدقيق للمادة.

قالت لازاكوفيتس، المؤلفة المشاركة في الدراسة والتي تعمل في قسم الكيمياء البيئية في معهد الكيمياء الجيولوجية الحيوية وديناميكيات الملوثات في المعهد التقني الفدرالي السويسري العالي بزيورخ: "أول ما خطر ببالي هو: "دعونا نضع هذا على مطياف الكتلة، ولنحاول تحديد كتلته بدقة، حتى نتمكن من تحديد صيغته الكيميائية".

لكنها سرعان ما أدركت أن هناك سبباً وراء بقاء هذه المادة لغزاً لفترة طويلة. فقد كانت عينات المياه التي تحتوي على هذه المادة ذات ملوحة عالية، أعلى بكثير من ملوحة المياه المالحة. وكان من الصعب فصل المركب عن جميع الأملاح باستخدام مطياف الكتلة.

كان على لازاكوفيتس أن تبتكر وتستخدم تقنية تسمى الكروماتوغرافيا الأيونية، التي تفصل وتحلل الأيونات والجزيئات القطبية، إلى جانب مطياف الكتلة.

قالت لازاكوفيتس: "هذا المزيج من التقنيات ليس شائع الاستخدام في الدراسات البيئية". لكنه أدى الغرض: فقد تمكنت من فصل المركب للحصول على كتلته ومن ثم المساعدة في معرفة صيغته الكيميائية.

وأكد الدكتور كريستوفر ماكنيل، وهو مؤلف مشارك في الدراسة وأستاذ الكيمياء البيئية في المعهد التقني الفدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ، تركيبه، ثم قام فيري بعد ذلك بإنشاء نفس المركب باستخدام تقنية مختلفة لإظهار أوجه التشابه.

ورغبةً منه في إثبات أن المادة كانت منتجًا ثانويًا لتفكيك الكلورامين، بحث عنها في أنظمة مياه الشرب في جميع أنحاء الولايات المتحدة التي تستخدم هذه المادة الكيميائية وقارنها بأنظمة في سويسرا لا تستخدمها.

ووجد أنيونات الكلورونيتراميد في المياه التي تحتوي على الكلورامينات ولكن ليس في أنظمة المياه السويسرية.

على الرغم من أن الفريق تعلم الكثير عن أنيونات الكلورونيتراميد، إلا أنه لم يتمكن من تحديد ما إذا كانت تضر بصحة الإنسان.

وقال فيري: "إن سميته غير معروفة حالياً". "من المتوقع، وبصراحة تامة، وجوده في جميع مياه الشرب المكلورة إلى حد ما بسبب تركيبته الكيميائية، كما أن له تشابه مع جزيئات سامة أخرى. لذلك، هناك حاجة إلى إجراء أبحاث مستقبلية حول أنيون الكلورونيتراميد لفهم آثاره المحتملة في مياه الشرب."

وصف خبير المياه الدكتور ديفيد سيدلاك البحث بأنه "قصة علمية رائعة للغاية."

قال سيدلاك، نائب رئيس قسم الدراسات العليا وأستاذ الهندسة البيئية في جامعة كاليفورنيا في بيركلي، الذي لم يشارك في البحث الجديد: "للكلورامينات عائلتها الخاصة من المنتجات الثانوية للتطهير، ولذلك ربما شهدنا في السنوات الثلاثين الماضية بعض الندم على هذا التحول من الكلور الحر إلى الكلورامين، لأننا نواصل اكتشاف هذه المنتجات الثانوية للتطهير بالكلورامين."

"يكمن التحدي في أننا لا نعرف حقًا عن الآثار الصحية، لأنه على عكس المنتجات الثانوية للتطهير بالكلور الحر، لم يتم إجراء الكثير من دراسات السمية على هذه المركبات."

قال سيدلاك إن أنظمة المياه المحلية لا تملك التمويل اللازم للتحقيق في الآثار الصحية لهذه المنتجات الثانوية، لذا فإن الأمر متروك للحكومة الفيدرالية.

وقال: "إن النظر إلى هذه الأشياء مكلف للغاية، وعندما تفكر في نوع الأموال التي ننفقها على فهم ما إذا كانت الأدوية الجديدة سامة للمرضى أم لا، يجب أن نكون على استعداد لإنفاق هذا النوع من المال لفهم ما إذا كانت مياهنا آمنة للشرب أم لا."

"هذا النوع من الأشياء، عندما تعمل الحكومة بشكل جيد، فإنها تقوم بعمل جيد لحمايتنا من خلال النظر في هذه الأشياء. ولكنني لا أعتقد أن وكالة حماية البيئة أو مركز مكافحة الأمراض والوقاية منها أو المعاهد الوطنية للصحة لديها التمويل اللازم للإجابة على هذه الأسئلة."

قال أوليفر جونز، أستاذ الكيمياء في جامعة RMIT في ملبورن، إن الدراسة تقوم ببعض الكيمياء الأنيقة وهو "مقتنع تمامًا بالأدلة التحليلية التي توصلوا إليها" بأن المركب المجهول هو أنيون الكلورونيتراميد. على الرغم من أنه يوافق على أن إجراء تحقيق سمي للأنيون سيكون مفيدًا الآن بعد أن أصبحت هويته معروفة، قال جونز: "لست قلقًا بشكل مفرط بشأن مياه الصنبور".

وقال جونز لمركز الإعلام العلمي الأسترالي: "المركب المعني لم يُكتشف حديثًا، بل تم تعريفه". "يجب أن نتذكر أن وجود مركب ما لا يعني تلقائيًا أنه يسبب ضررًا."

وقال إن كل شيء يمكن أن يكون سامًا بالكمية المناسبة، حتى الماء. السؤال هو، هل هو سام عند المستوى الذي يتعرض له الناس؟ قال جونز: "أعتقد أن الإجابة على الأرجح لا".

يقترح مؤلفو الدراسة أنه في هذه الأثناء، إذا كان الناس قلقين بشأن مياه الشرب الخاصة بهم، في حين أنهم لا يعرفون على وجه اليقين ما إذا كان ذلك سيجدي نفعًا، فإن مرشحًا بسيطًا قد يساعد.

قال واهمان: "أعتقد أن فلتر بريتا أو شيء من هذا القبيل ربما يكون منطقيًا، من حيث أي نوع من الفلاتر الكربونية التي لديك في ثلاجتك ربما يزيلها إذا كان شخص ما قلقًا".