DOI: https://doi.org/10.1021/acs.est.4c00125
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38656189
تاريخ النشر: 2024-04-24
المؤلف: Daniel Zahn وآخرون
الموضوع الرئيسي: التأثيرات البيئية للأدوية والمضادات الحيوية
نظرة عامة
يتناول هذا القسم التأثير البيئي للملوثات الكيميائية ومنتجات تحولها (TPs)، التي يمكن أن تختلف في السمية مقارنة بسوابقها. تظل العديد من TPs غير معروفة وغير منظمة، خاصة في سياق فئات المخاطر الجديدة التي تم إنشاؤها في أوروبا، وهي المواد المستدامة، المتحركة، والسامة (PMT)، والمواد المستدامة جداً والمتنقلة جداً (vPvM). يؤكد المؤلفون على الحاجة إلى زيادة الاهتمام بـ TPs في البحث والتنظيم والإدارة بسبب آثارها الضارة المحتملة.
تحدد الورقة عدة تحديات رئيسية تعيق الدمج الفعال لـ TPs في تقييمات المخاطر الكيميائية والأطر التنظيمية. تشمل هذه التحديات نقص الطرق الموثوقة عالية الإنتاجية لتحديد TPs، وعدم اليقين المحيط بتوقع TPs، وعدم كفاية الاعتبار لتكوين TPs خلال عمليات معالجة المياه المتقدمة، وعدم كفاية التنسيق بين TPs ضمن الهياكل التنظيمية الحالية. يقترح المؤلفون استراتيجيات لمعالجة هذه التحديات وتعزيز دمج TPs في ممارسات الإدارة الكيميائية.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على الدور الحاسم للاستدامة في الإدارة الكيميائية، وهو مفهوم تم تأسيسه منذ الستينيات ومكرس في اللوائح مثل اتفاقية ستوكهولم بشأن الملوثات العضوية الثابتة واستراتيجية الاتحاد الأوروبي الكيميائية للاستدامة. بينما كان التركيز تقليديًا على المواد الكيميائية المستدامة، لم تحظ منتجات التحول (TPs) للمواد الكيميائية غير المستدامة بالاهتمام الكافي، على الرغم من الأدلة التي تشير إلى أن العديد من TPs يمكن أن تكون ضارة أو مستدامة. تشمل الأمثلة البارزة أكسدة مضاد الأكسدة 6-PPD في الإكوانون السام 6-PPD، وتحويل البرونوبول إلى نواتج ثانوية سامة في البيئات المائية.
يجادل المؤلفون بأن تجاهل TPs في تقييمات المخاطر والمخاطر يؤدي إلى تقييمات غير مكتملة لسلامة المواد الكيميائية. غالبًا ما تؤدي الممارسات الحالية إلى تأخير اكتشاف TPs الضارة، أحيانًا لعقود. تدعو الورقة إلى تقييم منهجي لـ TPs لتسهيل تقييم المخاطر المبكر بدلاً من التدابير التفاعلية. يتم تحدي المبررات الشائعة لتجاهل TPs—مثل زيادة قطبيتها، وانخفاض سمّيتها، وانخفاض تركيزاتها البيئية—حيث توجد سيناريوهات يمكن أن تكون فيها TPs مستدامة، وأكثر سمية، أو تتراكم في تركيزات كبيرة، مما يستدعي إعادة تقييم مخاطرها في الإدارة الكيميائية.
نقاش
تسلط قسم النقاش في الورقة البحثية الضوء على التحديات المتعددة الأوجه المرتبطة بتحليل وتوقع ومعالجة وتنظيم منتجات التحول (TPs) في الكيمياء البيئية. تنشأ تحديات تحليلية كبيرة من زيادة قطبية TPs مقارنة بسوابقها، مما يؤدي غالبًا إلى صعوبات في الكشف باستخدام طرق تقليدية مثل الكروماتوغرافيا السائلة العكسية (RPLC) والكروماتوغرافيا الغازية. هناك حاجة إلى طرق بديلة، بما في ذلك الكروماتوغرافيا السائلة ذات التفاعل المحب للماء والكهروألكتروفوريس، لالتقاط هذه المركبات القطبية، لكنها لم تُعتمد على نطاق واسع بعد، مما يؤدي إلى زيادة وقت التحليل وتعقيده. علاوة على ذلك، فإن نقص المعايير التحليلية المتاحة لـ TPs يستلزم استخدام أساليب الفحص غير المستهدفة، والتي، على الرغم من كونها واعدة، غالبًا ما تؤدي إلى نتائج غير موثوقة بسبب ارتفاع معدلات الإيجابيات والسلبيات الكاذبة.
