PFOA و PFOS بیشترین‌ کربن‌های پرفلور تولید شده در سرتاسر جهان هستند آرشیو مقالات

PFOA و PFOS چه هستند، مشکلات آنها برای سلامتی چیست و چگونه وارد آب آشامیدنی می‌شوند؟

هردو مواد شیمیایی جاندار پلی فلوریناتی هستند که استفاده‌های تجاری زیادی دارند و به گستردگی و غلظت پایین در خوراک و محیط پخش شده‌اند. رسیدگی به آنها مشکل است و از نظر زیستی افت‌ نمی‌کنند، پس در سطوح پایین در فاضلاب و آب آشامیدنی یافت شده‌اند. به تعداد بسیار زیاد در خون انسان شناسایی شده‌اند. 

PFOA اسید پرفلورواکتانوئیک (C7F15COOH)، و PFOS اسید پرفلورواکتان سولفوریک (C8F17SO3H)است. ترکیبات پرفلورینات زیادی در محیط وجود دارند از جمله محصولات تجاری و محصولات ثانویه و فاضلاب‌های کارخانجات تولیدی. PFOA و PFOS پرفلوروکربن‌هایی است که بصورت گسترده‌‌ترین شکل در جهان تولید شده‌اند.

هردوحاوی هشت اتم کربن هستند که اغلب زنجیره خطی دارند. هر پسوند در نام بدین معناست که تمام اتم هیدروژن‌های موجود چسبیده به اتم های کربن با اتم‌های فلورین جایگزین شده‌اند. این باعث می‌شود که از نظر بیولوژیکی مواد شیمیایی پایدار و بسیار لیپوفوبیک (چربی‌های دفع نشده) و هیدروفوبیک (آب دفع نشده) شوند، همچنین باعث افزایش خاصیت اسیدی آنها می‌شود. همچنین آنها فراریت پایینی دارند. بعنوان عوامل فعال در سطحف آنها در محصولات صنعتی و تجاری زیادی از جمله پوشش‌های دافع آب و خاک روی قالی‌ها، پارچه، چرم، فوم‌های استفاده شده در آتش‌نشانی، آبکاری، عکاسی، پوشش‌های کاغذی و افت‌کش‌ها استفاده شده‌اند. برخی از ترکیبات PFOA و PFOS را می‌توان با افت وزن بالای مولکولی پرفلوروکربن‌ها شکل داد. 

ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی آنها

انحلال پذیری آب و حمل زیستی بسیار تحت تاثیر کاتیون مرتبط با PFOA هستند. انحلال‌پذیری نمک آمونیوم(NH4+)  PFOA در آب دست کم 50 برابر بیشتر از انحلال‌پذیری شکل اسیدی است که قبلا به شدت یونیزه شده است. انحلال‌پذیری نمک‌های  PFOS در آب تقریبا به همان اندازه شکل اسیدی است.

PFOS و مواد شیمیایی مربوطه در اسکاچ گارد بودند که توسط 3M ساخته شده، اما تولید آن در امریکا است، در سال 2000 آغاز بکارکرد. اسکاچ گارد در سال 2003 دچار تغییر ساختار شد و PFOS با اسید پرفلوروبوتان سولفوریک (PBOS) جایگزین شد. نیمه عمر PBOS در انسان‌ها حدود یک ماه است که برای PFOS 4/5 سال می‌باشد. مقدار موجود و وارد شده‌ی PFOS را همچنان می‌توان در شرایط بیشتر کنترل شده استفاده کرد. 

PFOA در یک برنامه نظارتی آژانس محافظت از محیط امریکا (EPA) پوشش داده شد که مشخص کرد تا سال 2010 هشت شرکت برسر کاهش انتشارات جهانی از کارخانجات، کاهش پیش مواد شیمیایی که به PFOA شکسته می‌شوند، کاهش محتوای محصول تا 95درصد، و تلاش در جهت حذف آنها از انتشارات و محصولات تا سال 2015 توافق کردند. اتحادیه اروپا استفاده از PFOS در محصولات را در سال 2006 ممنوع کرد (حداکثر محتوا 005/0 درصد وزن)، اما کاربردهای فوتولیتوگرافی، متوقف کننده مه برای آبکاری با کروم و سیال‌های هیدرولیکی هوانوردی مستثنی شدند. 

