ما هي PFAS؟
المواد البير والبولي فلورو ألكيل، أو اختصارًا PFAS، هي مجموعة تضم أكثر من 4700 مادة كيميائية تتميز بروابط قوية بين الكربون والفلور. تم اختراعها في ثلاثينيات وأربعينيات القرن العشرين واستخدمت على نطاق واسع في الستينيات والسبعينيات والثمانينيات.
وقد استخدمت هذه المواد الكيميائية منذ ما يقرب من قرن من الزمان في المصانع والقواعد العسكرية والمطارات والمواقع الصناعية حتى تم اكتشاف أنها تنطلق في الهواء كمنتجات ثانوية ويمكن أن تستمر في البيئة لفترة طويلة، مما يؤدي إلى تلوث بيئي واسع النطاق للأراضي. والهواء ومصادر المياه الطبيعية في العديد من الأماكن.
يعتبر اثنان من PFAS الأكثر شيوعًا وخطورة ويتم الآن التخلص التدريجي من الاستخدام: PFOA (حمض الكربوكسيل البيرفلوروكتاني) و PFOS (حمض السلفونيك البيرفلوروكتاني)، والتي تم العثور عليها أيضًا في دم الإنسان في جميع أنحاء العالم.
تُستخدم هاتان المادتان الكيميائيتان PFAS تقليديًا في إنتاج العديد من المنتجات الاستهلاكية الشائعة، بدءًا من أدوات الطهي والورق غير اللاصقة إلى الدهانات ومنتجات التنظيف والمواد الطاردة للبقع وتغليف المواد الغذائية والملابس المقاومة للماء وطلاء أظافر العناية الشخصية ومستحضرات التجميل.
تتمتع كلتا المادتين الكيميائيتين بخصائص تراكم حيوي سامة وتعتبران "مواد كيميائية إلى الأبد"، مما يعني أنها يمكن أن تستمر في البيئة لمئات السنين.
من أين تأتي PFAS؟
يحدث تلوث PFAS في المقام الأول بسبب الأنشطة البشرية. المصادر الرئيسية هي مصانع معالجة وتصنيع PFAS، وكذلك المطارات والقواعد العسكرية التي تستخدم رغوة مكافحة الحرائق التي تحتوي على المواد الكيميائية، وكذلك مدافن النفايات ومرافق معالجة مياه الصرف الصحي.
كيف تدخل PFAS إلى الماء؟
هناك عدة طرق مختلفة للتعرض لـ PFAS، مثل استخدام المنتجات التي تحتوي على PFAS أو استنشاق الهواء الملوث بـ PFAS.
ومع ذلك، فإن المشكلة الأكثر شيوعًا هي مشكلة تلوث المياه بـ PFAS.
يمكن أن يدخل حمض PFOA وPFOS إلى إمدادات مياه الشرب المحلية بعدة طرق. بالقرب من المصانع التي تنتج أو تطلق مواد كيميائية PFAS كمنتجات ثانوية، بالقرب من المطارات أو القواعد العسكرية أو المصافي، قد تلوث PFOS وPFOA في رغاوي مكافحة الحرائق مصادر المياه من خلال الجريان السطحي.
وجدت الدراسة أنه في عام 2016، كان لدى ما لا يقل عن 60000 شخصًا في الولايات المتحدة مستويات PFAS في مياه الشرب الخاصة بهم تتجاوز المعايير الاستشارية للصحة العامة لوكالة حماية البيئة.
المخاطر الصحية المرتبطة بـ PFAS
أنشأت وكالة حماية البيئة تركيزات استشارية صحية غير إلزامية لمستويات الملوثات القصوى لـ PFOS وPFAS، مشيرة إلى أن مستويات هذه المواد الكيميائية في إمدادات المياه العامة يجب ألا تتجاوز 70 نانوغرام / لتر أو جزء لكل تريليون (أجزاء لكل تريليون).
ومع ذلك، إذا تم تناول مستويات أقل من PFAS في مياه الشرب، فقد يسبب ذلك ضررًا. تشمل بعض المخاطر الصحية الشائعة المرتبطة بـ PFAS في مياه الشرب ما يلي:
1. السرطان
أظهرت الدراسات أن شرب PFOA وPFOS قد يزيد من خطر الإصابة بالأورام الخبيثة، حيث تم تصنيف التلوث بـ PFAS على أنه مادة مسرطنة للإنسان. ارتبط التعرض لـ PFAS بشكل خاص بسرطان البنكرياس وسرطان الخصية وسرطان الكلى وسرطان الكبد.
2. تأثيرات الجهاز المناعي
وقد وجدت الدراسات التي أجريت على الحيوانات أن التعرض لـ PFAS قد يقلل من قدرة الجهاز المناعي على الاستجابة لتهديدات مسببات الأمراض في الجسم، وبالتالي يقلل من مقاومة الأمراض. بالإضافة إلى ذلك، قد يؤدي التعرض لـ PFAS إلى منع الجسم من إنتاج مستويات الأجسام المضادة اللازمة للاستجابة للتطعيمات، وهو أمر مثير للقلق بشكل خاص في ضوء جائحة فيروس كورونا-19.
