Wetenschap
Wetenschappers bevorderen het onderzoek naar schadelijke PFAS-chemicaliën en hun impact
Een verbijsterde visboer op een vismarkt in Portsmouth, N.H., woog en verpakte een tiental visfilets en drie kreeftenstaarten voor zijn ongewoon veeleisende klanten, Dartmouth-onderzoekers Celia Chen, Guarini, een onderzoeksprofessor in biologische wetenschappen, en Nathan Giffard op een warme dag. middag in mei 2022.
De zeevruchten die ze kochten – een greep uit de meest gegeten vis- en schaaldiersoorten in New Hampshire – waren voor een onderzoek dat onlangs werd gepubliceerd in Exposure and Health bedoeld om de potentiële blootstelling van mensen aan de familie van door de mens gemaakte gifstoffen, PFAS genaamd, te meten door het eten van zeevruchten.
Perfluoralkyl- en polyfluoralkylstoffen zijn sinds hun ontdekking in de jaren dertig een steunpilaar van de industrie. Anti-aanbaklaag. Waterbestendig. Bestand tegen vlekken. Producten die reclame maken voor deze kenmerken, of het nu gaat om kookgerei, voedselverpakkingen, kleding of stoffering, zijn waarschijnlijk doorspekt met een of meer soorten PFAS. De chemicaliën worden ook aangetroffen in blusschuim dat al tientallen jaren wordt gebruikt om branden met vloeibare brandstoffen met hoge hitte te blussen.
Gekenmerkt door een ruggengraat gemaakt van ketens van koolstof- en fluoratomen die bij elkaar worden gehouden door enkele van de sterkste chemische bindingen, hebben deze veelgebruikte, onverwoestbare ‘forever chemicaliën’ zich door het milieu verspreid, in de bodem en het water gesijpeld en zich opgehoopt in wilde dieren en uiteindelijk, in mensen.
"Deze chemicaliën blijven in ons lichaam hangen in de orde van jaren nadat we eraan zijn blootgesteld", zegt senior auteur Megan Romano, universitair hoofddocent epidemiologie aan de Geisel School of Medicine, wiens onderzoek zich richt op het begrijpen van de oorzaken en gevolgen voor de gezondheid van blootstelling aan het milieu, vooral voor zwangere mensen en kinderen.
Uit een groot aantal wetenschappelijke onderzoeken is gebleken dat blootstelling aan PFAS in verband wordt gebracht met een verhoogd cholesterolgehalte, nier- en zaadbalkanker, schildklier- en leveraandoeningen en andere nadelige gevolgen voor de gezondheid.
Dartmouth-onderzoekers uit verschillende disciplines bestuderen PFAS en de effecten ervan op de menselijke gezondheid, ontwikkelen nieuwe oplossingen om de chemicaliën uit het milieu te verwijderen, werken samen met beleidsmakers die screeningniveaus vaststellen en het testen van vervuilde bronnen verplicht stellen, en tenslotte communiceren ze de risico's van PFAS en mogelijke maatregelen om dit te voorkomen. de blootstelling aan het publiek beperken.
“PFAS is aangetroffen bij bijna alle mensen die door de CDC zijn getest, wat wijst op een wijdverbreide blootstelling in de VS.” zegt Chen. De niveaus zijn vooral hoog onder brandweerlieden, degenen die in de chemische productie en verwerking werken, en mensen die drinkwater halen uit bronnen die besmet zijn met PFAS.
Op 10 april heeft de Amerikaanse Environmental Protection Agency de eerste nationale limieten opgelegd aan enkele van de meest gebruikte PFAS in drinkwater. Hoewel de nieuwe limieten strenger zijn dan de eigen normen van New Hampshire, heeft de staat al verschillende stappen ondernomen om de zorgen over PFAS in drinkwater weg te nemen, zoals het verplichten van alle openbare waterbedrijven om te testen op PFAS-concentraties, het bieden van testhulp en gratis filtratieopties voor in aanmerking komende huishoudens, en het aanbieden van subsidies en leningen voor herstelinspanningen.
Er zijn volgens Romano ook toenemende zorgen over de PFAS-niveaus in oppervlaktewater, waardoor zeevruchten een krachtig middel zijn om de chemicaliën naar de consument te brengen. Uit hun onderzoeksgegevens bleek dat de consumptie van zeevruchten onder inwoners van New Hampshire hoger is dan eerdere schattingen op basis van nationale of regionale informatie.
