منتج ثانوي للتطهير

تُعدّ نواتج التطهير الثانوية (DBPs) مركبات عضوية وغير عضوية ناتجة عن تفاعلات كيميائية بين مواد عضوية وغير عضوية مثل الملوثات وعوامل التطهير الكيميائية المستخدمة في المعالجة، على التوالي، في الماء أثناء عمليات تطهير المياه . ^{[ 1 ]}

تُعدّ عوامل التطهير المكلورة ، مثل الكلور والكلورامين الأحادي، عوامل مؤكسدة قوية تُضاف إلى الماء للقضاء على الميكروبات الممرضة ، وأكسدة المركبات المسؤولة عن الطعم والرائحة، وتكوين مُطهّر متبقٍّ لضمان وصول الماء إلى صنبور المستهلك خاليًا من التلوث الميكروبي. قد تتفاعل هذه المطهرات مع أحماض الفولفيك والهيوميك الموجودة طبيعيًا، والأحماض الأمينية ، وغيرها من المواد العضوية الطبيعية، بالإضافة إلى أيونات اليود والبروميد، لإنتاج مجموعة من نواتج التطهير الثانوية، مثل ثلاثي هالو الميثانات (THMs)، وأحماض الهالوأستيك (HAAs)، والبرومات ، والكلوريت (الخاضعة للتنظيم في الولايات المتحدة)، وما يُسمى بنواتج التطهير الثانوية "الناشئة"، مثل هالو نيترو ميثان ، وهالو أسيتونيتريلات ، وهالو أميدات ، وهالو فورانونات ، وأحماض اليود مثل حمض اليودوأسيتيك ، ويودو ثلاثي هالو الميثانات ( يودوتريهالوميثانات )، والنيتروزامينات ، وغيرها. ^{[ 1 ]}

أصبح الكلورامين مطهراً شائعاً في الولايات المتحدة، وقد وُجد أنه ينتج مادة N- نيتروزوديميثيلامين (NDMA)، وهي مادة مسرطنة محتملة للإنسان، بالإضافة إلى نواتج ثانوية سامة جينياً تحتوي على اليود، مثل حمض اليودوأسيتيك ، عند وجود اليود في مصادر المياه. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

قد يتفاعل الكلور المتبقي والمطهرات الأخرى بشكل إضافي داخل شبكة التوزيع، سواءً من خلال تفاعلات أخرى مع المواد العضوية الطبيعية الذائبة أو مع الأغشية الحيوية الموجودة في الأنابيب. وبالإضافة إلى تأثرها الشديد بأنواع المواد العضوية وغير العضوية في مياه المصدر، تختلف أنواع وتركيزات نواتج التطهير الثانوية تبعًا لنوع المطهر المستخدم، وجرعته، وتركيز المواد العضوية الطبيعية والبروميد/اليود، والمدة الزمنية منذ إضافة المطهر (أي عمر الماء)، ودرجة حرارة الماء، ودرجة حموضته . ^{[ 3 ]}

وُجد أن حمامات السباحة التي تستخدم الكلور تحتوي على ثلاثي هالو الميثانات، على الرغم من أن تركيزها عمومًا أقل من معيار الاتحاد الأوروبي الحالي لمياه الشرب (100 ميكروغرام لكل لتر). ^{[ 4 ]} وقد تم قياس تركيزات ثلاثي هالو الميثانات (وخاصة الكلوروفورم ) تصل إلى 0.43 جزء في المليون. ^{[ 5 ]} بالإضافة إلى ذلك، تم الكشف عن ثلاثي كلورامين في الهواء فوق حمامات السباحة، ^{[ 6 ]} ويُشتبه في أنه يُساهم في زيادة حالات الربو التي لوحظت لدى السباحين المحترفين. يتكون ثلاثي كلورامين من تفاعل اليوريا (من البول والعرق) مع الكلور، وهو ما يُعطي حمام السباحة الداخلي رائحته المميزة.

تُستخدم العديد من عوامل الأكسدة القوية في تطهير ومعالجة مياه الشرب، ويتسبب الكثير منها أيضًا في تكوين نواتج ثانوية للتطهير. على سبيل المثال، يُنتج الأوزون الكيتونات والأحماض الكربوكسيلية والألدهيدات، بما في ذلك الفورمالديهايد. ويمكن للأوزون تحويل البروميد الموجود في مصادر المياه إلى برومات ، وهي مادة مسرطنة قوية تخضع للرقابة في الولايات المتحدة، بالإضافة إلى نواتج ثانوية أخرى مبرومة. ^{[ 1 ]}

مع تشديد اللوائح المتعلقة بالمنتجات الثانوية المعروفة للتطهير، مثل ثلاثي هالو الميثان وأحماض الهالوأستيك، قد تتحول محطات معالجة مياه الشرب إلى طرق تطهير بديلة. سيؤدي هذا التغيير إلى تغيير توزيع فئات المنتجات الثانوية للتطهير. ^{[ 1 ]}