3. خلل في هرمونات الغدة الدرقية
لقد وجدت العديد من الدراسات أن PFOA وPFOS في الدم قد يعطل وظيفة الغدد الصماء ويمنع الغدة الدرقية من العمل بشكل صحيح. بناءً على البيانات المتوفرة لدينا حتى الآن، قد يتسبب حمض PFOA وPFOS في "التراكم، والسمية الخلوية، والسمية الجينية، والتداخل مع تخليق TH، ووظيفة TPO، وامتصاص اليود" في خلايا الغدة الدرقية.
4. انخفاض الوزن عند الولادة
لقد وجدت الدراسات أنه إذا كان لدى والدي الطفل النامي أو والديه مستويات عالية من PFAS في دمائهم، فمن المرجح أن يعاني الطفل من مشاكل الوزن المبكر عند الولادة وفرصة أكبر لأن يكون صغيرًا بالنسبة لعمر الحمل.
ولا يقتصر الأمر على انخفاض وزن الطفل عند الولادة فحسب، بل وجد أيضًا أن الطفل يعاني من تأخر في النمو في أول عامين من حياته. كما تم ربط PFOA وPFOS بانخفاض احتمال حمل المرأة.
كيفية اختبار PFAS في الماء؟
PFOA وPFAS غير مرئيين للعين البشرية، ولا يمكنك تذوقهما أو شمهما في الماء. وهذا يجعلها أكثر خطورة، مثل الاضطرار إلى الاختيار بين كوب من الماء بدون PFOA وPFOS وكوب من الماء يحتوي على مستويات عالية بشكل خطير من هذه المواد الكيميائية.
قبل أن تبحث في كيفية إزالة حمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA) من الماء، عليك أن تتأكد من أن الماء يحتوي عليه بالفعل. وبما أن التلوث غير مرئي بالعين المجردة، فإن أفضل طريقة للقيام بذلك هي اختباره. الطريقة الأكثر فعالية لاختبار المياه الخاصة بك هي إرسال عينة إلى مختبر معتمد وطنيا.
سيقوم المختبر بتحليل مياهك بدقة وسيقوم بإنشاء تقرير مفصل يخبرك بالضبط عن مدى تلوث المياه بـ PFOA وPFOS، والتي يتم قياسها بـ PPT (أجزاء لكل تريليون) أو نانوغرام / لتر.
عادةً ما تتكلف الاختبارات المعملية المعتمدة على المستوى الوطني ما بين 100 إلى 300 دولار، لذا فهي ليست رخيصة، لكن اختبار المياه قد يوفر معلومات يمكن أن تكون لا تقدر بثمن عندما يتعلق الأمر بصحة الإنسان.
طرق إزالة PFAS من مياه الشرب
إذا كنت تريد إزالة حمض PFOA وPFOS من ماء الصنبور، فهناك العديد من أنظمة معالجة المياه التي يمكنها القيام بهذه المهمة.
1. مرشحات الكربون المنشط
تعتبر مرشحات الكربون المنشط، عادة الكربون المنشط الحبيبي أو مرشحات كتلة الكربون الصلبة، فعالة بشكل خاص في إزالة PFOA وPFOS من مصادر مياه الشرب.
وفقًا لوكالة حماية البيئة، تعد مرشحات الكربون المنشط هي الخيار الأول والأكثر دراسة لمعالجة المياه إذا كنت تتعامل مع تلوث PFAS.
تعمل مرشحات المياه المصنوعة من الكربون المنشط الحبيبي على امتصاص العديد من ملوثات المياه الشائعة، بما في ذلك الكلور والرصاص وPFAS.
الكربون المنشط مسامي للغاية وله مساحة سطحية كبيرة، مما يجعله خيار ترشيح فعال بشكل طبيعي، حيث يحبس الملوثات الأكبر في مسام الفلتر ويسمح فقط لجزيئات الماء الأصغر بالمرور من خلالها.
وفقا للباحثين، يمكن أن يكون الكربون المنشط الحبيبي فعالا بنسبة 100٪ لفترة محدودة. يعتمد هذا على عدة عوامل، مثل درجة حرارة الماء ومعدل التدفق، وعمق طبقة الكربون، ونوع PFAS الذي تحتاج إلى إزالته. هناك العديد من تقنيات معالجة GAC المختلفة للاختيار من بينها لمرشحات GAC لمياه الآبار الجوفية أو معالجة المياه البلدية.
2. نظام التبادل الأيوني
حل آخر لمعالجة المياه لإزالة PFAS من ماء الصنبور هو التبادل الأيوني. يتكون نظام التبادل الأيوني من خزان مملوء براتنج التبادل الأيوني، والذي يتكون عادة من الهيدروكربونات غير القابلة للذوبان.