رویداد در انسان‌ها و حیوانات

بررسی‌های بین 1999 تا 2004، PFOA، PFOS و سایر مواد شیمیایی پرفلور را در 95 تا 100 درصد نمونه‌های خون انسانی شناسایی کرد. بررسی‌های جدیدتر نشان می‌دهند که سطح خون درحال کاهش است. متوسط غلظت سرم در جمعیت کل امریکا 08/2 میکروگرم درهر لیتر برای PFOA و 31/6 میکروگرم در لیتر برای PFOS در سال 2011 و 2012 به ترتیب از 21/5 و 4/30 میکروگرم در 1999 و 2000 بود. افرادی که نزدیک یک کارخانه صنعتی زندگی می‌کنند متوسط سطح طرح PFOA در آنها 6/83 میکروگرم در لیتر بود. برای کارگران متوسط سطح سرم PFOA 760/1 میکروگرم در لیتر و PFOS 320/1 میکروگرم در لیتر بود. در برخی کشورهای غربی گزارش شده و سطوح بالایی در برخی حیوانات وحشی در سرتاسر جهان شناسایی شده است.

100 درصد PFOS وارد شده به شکم محدودبه پروتئین در موش، میمون و پلاسمای انسان است. بررسی موش‌ها نشان داد که دست کم 95 درصد PFOS پس از ورود به شکم جذب شده و تنها 5 درصد طی 48 ساعت حذف شده است. حذف نیمه عمر PFOS در انسان‌ها 4/5 سال طول می‌کشید. برای PFOA 3/2 سال است که نشان می‌دهد هر دو انباشته می‌شوندو اینکه سطح تحمل بدن نمی‌تواند کاهش اساسی یابد تا هنگامی که خوردن آن بطرز چشمگیری کاهش یابد. PFOS در انسان‌ها اغلب به کبد و خون وارد می‌شوند، همچنین در بند ناف و شیر نیز یافت شده است. در انسان‌ها مقدار PFOS در سرم و بافت کبد مشابه است درحالیکه در حیوانات مقادیر یافت شده در کبد بالاتر از سرم است. بررسی موش‌ها نشان داد که جذب PFOS با تنفس و از طریق پوست نیز صورت می‌گیرد. 

اثرات بر سلامت انسان و حیوان

بررسی بسیاری از انسان‌ها روابط بین خون انسان‌ها با سطوح مختلف ترکیبات پرفلورالکیل و اثرات معکوس برسلامت انسان را بررسی کرده است. آژانس مواد سمی و ثبت بیماری (ATSDR) گفت که تفسیر آنها مشکل است چون نتایج همیشه پایدار نیستند. پایدارترین نتایج دادند که ممکن است روابطی بین افزایش کلسترول خون و سطح بالای سرم  PFOA یا PFOS وجود داشته باشد. افزایش اسید اوره می‌تواند نشان دهنده ریسک افزایش یافته فشار خون بالا باشد. امکان آسیب به کبد با اثر مشاهده شده در حیوانات می‌تواند وجود داشته باشد. هرچند، ATSDR می‌گوید که انسانها و حیوانات اغلب واکنش متفاوتی به آن مواد شیمیایی دارند و همه اثراتی که در موش‌های دوز داده شده مشاهده نشده ممکن است در انسان‌ها دیده نشود. طبق گفته‌های ATSDR، مدرک قاطعی وجود ندارد که پرفلورروالکیل باعث سرطان در انسان‌ها شود. اگرچه برخی بررسی‌ها افزایش خطر سرطان در سطوح بالای رویارویی را نشان داده‌اند، اما ناپایدار بوده و بیشتر آنها عوامل مخل دیگر مانند سیگار کشیدن را کنترل نکرده‌اند.

