Exposure-Integrated Risk Prioritization of Legacy and Emerging PFAS: A Case Study of a Major River Basin in South Korea via High-Resolution Mass Spectrometry

تعد المياه الناقل الصامت لعالمنا الحديث، فهي لا تتحرك عبر الأنهار والأنابيب فحسب، بل عبر الكيمياء الجوهرية لحياتنا اليومية. لعقود من الزمن، استُخدمت مجموعة من المواد الكيميائية الاصطناعية المعروفة باسم المواد البيرفلوروألكيل والبولي فلورو ألكيل (PFAS) لصنع كل شيء، بدءاً من أواني الطهي غير اللاصقة وصولاً إلى الملابس المقاومة للماء. وتشتهر هذه الجزيئات بمتانتها؛ فهي تقاوم الحرارة والزيوت والمياه بفعالية كبيرة لدرجة أنها تُسمى غالباً "المواد الكيميائية الأبدية" لأنها لا تتحلل بسهولة في البيئة. ومع بدء التنظيمات العالمية في تقييد النسخ القديمة الأكثر سمية من هذه المواد الكيميائية، اتجه المصنعون نحو مركبات بديلة جديدة. وكان الأمل أن تكون هذه البدائل أكثر أماناً وأسهل في التعامل معها من قبل الطبيعة. ومع ذلك، يظل هناك سؤال جوهري: هل هذه البدائل الجديدة أقل ضرراً حقاً، أم أنها مجرد استبدال لمجموعة من المخاطر بأخرى؟ وللإجابة على ذلك، يجب على العلماء النظر إلى ما هو أبعد من مجرد تحديد المواد الكالمية الموجودة؛ إذ يتعين عليهم فهم كميتها، ومصدرها، وكيف يتحد وجودها مع سميتها المتأصلة لخلق خطر حقيقي على أرض الواقع.

في دراسة حديثة ركزت على حوض نهر غيوم في كوريا الجنوبية، سعى الباحثون إلى رسم خريطة لهذا المشهد الكيميائي المعقد. وقد اختاروا هذا النظام النهري تحديداً لأنه يتدفق عبر مزيج من الأراضي الزراعية والمدن المكتظة والصناعات الثقيلة، مما يجعله مرآة مثالية للطرق المتنوعة التي يتفاعل بها البشر مع البيئة. لم يعتمد الفريق على طريقة واحدة للعثور على هذه الملوثات غير المرئية، بل دمجوا بين بحث مستهدف لواحد وثلاثين مركباً معروفاً من مواد (PFAS)، وتقنية مسح أكثر انفتاحاً وقدرة على رصد الهياكل الكيميائية غير المألوفة. سمح هذا النهج المزدوج برؤية كل من اللاعبين المعروفين والوافدين الجدد الناشئين. كما جمعوا عينات مياه من اثني عشر موقعاً مختلفاً، تتراوح من المجرى الرئيسي للنهر إلى روافده الأصغر، لضمان التقاط صورة كاملة لكيفية انتقال هذه المواد الكيميائية عبر حوض النهر.

كشفت النتائج عن نظام نهري يزخر بهذه المواد الاصطناعية. فقد تباين التركيز الإجمالي لمواد (PFAS) في الماء بشكل واسع، حيث تراوح بين 7.20 و86.2 نانوغرام لكل لتر، بمتوسط قدره 31.5 نانوغرام لكل لتر. ورغم أن هذه الأرقام قد تبدو ضئيلة، إلا أنها ذات أهمية بالغة في سياق مياه الشرب، حيث يمد النهر جزءاً كبيراً من موارد المياه في البلاد. ووجدت الدراسة أن الروافد الأصغر التي تغذي النهر الرئيسي كانت أكثر تلوثاً من المجرى الرئيسي نفسه، حيث تحمل تركيزات أعلى بنحو 1.6 مرة. وأشار هذا النمط مباشرة إلى المصادر المحلية، مثل محطات معالجة مياه الصرف الصحي البلدية والمجمعات الصناعية، والتي تعمل كنقاط دخول رئيسية لهذه المواد الكيميائية. ولم يكن المركب الأكثر وفرة المكتشف واحداً من المواد الكيميائية "القديمة" (Legacy) الخاضعة لرقابة شديدة، بل كان بديلاً بسلسلة أقصر يسمى بيرفلوبوتان سلفونات (PFBS). وقد شكل هذا المادة الوحيدة قرابة خمس إجمالي عبء (PFAS) في النهر، مما يشير إلى تحول واضح في التركيبة الكيميائية للبيئة مع اعتماد الصناعات لبدائل جديدة.