هناك نوعان من راتنجات التبادل الأيوني: راتنجات الأنيون وراتنجات الكاتيون. راتنجات الكاتيون سالبة الشحنة، مما يجعلها خيارًا أفضل لإزالة الشوائب المشحونة إيجابيًا، في حين أن راتنجات الأنيون المشحونة إيجابيًا فعالة في إزالة الشوائب سالبة الشحنة.
يعمل كلا السريرين الراتنجيين مثل المغناطيس، حيث يجذب ملوثات معينة تلتصق بأسطحهما ولا يمكن تفريغها من الخزان مع جزيئات الماء.
عادة ما تكون PFAS مشحونة بشكل سلبي، مما يجعل راتنجات الأنيون هي الخيار الأفضل لإزالة PFAS. يميل هذا الحل إلى أن يكون له قدرة أو قدرة أعلى من معالجة المياه بالكربون المنشط، ولكن له تكلفة أولية أعلى.
مثل مرشحات المياه بالكربون المنشط، يمكن أن تكون أنظمة التبادل الأيوني فعالة للغاية في إزالة PFAS من مياه الشرب، ولكن مرة أخرى، يمكن أن تعتمد فعالية العملية إلى حد ما على معدل تدفق ودرجة حرارة الماء، وعمق وجودة الطبقة الراتنجية. الملوثات الأخرى في مياه الشرب، الخ.
3. نظام التناضح العكسي
تعتبر أنظمة الترشيح بالتناضح العكسي بشكل عام واحدة من أكثر مرشحات المياه شمولاً وشمولاً في السوق اليوم.
أثناء عملية التناضح العكسي، يتم إرسال الماء تحت ضغط مرتفع من خلال غشاء نصف منفذ يحتوي على مسام صغيرة تبلغ حوالي 0.0005 ميكرون. على الرغم من أن PFAS تختلف في الحجم، إلا أنها بشكل عام أكبر بكثير من مسام الأغشية هذه ولا يمكنها المرور عبر الترشيح بجزيئات الماء.
يمكن لمرشحات التناضح العكسي بشكل عام أن تقلل بشكل كبير من حمض PFOA وPFOS، بنسبة تصل إلى حوالي 90%. أثناء عملية التناضح العكسي، تتم معالجة PFAS العالقة ومئات من الملوثات النزرة الأخرى في الماء.
ومن الجدير بالذكر أنه نظرًا لتصميم النظام، فإن المعالجة بالتناضح العكسي تهدر حوالي 20% من الماء في عملية الترشيح.
ما هي مرشحات المياه الأفضل لإزالة PFOS وPFOA؟
إذا كنت تريد فقط نظام معالجة لإزالة PFAS، فقد يوفر نظام ترشيح الكربون أو نظام التبادل الأيوني حلاً مثاليًا.
ومع ذلك، إذا كنت تحب فكرة إزالة PFAS وتنقية مياه الشرب الخاصة بك، مما يجعلها آمنة تمامًا وتقليل الآثار الصحية للملوثات المختلفة، فقد يكون مرشح التناضح العكسي خيارًا أفضل.
تميل مرشحات التناضح العكسي إلى أن تكون الأكثر تكلفة، بينما تتمتع مرشحات الكربون عمومًا بتشكيلة أوسع، وبعضها أقل تكلفة من غيرها.
الأسئلة الشائعة حول إزالة PFOS وPFOA
1. هل هناك تقنيات أخرى يمكنها إزالة PFAS؟
نعم. على سبيل المثال، يميل التقطير إلى أن يكون فعالًا جدًا في إزالة هذه المادة الكيميائية من الماء - بل إنه أكثر فعالية من المرشحات. ولكن على عكس الحل السريع، يمكن أن يستغرق جهاز التقطير ما يصل إلى 4 ساعات لإنتاج دفعة من المياه الخالية من المواد الكيميائية، لذلك فهو بعيد عن الحل السريع والسهل للمياه النظيفة.
2. هل يزيل الماء المغلي PFAS؟
لا، الغليان وحده لن يزيل السلفونات المشبعة بالفلور أوكتين وPFOA لأنه لا توجد عملية تبخر أو تكثيف أو ترشيح يمكنها إزالة المواد الكيميائية. في الواقع، الماء المغلي يؤدي فقط إلى تبخر بعض جزيئات الماء، مما يؤدي إلى نفس تركيز PFAS في كمية صغيرة من الماء.
3. كيف أعرف إذا كان هناك خطر التعرض لـ PFAS؟
يجب أن تكون المعلومات المحلية حول جودة المياه متاحة، وإذا لم يكن الأمر كذلك، فإن إجراء اختبار معملي معتمد على المستوى الوطني هو أفضل طريقة لمعرفة بالضبط ما هو موجود في المياه الخاصة بك.