یک بررسی چندساله نزدیک یک کارخانه دوپان در وست ویرجینیا که PFOA تولید می‌کرد، همبستگی‌های دارای ابهامی تولید کرده است. بررسی جامع استین لیند و همکاران در سال 2010 نتیجه گرفت که شواهد اپیدمیک همچنان محدود هستند و تا به امروز برای نتیجه‌گیری کلی در مورد نقش PFOA برای هرکدام از بیماری‌ها ناکافی هستند. همینطور، بررسی نتایج حاملی توسط ساویتز و همکاران در سال 2009 می‌گوید: داده‌ها پشتیبانی کمی از ارتباط PFOA یا PFOS با نتیجه حاملگی، با کمی عدم قطعیت درخصوص تشنج آبستنی و اثرات کلی تولد دارند.

رویدادن و آشکارشدن در آب

شناسایی PFOS و PFOA در چندین موقعیت اغلب در نزدیک کارخانجات تولیدی و مصرف کننده مانند فرودگاه‌ها که تخلیه انجام می‌گیرد و آلودگی آب و خاک وجود دارد گزارش شده است. چندین ترکیب پرفلورینات دیگر استفاده مشترکی دارند و در محیط و در انسان‌ها شناسایی شده‌اند، اما اخیرا PFOA و PFOS بیشترین توجه را به خود جلب کرده‌اند.

قاعده سونم تنظیم نشده‌ی نظارت بر آلودگی EPA (UCMR 3) داده‌هایی را برای PFOS و PFOA همچنین چهار ترکیب پرفلورینات دیگر از 35060 نمونه در 4788 منبع آب عمومی گزارش داده است. سطح رویداد و آشکارشدن از آب آشامیدنی با استفاده از روش تحلیلی بسیار حساس روش USEPA 537 بسیار پایین بود. کمترین سطوح گزارش شده (MRL) برای UCMR 02/0 میکروگرم در لیتر یا 20 بخش از هر تریلیون برای PFOS و 04/0 میکروگرم در لیتر یا 40 بهش در هر تریلیون برای PFOA بود. غلظت مرجع آب آشامیدنی و مشاوران سلامت کوتاه مدت موقتی 2/0 میکروگرم در لیتر برای PFOS و 4/0 میکروگرم در لیتر بریا PFOA است. چهار ماده شمیایی پرفلورینات دیگر عموما در حد مشابهی از رویدادن و غلظت بودند اما EPA غلظت مرجعی برای آن مواد شیمیایی نداشت. 

نگرانی‌های عمومی اخیرا در چندین موقعیت‌ افزایش یافته که آلودگی آب زیرزمینی در نیوهمپشایر و ورمونت شناسایی شد. سطوح بالا به اندازه 62/0 میکروگرم بر لیتر در برخی چاه‌های خصوصی نزدیک کارخانجات تولید پلاستیک شناسایی شد. چندین ایالت مشاوران سلامت صادر شده معمولا پایین‌تر از EPA است. 

محک‌های مربوط به سلامت

EPA سند جامع اثرات PFOA و PFOS بر سلامتی را برای بررسی همکاران در 2014 منتشر کرده است. 03/0 میکرگرم بر کیلوگرم در روز (1/2 میکروگرم در روز) را دوز مرجع (RfD) برای PFOS و 02/0 میکرگرم بر کیلوگرم در روز (4/1 میکروگرم در روز) را بعنوان RfD PFOA پیشنهاد داد. در 19 می 2016، EPA مشاوران سلامت مادام‌العمر را از RfDهای 02/0میکرگرم بر کیلوگرم در روز برای حساس‌ترین جمعیت، زنان شیرده، و عوامل قدم قطعیت (ایمنی) 300 و کمک 20 درصدی منبع مربوطه آب آشامیدنی را منتشر کرد که معمولا محدوده اضافه‌ای ارایه می‌کند. همچنین مدارک مستدلی در مورد سرطانزا بودن برای انسان نشان داد. EPA نتیجه گرفت که آب آشامیدنی با غلظت‌های تکی یا ترکیبی PFOA و PFOS زیر 70 بخش در تریلیون باعث اثرات معکوس سلامتی طی یک عمر رویارویی نمی‌شود. آن سطوح حد چشمگیری از محافظت برای حساس‌ترین جمعیت نشان می‌دهند. همچنین در یافته‌ها، منبع اصلی رویارویی خوراک و محصولات مصرفی و معمولا موردی محلی بود که کارخانه تولیدی یا حوزه هوایی این مواد شیمایی را تولید یا استفاده می‌کرد. 