"Een groot deel van de reden waarom we dit onderzoek wilden doen, was om informatie te verschaffen over het proces voor het vaststellen van normen voor oppervlaktewater voor de staat New Hampshire, dat nog steeds loopt", zegt Romano.
Uit het onderzoek dat eerder deze maand werd gepubliceerd, bleek dat consumenten die een dieet met veel zeevruchten volgen, mogelijk worden blootgesteld aan PFAS-concentraties die mogelijk een gezondheidsrisico vormen.
De onderzoekers beweren dat zeevruchten, met mate, een nuttige bron van eiwitten en voedingsstoffen zijn en dat het eten van een gevarieerd dieet de blootstelling aan chemicaliën helpt verminderen en tegelijkertijd toegang krijgt tot belangrijke voedingsbronnen.
Naast het vaststellen van strengere normen voor oppervlaktewater voor PFAS op basis van de bevindingen, moeten er ook inspanningen worden geleverd om de voordelen en risico’s van consumptie effectief te communiceren via robuuste volksgezondheidsberichten, zegt Romano, die eerder heeft samengewerkt met de staat New Hampshire om maak PFAS-factsheets en ander educatief materiaal voor artsen en het publiek.
In alles, overal, allemaal tegelijk
PFAS biedt uitdagingen in tegenstelling tot andere verontreinigingen die onderzoekers bestuderen, zegt Chen, wiens onderzoek zich heeft gericht op metaalverontreinigingen zoals kwik, arseen en lood in aquatische voedselwebben, zowel in zoetwater- als mariene ecosystemen.
"Het lijkt erop dat PFAS veel alomtegenwoordiger zijn dan al onze oude verontreinigende stoffen. Het komt veel vaker voor in de levens van mensen; het zit in voedselverpakkingen, het zit in al onze regenkleding, het is overal", zegt Chen.
En dit brengt speciale uitdagingen met zich mee voor onderzoekers, die een stap verder moeten gaan om ervoor te zorgen dat apparatuur PFAS-vrij is en robuuste experimentele checks and balances moeten ontwikkelen om hun analyses accuraat te houden. "Het is heel gemakkelijk om de monsters die we bestuderen te besmetten met PFAS, omdat het in alles zit. Het kan ook in onze pipetten en andere laboratoriumbenodigdheden zitten", zegt ze.
Leden van de onderzoeksgroep van Chen verzamelden afgelopen zomer water, sedimenten, plankton, vissen en andere gewervelde dieren uit zes meren in New Hampshire voor een project dat PFAS in voedselwebben van meren onderzoekt, naast voortgezet onderzoek naar PFAS-concentraties in mariene ecosystemen.
Voordat ze echter beginnen met het analyseren van hun monsters, werken ze eraan om hun chemische analyseprocedures te laten verifiëren om er zeker van te zijn dat ze geen verontreinigingen introduceren.
Hoe beïnvloedt PFAS onze gezondheid?
Het in kaart brengen van de gezondheidseffecten van PFAS is een werk in uitvoering, zegt Romano.
Een onderzoeksproject onder leiding van Romano onderzoekt de associaties tussen blootstelling aan PFAS en de duur van borstvoeding. De studie, gepubliceerd in het International Journal of Hygiene and Environmental Health , constateert dat ouders die borstvoeding geven en hogere niveaus van PFAS hadden in plasma dat tijdens de zwangerschap werd verzameld, eerder geneigd waren om vóór zes maanden niet langer uitsluitend op moedermelk te vertrouwen om hun baby's te voeden.
Lopende projecten onderzoeken ook de invloed op de bloeddruk tijdens de zwangerschap, het geboortegewicht en de groeisnelheid van baby's.
Hoewel er overtuigend bewijs is dat mensen die aan deze verontreinigende stoffen worden blootgesteld, risico lopen, hebben wetenschappers nog maar nauwelijks de oppervlakte bereikt. Er zijn meer gegevens en onderzoeken nodig om een dieper en nauwkeuriger inzicht te krijgen in de gezondheidsrisico's en om de mechanismen bloot te leggen waarmee PFAS werken.
