การศึกษาแสดงให้เห็นว่า ‘สารเคมีตลอดกาล’ แฝงตัวอยู่ในน้ำใต้ดินอย่างไร

ยูนิเวอร์ซิตี้ พาร์ค เพนซิลเวเนีย — สารเคมีกลุ่มใหญ่ที่ใช้เพื่อพัฒนาชีวิตของเรามานานหลายทศวรรษ ตั้งแต่กระทะเคลือบสารกันติดไปจนถึงเสื้อผ้ากันน้ำ ปัจจุบันรู้จักกันในชื่อ “สารเคมีตลอดกาล” เพราะไม่สลายตัวง่ายในสิ่งแวดล้อม และไม่ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพ . เมื่อสะสมในร่างกายของเรา จากข้อมูลของทีมนักวิทยาศาสตร์ การศึกษาใหม่อาจปรับปรุงความเข้าใจของเราว่าสารเคมีเหล่านี้ทำหน้าที่อย่างไรในน้ำใต้ดิน

“สารเคมีเหล่านี้เรียกว่า PFAS (สารต่อและโพลีฟลูออโรอัลคิล) มีประโยชน์อย่างมาก ดังนั้นจึงถูกนำมาใช้ทุกที่” Kalle Jahn นักวิจัยจาก United States Geological Survey ซึ่งเป็นผู้นำการศึกษาในฐานะผู้สมัครระดับปริญญาเอกที่ Penn State กล่าว . . น่าเสียดายที่ในระดับโมเลกุลที่เล็กที่สุด พวกมันจะไม่สลายตัวในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติอีกต่อไป หากพวกมันถูกปล่อยออกมา พวกมันก็จะเคลื่อนที่ไปมาและสามารถสะสมทางชีวภาพในปลา สัตว์อื่นๆ และในที่สุดพวกเรา”

นักวิทยาศาสตร์ศึกษาสารเคมีจำพวกกรดเพอร์ฟลูออโรออกเทนซัลโฟนิก (PFOS) ซึ่งถูกชะลงสู่น้ำใต้ดินใกล้กับศูนย์ฝึกอบรมนักผจญเพลิงในอดีตในเซ็นเตอร์เคาน์ตี้ รัฐเพนซิลเวเนีย PFOS เป็นองค์ประกอบทั่วไปในโฟมดับเพลิงและถูกใช้ในสนามฝึกดับเพลิงมานานหลายทศวรรษ สารเคมีไม่ได้รับการควบคุมในเวลานั้น

โมเลกุลของ PFOS ไม่ชอบน้ำและจับกับคาร์บอนอินทรีย์ และการแปรผันของคาร์บอนอินทรีย์ในชั้นหินอุ้มน้ำอาจส่งผลต่อความเข้มข้นของสารเคมีในน้ำใต้ดิน นักวิทยาศาสตร์รายงานในวารสาร Groundwater

Katherine Freeman ศาสตราจารย์ด้านธรณีวิทยาแห่งมหาวิทยาลัย Evan Pugh และที่ปรึกษาของ Jahn แห่ง Penn State และผู้ร่วมเขียนรายงานกล่าวว่า “งานของ Kalle เน้นประเด็นสำคัญในการสร้างแบบจำลองการขนส่งน้ำใต้ดินของ PFOS และสารประกอบที่คล้ายกัน

การฟื้นฟูไซต์เริ่มขึ้นในปี 1990 และมีการตรวจวัดน้ำใต้ดินมาตั้งแต่ปี 2000 รวมถึงการวัด PFAS และ PFOS ตั้งแต่ปี 2015

ข้อมูลที่รวบรวมระหว่างปี 2558-2561 แสดงให้เห็นกลุ่มเมฆของ PFOS ที่มีความเข้มข้นสูงสุด 2 จุด จุดหนึ่งอยู่ใกล้สถานที่ฝึกอบรม และอีกจุดอยู่ห่างออกไป โดยมีความเข้มข้นต่ำกว่าระหว่างจุดร้อนทั้งสองจุด นักวิทยาศาสตร์กล่าว

“มันน่าสนใจที่ขนนกดูเหมือนมี 2 ยอด” ยาห์นกล่าว “เป้าหมายของเราคือการพยายามหาสาเหตุของการแตกตัวของขนนกนี้ บ่อยครั้งมันยากที่จะตอบให้ชัดเจนว่าเกิดอะไรขึ้นใต้ดิน คุณไม่ได้ภาพที่สมบูรณ์แบบเสมอไป”

การวัดทางกายภาพจากภาคสนามแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงของตารางน้ำหรือการนำไฟฟ้าของไฮดรอลิคไม่ได้มีส่วนรับผิดชอบต่อการแยก เช่นเดียวกับความเร็วของน้ำที่เคลื่อนตัวใต้ดิน

แต่ตัวอย่างชั้นหินแสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงปริมาณอินทรีย์คาร์บอนในวงกว้าง นักวิทยาศาสตร์กล่าว โมเลกุลของ PFOS สามารถจับกับคาร์บอนอินทรีย์และแร่ธาตุอื่น ๆ ได้อย่างง่ายดาย ดังนั้นสารมลพิษที่มีความเข้มข้นสูงอาจปรากฏอยู่ในบริเวณที่มีคาร์บอนอินทรีย์มาก

Jahn กล่าวว่า “สิ่งที่ทำให้ PFAS มีเอกลักษณ์เฉพาะ – สิ่งที่ทำให้มีประโยชน์คือโครงสร้างทางเคมี และนั่นทำให้การเคลื่อนที่ในสภาพแวดล้อมคาดเดาได้ยาก” ยาห์นกล่าว “PFAS เกือบทั้งหมดไม่ชอบน้ำ – โครงสร้างโมเลกุลบางส่วนทำให้ไม่ต้องการอยู่ในน้ำและจับกับสารอินทรีย์”

นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าการค้นพบความแปรปรวนของสารอินทรีย์คาร์บอนหรือความเข้มข้นของแร่ธาตุอื่นๆ ในชั้นหินในบริเวณที่มีการรั่วไหลหรือการสัมผัสของ PFAS สามารถช่วยให้ผู้เผชิญเหตุเข้าใจได้ดีขึ้นว่ามลพิษอาจสะสมตัวอยู่ที่ใด และควรทำการทดสอบเพิ่มเติมที่ใด

“เราควรพยายามจำกัดจำนวน PFAS ที่เล็ดลอดออกสู่สิ่งแวดล้อม แต่เมื่อไปถึงที่นั่นแล้ว เราจะต้องตระหนักถึงความซับซ้อนที่มีอยู่ เมื่อพยายามจำกัดการประมาณการเคลื่อนไหวของ PFAS ด้วยข้อมูลที่จำกัดที่เราสามารถรวบรวมได้” Jahn กล่าว . “การศึกษานี้อาจทำให้ผู้คนมีจุดเริ่มต้นในการพิจารณาการปนเปื้อนที่อื่น”

Demian Saffer อดีตหัวหน้าธรณีศาสตร์ที่ Penn State และปัจจุบันเป็นศาสตราจารย์ด้านธรณีศาสตร์ที่ College of Texas และ Sara Lincoln อดีตผู้จัดการห้องปฏิบัติการที่ Penn State’s Power and Environmental Sustainability Laboratories และปัจจุบันเป็นนักวิจัยที่ U.S. Geological Survey ก็เข้าร่วมด้วย . ในการศึกษา

ทุนจาก Penn State สนับสนุนงานนี้