فناوری تصفیه آب

چندین دستگاه تصفیه آب می‌توانند PFOS و PFOA را از آب آشامیدنی حذف کنند. این فناوری‌ها شامل کربن فعال دانه‌ای (GAC) است که می‌تواند بصورت حرارتی دوباره فعال شود، تبادل آنیون و اسمز معکوس (RO) و احتمال سایر فیلتراسیون‌های غشایی. میزان تاثیر فرایندهای تبادل آنیون می‌تواند تحت تاثیر مولفه‌های دیگری در آب باشد از جمله جامدات و جانداران محلول و فرایندهای غشا را می توان با افزودن سایر مواد معدنی بهبود بخشید. غلظت ضایعات ناشی از تبادل آنیون و غشا نیازمند مدیریت مناسب است و نباید در محیط رها شود. 

نتیجه‌گیری

چندین مرجع اولیه آب آشامیدنی را به عنوان منبع مهم رویارویی با PFOS و PFOA شناسایی می‌کنند اما براساس نتایج بزرگ مقیاس UCMR 3، این یافته‌ها برای منابع آب عمومی معتبر نیتس. خوراک بزرگترین کمک کننده به رویارویی عمومی افراد است اما برخی رویارویی‌ها می‌توانند ناشی از تنفس یا تماس پوستی با محصولات مصرف کننده باشند. روندهایکاهشی در رویایی انسان به دلیل محدودیت‌های جلوگیری، توقف تدریجی و باقیمانده محصولات باشد و این‌ها در سطوح خونی با جمعیت کمتر نشان داده شدهاند. اینکه به استاندارهای آب آشامیدنی نیاز هست یا اگر مشاوره‌ها برای محافظت از سلامت کافی هستند جای بحث دارد. رویارویی بالا با کارگران در کارخانجات تولیدی یا محصول همچنین اقداماتی نزدیک برخی جمعیت‌ها با شرایط شغل و رهاسازی محیطی محلی ارتباط دارند.

با توجه به ATSDR، بررسی‌های اپیدمی شناسی انسان در مورد جمعیت‌هایی که بسیار در معرض این مواد هستند عموما متناقض می‌باشند، اگرچه افزایش کلسترول و همبستگی‌های نسبتا کم با آنزیم‌های کبد پیشنهاد شده‌اند. EPA نتیجه گرفت شواهد مستدلی برای ریسک سرطان انسان وجود دارد اما ریسک آن پایین‌تر از مقادیر تعیین شده برای سلامتی و قابل چشم‌پوشی است.

مشورت‌های جدید سلامت آب آشامیدنی برای رویارویی تمام عمر 07/0 میکروگرم در لیتر (70 بخش در هر تریلیون) برای PFOA و PFOS فردی یا کلی است که جایگزین مشورت‌های موقتی کوتاه مدت می‌شود. این نوع مواد شیمیایی اصولا پس از بلعیدن یا افت زیستی در محیط از طریق متابولیزم دچار تغییر نمی‌شوند. زمان نگهداری طولانی و انباشت زیستی پس از بلعیدن نشان می‌دهد که رویارویی‌های موثر بیشتر از آن چیزی هستند که توسط سطوح جذب روزانه نشان داده شده. ترکیبات متعدد پرفلورینات ماندگار دیگر در محیط و خون انسان تضمینی برای کنترل هستند تا پتانسیل رویارویی شغلی و محیطی انسان را به حداقل برسانند.