تظهر التحديات التنبؤية أيضًا بشكل بارز، حيث تركز الأدوات الحالية بشكل أساسي على مسارات التحول الحيوي، مما يترك فجوة في توقع عمليات التحول غير الحيوي. تعاني طرق التوقع الحالية من انخفاض الدقة وانفجار تركيبي للـ TPs المحتملة، مما يعقد عملية التعرف. تزيد التحديات التنظيمية من تعقيد هذه القضايا، خاصة في سياق اللوائح الأوروبية حيث يتم التعامل مع TPs بشكل غير كافٍ في أطر مثل REACH. تؤكد الورقة على الحاجة إلى تحسين تبادل البيانات، وتحديث الأطر التنظيمية، وتعزيز منهجيات الاختبار لتسهيل التعرف على TPs وإدارتها. تدعو إلى التعاون بين التخصصات لتحديث ممارسات الإدارة الكيميائية، بهدف منع دخول TPs الضارة إلى السوق وضمان حماية بيئية أفضل.
DOI: https://doi.org/10.1021/acs.est.4c00125
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38656189
Publication Date: 2024-04-24
Author(s): Daniel Zahn et al.
Primary Topic: Pharmaceutical and Antibiotic Environmental Impacts
Overview
This section discusses the environmental impact of chemical pollutants and their transformation products (TPs), which can vary in toxicity compared to their precursors. Many TPs remain unrecognized and unregulated, particularly in the context of new hazard classes established in Europe, namely persistent, mobile, and toxic (PMT) substances, and very persistent and very mobile (vPvM) substances. The authors emphasize the need for increased attention to TPs in research, regulation, and management due to their potential harmful effects.
The paper identifies several key challenges that hinder the effective integration of TPs into chemical risk assessments and regulatory frameworks. These challenges include the lack of reliable high-throughput methods for TP identification, uncertainties surrounding TP prediction, inadequate consideration of TP formation during advanced water treatment processes, and insufficient harmonization of TPs within existing regulatory structures. The authors propose strategies to address these challenges and enhance the incorporation of TPs into chemical management practices.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the critical role of persistence in chemical management, a concept established since the 1960s and enshrined in regulations such as the Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants and the European Union’s Chemical Strategy for Sustainability. While the focus has traditionally been on persistent chemicals, the transformation products (TPs) of nonpersistent chemicals have received insufficient attention, despite evidence that many TPs can be harmful or persistent. Notable examples include the oxidation of the tire antioxidant 6-PPD into the toxic 6-PPD quinone, and the transformation of bronopol into toxic byproducts in aquatic environments.
The authors argue that neglecting TPs in hazard and risk assessments leads to incomplete evaluations of chemical safety. Current practices often result in the discovery of harmful TPs being delayed, sometimes for decades. The paper calls for a systematic assessment of TPs to facilitate early risk evaluation rather than reactive measures. Common justifications for the oversight of TPs—such as their increased polarity, reduced toxicity, and lower environmental concentrations—are challenged, as there are scenarios where TPs can be persistent, more toxic, or accumulate in significant concentrations, necessitating a reevaluation of their risk in chemical management.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the multifaceted challenges associated with the analysis, prediction, treatment, and regulation of transformation products (TPs) in environmental chemistry. A significant analytical challenge arises from the increased polarity of TPs compared to their precursors, which often leads to difficulties in detection using conventional methods such as reversed-phase liquid chromatography (RPLC) and gas chromatography. Alternative methods, including hydrophilic interaction liquid chromatography and capillary electrophoresis, are necessary to capture these polar compounds, but they are not yet widely adopted, resulting in increased analysis time and complexity. Furthermore, the lack of available analytical standards for TPs necessitates the use of non-targeted screening approaches, which, while promising, often yield unreliable results due to high rates of false positives and negatives.
Predictive challenges are also prominent, as existing tools primarily focus on biotransformation pathways, leaving a gap in the prediction of abiotic transformation processes. The current prediction methods suffer from low specificity and a combinatorial explosion of potential TPs, complicating the identification process. Regulatory challenges further compound these issues, particularly in the context of European regulations where TPs are inadequately addressed in frameworks like REACH. The paper emphasizes the need for improved data sharing, updated regulatory frameworks, and enhanced testing methodologies to facilitate the identification and management of TPs. It advocates for interdisciplinary collaboration to modernize chemical management practices, ultimately aiming to prevent harmful TPs from entering the market and ensuring better environmental protection.