水处理方法中发现的缺陷

近年来，随着全国城市铅含量的一些令人不安的发现，公共水质受到了很多关注。现在，约翰斯·霍普金斯大学的一项新研究指出了值得关注的其他水中化学物质 - 事实上，其中一些可能是在水处理过程中产生的，具有讽刺意味的。

为了去除水中已知有毒的化合物，水处理厂现在经常使用氧化它们的方法，将它们变成其他可能较少有害的化学物质，称为“转化产物”。虽然早期的研究已经研究了水处理过程的副产品像氯化一样，对于在一些新工艺中形成的产品，例如用过氧化氢和紫外光氧化，对于水再利用尤其重要，所知的并不多。

“通常情况下，我们认为这些转化产品毒性较小，但我们的研究表明情况可能并非总是如此，”主要作者，约翰霍普金斯大学惠特金斯学院环境健康与工程系助理教授Carsten Prasse说。工程学院和彭博公共卫生学院。“我们的结果强调，这只是故事的一半，当我们考虑处理过的水的质量时，转化产品可能起着非常重要的作用。”

Prasse和加州大学伯克利分校的同事们选择研究苯酚，这是一种有机化学品，是供水中最常见的一种，因为它们存在于从染料到个人护理产品到药品的各个领域。杀虫剂以及天然存在于水中的化学物质。

为确定苯酚在处理过程中转化为何种化合物，该团队的结果发表在美国国家科学院院刊上，首先使用过氧化物自由基氧化酚，这是水处理厂经常使用的一种方法。接下来，他们从生物医学中借鉴了一个聪明的方法：他们在混合物中添加了氨基酸和蛋白质。根据发生的化学反应，Prasse和他的团队可以做一些向后计算，以确定酚类在前一步中必须变成什么化合物。

他们发现苯酚转化为产品，包括2-丁烯-1,4-二醇，这种化合物已知会对人体细胞产生负面影响，包括DNA损伤。有趣的是，呋喃，一种香烟烟雾和汽车尾气中的有毒化合物，也会转化为体内的2-丁烯-1,4-二醇，这可能是这种转化导致其毒性的原因。

为了更全面地测试2-丁烯-1,4-二醇对生物过程的特定影响，研究小组将该化合物暴露于小鼠肝脏蛋白质中。他们发现它影响了37种不同的蛋白质靶标，这些靶标涉及从能量代谢到蛋白质和类固醇合成的一系列生物过程。

显示2-丁烯-1,4-二醇结合的一种酶在细胞凋亡或“细胞自杀”中是关键的。在活生物体中抑制该化合物可能导致未经检查的细胞增殖或癌症生长。和其他化合物，2-丁烯-1,4-二醇干扰在新陈代谢中发挥关键作用。“有很多潜在的健康结果，如肥胖和糖尿病，”Prasse说。“农药暴露与肥胖有着已知的联系，像我们这样的研究可能有助于解释为什么会这样。”

Prasse说，结果令人兴奋，因为这是这些方法首次应用于水处理。随着时间的推移，它们可以扩展到筛选除酚以外的其他类型的化合物。

水净化极具挑战性，因为污染物来自许多不同的来源 - 细菌，植物，农业，废水 - 并且并不总是清楚过程中产生了什么。“我们非常擅长开发去除化学物质的方法”Prasse说。“一旦化学品消失了，这项工作似乎就完成了，但事实上我们并不总是知道化学品的去除方式是什么：它会变成别的东西吗?转型产品有害吗?“

Prasse和他的团队指出，到2050年，据估计，全球三分之二的人口将居住在依赖饮用水的地区，这些地区包含来自农场和城市及工厂废水的径流。因此，安全有效的净化方法在未来几年将变得更加重要。

“接下来的步骤是研究如何将这种方法应用于更复杂的样品，并研究可能导致形成类似反应性转化产物的其他污染物，”Prasse说。“我们在这里看了酚类。但我们使用的家用产品含有大约80,000种不同的化学物质，其中许多最终会产生废水。我们需要能够同时筛选多种化学品。这是一个更大的目标。“

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