توجد نواتج التطهير الثانوية في معظم مصادر مياه الشرب التي خضعت للكلورة ، أو الكلورامين ، أو الأوزون، أو المعالجة بثاني أكسيد الكلور . يوجد المئات من نواتج التطهير الثانوية في مياه الشرب المعالجة، وقد تم تحديد 600 منها على الأقل. ^{[ 1 ] [ 7 ]} ونظرًا لانخفاض مستويات العديد من هذه النواتج، بالإضافة إلى التكاليف التحليلية لاختبار عينات المياه، فإن عددًا قليلًا منها فقط يخضع للمراقبة الفعلية. ويتزايد الإدراك بأن السمية الجينية والسمية الخلوية للعديد من نواتج التطهير الثانوية غير الخاضعة للمراقبة التنظيمية (وخاصةً نواتج التطهير الثانوية المحتوية على اليود والنيتروجين) أعلى بكثير نسبيًا من تلك التي تخضع للمراقبة في الدول المتقدمة (ثلاثي هالو الميثان وأحماض الهالوأستيك). ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 8 ]}

في عام 2021، تم اكتشاف مجموعة جديدة من نواتج التطهير الثانوية تُعرف باسم البيريدينولات المهلجنة، والتي تضم ما لا يقل عن 8 نواتج نيتروجينية حلقية غير متجانسة لم تكن معروفة سابقًا. وقد وُجد أنها تتطلب معالجة بدرجة حموضة منخفضة تبلغ 3.0 لإزالتها بفعالية. وعند اختبار سميتها التطورية والحادة على أجنة سمك الزيبرا ، وُجد أنها أقل بقليل من سمية البنزوكينونات المهلجنة ، ولكنها أعلى بعشرات المرات من سمية نواتج التطهير الثانوية المعروفة مثل ثلاثي بروميد الميثان وحمض اليودوأسيتيك . ^{[ 9 ]}

تناولت الدراسات الوبائية العلاقة بين التعرض لمنتجات التطهير الثانوية في مياه الشرب والإصابة بالسرطان، ومضاعفات الولادة، والعيوب الخلقية. وقد أظهرت التحليلات التلوية والتحليلات المجمعة لهذه الدراسات وجود ارتباطات ثابتة بسرطان المثانة ^{[ 10 ] [ 11 ]} وولادة أطفال صغار الحجم بالنسبة لعمر الحمل ^{[ 12 ]} ، ولكن ليس بالتشوهات الخلقية ^{[ 13 ]} . كما تم الإبلاغ عن حالات إجهاض في المراحل المبكرة من الحمل في بعض الدراسات ^{[ 14 ] [ 15 ]} . ومع ذلك، لا يزال العامل المسبب الدقيق غير معروف في الدراسات الوبائية، نظرًا لارتفاع عدد منتجات التطهير الثانوية في عينة الماء، واستخدام مؤشرات بديلة للتعرض، مثل بيانات رصد منتج ثانوي محدد (غالبًا ما يكون إجمالي ثلاثي هالو الميثان)، بدلًا من إجراء تقييم أكثر تفصيلًا للتعرض. أعلنت منظمة الصحة العالمية أن "خطر الوفاة من مسببات الأمراض يزيد بما لا يقل عن 100 إلى 1000 ضعف عن خطر الإصابة بالسرطان الناتج عن منتجات التطهير الثانوية" وأن "خطر الإصابة بالأمراض من مسببات الأمراض يزيد بما لا يقل عن 10000 إلى مليون ضعف عن خطر الإصابة بالسرطان الناتج عن منتجات التطهير الثانوية". ^{[ 16 ]} وقد وُجهت انتقادات للطرق المبسطة القائمة على علم السموم، والمستخدمة لتقدير العبء المحتمل للسرطان المرتبط بمنتجات التطهير الثانوية، بسبب مبالغتها في تقدير حجم التأثيرات، وأُوصي باستخدام البيانات الوبائية بدلاً من هذه الطرق. ^{[ 17 ] [ 18 ]}

حددت وكالة حماية البيئة الأمريكية مستويات قصوى للملوثات (MCLs) للبرومات والكلوريت وأحماض الهالواسيتيك ومجموع ثلاثي هالو الميثانات ( TTHMs). ^{[ 19 ]} في أوروبا، حُدد مستوى ثلاثي هالو الميثانات عند 100 ميكروغرام لكل لتر، ومستوى البرومات عند 10 ميكروغرام لكل لتر، بموجب توجيهات مياه الشرب. ^{[ 20 ]} لم تُحدد قيم إرشادية لأحماض الهالواسيتيك في أوروبا. وضعت منظمة الصحة العالمية إرشادات لعدد من نواتج التطهير الثانوية، بما في ذلك البرومات، وبروموديكلوروميثان ، والكلورات ، والكلوريت، وحمض الكلورواسيتيك ، والكلوروفورم، وكلوريد السيانوجين ، وثنائي بروموأسيتونيتريل ، وثنائي بروموكلوروميثان ، وحمض ثنائي كلوروأسيتيك ، وثنائي كلوروأسيتونيتريل ، وNDMA، وحمض ثلاثي كلوروأسيتيك . ^{[ 21 ]}

• ستيوارت دبليو كراسنر