Onzekerheid over de mogelijke gevolgen kan ervoor zorgen dat gezondheidsbeslissingen lastig te nemen zijn. "Er zijn steeds meer aanwijzingen dat er een verband bestaat tussen mensen met hogere PFAS-bloedconcentraties en borstkanker", zegt Christine Gunn, universitair docent aan het Dartmouth Institute for Health Policy and Clinical Practice.
Gunn en Romano werken samen om een risicogebaseerd screeningsinstrument voor borstkanker te ontwikkelen dat is afgestemd op vrouwen uit gemeenschappen in New Hampshire waarvan bekend is dat de omgeving, met name het drinkwater, een hoge mate van PFAS-besmetting kent.
"Moeten jongere vrouwen in onze gemeenschap eerder dan normaal worden gescreend?" is een typische vraag die aan zorgverleners wordt gesteld, zegt Gunn. Ze hoopt een beslissingshulpmiddel te creëren dat niet alleen rekening houdt met klinische en familiale gezondheidsfactoren, maar ook met omgevingsrisicofactoren, zodat vrouwen weloverwogen beslissingen kunnen nemen over borstkankerscreening.
Ook de experts hebben hulp nodig. "Artsen voelen zich vaak niet goed voorbereid om vragen van patiënten over milieublootstelling te beantwoorden", zegt Romano, die betrokken is bij meervoudige inspanningen om de kennis over milieugezondheid te bevorderen. Dat kan het beheer van goede bronnen omvatten, het samenstellen van factsheets die artsen kunnen raadplegen, en het aanbieden van webtraining over milieuverontreiniging voor lokale gemeenschapsleiders.
De schade beperken
Ondertussen is de uitdaging om grondwater, bodem en oppervlaktewater te ontdoen van PFAS een zich actief ontwikkelend technisch gebied. "Grootschalige herstelinspanningen blijven zeer kostbaar en tijdrovend", zegt Romano.
Als milieu-epidemioloog die vaardigheden op het gebied van de basisepidemiologie combineert met werk op het gebied van de volksgezondheid, beschouwt Romano samenwerking tussen disciplines als essentieel om problemen van deze omvang op te lossen. "We moeten buiten de gebaande paden denken, en we moeten de zaken vanuit meerdere invalshoeken benaderen en biologische mechanismen en technische oplossingen echt begrijpen."
Aan de positieve kant zegt ze dat er de laatste tijd veel vooruitgang is geboekt bij het op kleine schaal verwijderen van PFAS uit water en bodem.
Voor hun technische sluitstukproject in 2023 gingen studenten uit Dartmouth de uitdaging aan om een goedkoop, open source PFAS-filter te ontwerpen voor kleine tapijtreinigingsbedrijven. Jen Harfmann, PFAS-ontladingsanalist bij het Department of Environmental Services die het project voorstelde, adviseerde het team ook.
Het team van vier – Ariana Arvelo Marchan, Abbi Fitzpatrick, Thayer, William Gano en Eliana Ray – werkte samen met een tapijtreinigingsbedrijf in Grantham, N.H. De studenten verzamelden een deel van het afvalwater en observeerden hoe het bedrijf was opgezet. en hoeveel water er per dag moet worden behandeld.
Hun prototype, gemaakt door het team met input van projectadviseur Vicki May, hoogleraar techniek aan Thayer, won een hoofdprijs van $ 10.000 Engineering Education Award van de National Council of Examiners for Engineering and Surveying.
Met behulp van materialen die gemakkelijk verkrijgbaar zijn bij bouwmarkten, construeerden de studenten uit Dartmouth een filter dat afvalwater door een reeks tanks gevuld met actieve kool leidde. "We zijn erin geslaagd elk type PFAS waarop we hebben getest te verminderen, wat ongeveer 18 van de belangrijkste waren die als gevaarlijker werden beschouwd dan andere", zegt Ray, die nu werkt als milieuadviseur.
Romano, die tevens adviseur was voor het project, is van mening dat saneringsoplossingen afgestemd zullen moeten worden op het specifieke scenario op een locatie waar besmetting heeft plaatsgevonden.
"Geen enkele oplossing zal one size fits all zijn", zegt ze, "omdat er duizenden van deze chemicaliën zijn en de scenario's op verschillende plaatsen verschillend zijn."