ولعل الاكتشاف الأكثر إثارة للاهتمام جاء من المسح الواسع للمواد غير المعروفة. فقد حدد الباحثون بشكل مؤقت نسخة معدلة من (PFBS)، حيث تم استبدال ذرة فلور في الجزيء بذرة هيدروجين. وُجد هذا المتغير المحدد، المعروف باسم (H-PFBS)، بمستويات عالية في رافد يتدفق عبر مدينة كبرى، بينما كان غائباً تماماً في رافد بالقرب من منطقة صناعية ثقيلة. قدم هذا الاختلاف دليلاً حاسماً حول مصدر التلوث؛ إذ يشير وجود (H-PFBS) في المنطقة الحضرية إلى أن المادة الكيميائية يتم تحويلها بواسطة البكتيريا داخل محطات معالجة مياه الصرف الصحي، وهي عملية تفكك السلائف المعقدة إلى هذا الشكل الجديد. في المقابل، بدا أن الموقع الصناعي يطلق مواد كيميائية طازجة وغير متغيرة مباشرة في الماء، متجاوزاً العمليات البيولوجية التي تخلق نواتج التحول هذه. يسلط هذا الاكتشاف الضوء على أن النهر ليس مجرد مستقبل سلبي للتلوث، بل هو مفاعل كيميائي نشط حيث يتم تعديل النفايات البشرية والمخلفات الصناعية باستمرار.

وعندما قيم الفريق المخاطر، كشفوا عن انفصال مفاجئ بين ما هو خطير نظرياً وما هو خطير عملياً. فباستخدام نماذج حاسوبية للتنبؤ بالسمية المتأصلة لكل مادة كيميائية، وجدوا أن مركبات (PFAS) ذات السلسلة الطويلة والقديمة - مثل حمض البيرفلوروديكانويك وحمض البيرفلوروكتانويك - هي الأكثر خطورة. ومن المتوقع أن تستمر هذه الجزيئات في البيئة لفترة طويلة، وتتراكم في الكائنات الحية، وتسبب ضرراً كبيراً. ولو توقف التقييم عند هذا الحد، لكانت هذه المواد الكيميائية القديمة هي الأولوية القصوى للتنظيف. ومع ذلك، قام الباحثون بعد ذلك بدمج بيانات واقعية حول كمية كل مادة كيميائية موجودة فعلياً في النهر. وقد أعاد حساب التعرض هذا ترتيب الأولويات تماماً؛ فبسبب وجود (PFBS) ذي السلسلة القصيرة في كل مكان وبكميات كبيرة جداً، برز كأعلى أولوية للإدارة، متفوقاً على المواد الكيميائية القديمة الأكثر سمية. وخلصت الدراسة إلى أنه بينما تعتبر المواد الكيميائية القديمة أكثر خطورة بطبيعتها، فإن الحجم الهائل للبدائل الجديدة يمثل حالياً التهديد الأكبر والأكثر إلحاحاً للنظام البيئي.

تؤكد هذه الأبحاث درساً حيوياً للإدارة البيئية: لا يمكن الحكم على خطورة المادة الكيميائية من خلال هيكلها وحده. فالمادة التي تكون أقل سمية من الناحية النظرية يمكن أن تصبح المشكلة الأكثر إلحاحاً إذا تم إطلاقها بكميات هائلة وانتشرت على نطاق واسع. وتوضح دراسة نهر غيوم أنه بينما ينتقل العالم بعيداً عن مواد (PFAS) القديمة، فإن البدائل الجديدة ليست مجرد خطوات انتقالية، بل أصبحت قوى مهيمنة في النظم البيئية المائية. كما أن وجود نواتج التحول مثل (H-PFBS) يزيد الصورة تعقيداً، مما يشير إلى أن أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي الحالية لدينا تخلق كيانات كيميائية جديدة بدأنا للتو في فهمها. ويشدد المؤلفون على أنه بينما انخفضت مستويات المواد الكيميائية القديمة الأكثر سمية بشكل كبير مقارنة بالعقود السابقة، فإن صعود هذه البدائل ذات السلسلة القصيرة المنتشرة في كل مكان يتطلب مراقبة مستمرة ونهجاً حذراً في إدارة المخاطر. إن النهر يروي قصة تطور كيميائي، وسيعتمد الفصل القادم على مدى قدرتنا على تتبع وإدارة هذه الملوثات غير المرئية والمتغيرة باستمرار.