Chất lượng nước công cộng đã nhận được rất nhiều sự quan tâm của người dân trong những năm gần đây khi nhiều nghiên cứu đã tìm ra mức độ chì trong nước vượt ngưỡng quy định. Trên thực tế, trong quá trình xử lý nước, một số chất độc hại có thể sinh ra.
Để loại bỏ nước của các hợp chất được biết là độc hại, các nhà máy xử lý nước hiện nay thường sử dụng các phương pháp oxy hóa, biến chúng thành hóa chất khác được gọi là “sản phẩm biến đổi”. Mặc dù, hiện tại có nhiều nghiên cứu liên quan đến sản phẩm phụ sinh ra từ quá trình xử lý nước bằng clo nhưng các sản sinh sinh ra trong việc sử dụng hydrogen peroxide và tia UV thì lại không có nhiều.
Câu hỏi đặt ra là, liệu công nghệ xử lý nước hiện nay với mục đích biến các chất gây ô nhiễm trở thành các chất ít độc hại, an toàn hơn liệu có thực sự hiệu quả? Trước thực trạng đó, các nhà khoa học tại Khoa Kỹ thuật và Sức khỏe Môi trường tại Trường Johns Hopkins Whiting do PGS. Carsten Prasse đứng đầu đã được thực hiện.
Prasse, cùng với các đồng nghiệp từ Đại học California, Berkeley, đã chọn phenol, một loại hóa chất hữu cơ phổ biến nhất trong nguồn cung cấp nước để làm nghiên cứu vì chúng có mặt trong các vật dụng quen thuộc như thuốc nhuộm, chăm sóc cá nhân, các sản phẩm, dược phẩm và thuốc trừ sâu, …
Để xác định các hợp chất mà phenol biến đổi thành trong quá trình xử lý, nhóm nghiên cứu, với kết quả được công bố trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia đã sử dụng các gốc peroxide, một quy trình thường được các nhà máy xử lý nước sử dụng. Tiếp theo, họ sử dụng phương pháp thông minh từ y sinh học: Thêm axit amin và protein vào hỗn hợp. Tùy thuộc vào phản ứng hóa học xảy ra, Prasse và nhóm của ông có thể thực hiện một số phép tính ngược để xác định những hợp chất mà phenol phải biến thành ở bước trước.
Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng phenol chuyển đổi thành các sản phẩm bao gồm 2-butene-1,4-dial, một hợp chất được biết là có tác động tiêu cực đến cơ thể như làm tổn thương DNA. Điều thú vị là furan, một hợp chất độc hại trong khói thuốc lá và khói xe, cũng được chuyển đổi thành 2-butene-1,4-dial trong cơ thể, và có thể sự chuyển đổi này là nguyên nhân gây ra độc tính của những khói đó.
Các nghiên cứu ước tính rằng vào năm 2050, 2/3 dân số thế giới sẽ sống ở các thành phố ngày càng phụ thuộc vào nguồn nước uống bị ảnh hưởng bởi nước thải nông nghiệp và nước thải công nghiệp và đô thị, nơi thường thấy phenol.
Để kiểm tra các tác động cụ thể của 2-butene-1,4-dial trên các quá trình sinh học một cách đầy đủ hơn, nhóm nghiên cứu đã cho hợp chất này tiếp xúc với protein gan chuột. Họ phát hiện ra rằng nó ảnh hưởng đến 37 loại protein khác nhau, có liên quan đến một loạt các quá trình sinh học, từ chuyển hóa năng lượng đến tổng hợp protein và steroid.
Một loại enzyme mà 2-butene-1,4-dial được chứng minh là liên kết rất quan trọng trong quá trình apoptosis còn gọi là “tế bào tự sát”. Việc ức chế hợp chất này trong cơ thể sống có thể dẫn đến sự tăng sinh tế bào không được kiểm soát hoặc phát triển tế bào ung thư. Và các hợp chất khác mà 2-butene-1,4-dial can thiệp vào đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất. Prasse nói: “Có rất nhiều hậu quả tiềm ẩn về sức khỏe, như béo phì và tiểu đường. “Có một mối liên hệ giữa việc tiếp xúc với thuốc trừ sâu và bệnh béo phì”.
Làm sạch nước là một thách thức cực kỳ khó khăn, vì các chất gây ô nhiễm đến từ rất nhiều nguồn khác nhau – vi khuẩn, thực vật, nông nghiệp, nước thải – và không phải lúc nào cũng có thể xác định rõ các chất được tạo thành sau mỗi phản ứng. Prasse nói: “Khi hóa chất biến mất, công việc xử lý nước tưởng chừng như đã xong, nhưng thực tế chúng ta không phải lúc nào cũng biết việc loại bỏ hóa chất có nghĩa là gì: liệu nó có biến thành thứ khác không? Sản phẩm biến đổi đó có gây hại không?”
Prasse và nhóm nghiên cứu chỉ ra rằng vào năm 2050, ước tính 2/3 dân số toàn cầu sẽ sống trong các khu vực phụ thuộc vào nước uống có chứa nước thải từ các trang trại và nước thải từ các thành phố và nhà máy. Vì vậy, các phương pháp thanh lọc an toàn và hiệu quả sẽ còn quan trọng hơn trong những năm tới.
Prasse nói: “Các bước tiếp theo là điều tra xem phương pháp này có thể được áp dụng như thế nào đối với các mẫu phức tạp hơn và nghiên cứu các chất gây ô nhiễm khác có khả năng dẫn đến việc hình thành các sản phẩm biến đổi phản ứng tương tự. Ở đây, chúng tôi đã xem xét phenol. Nhưng chúng tôi sử dụng các sản phẩm gia dụng có chứa khoảng 80.000 hóa chất khác nhau, và nhiều loại trong số này có trong nước thải. Chúng tôi cần phải sàng lọc nhiều hóa chất cùng một lúc. Đó là mục tiêu lớn hơn.”
