Nye test kan påvise bittesmå, men giftige partikler af kulaske i jorden

Forskere ved Duke University har udviklet en række af fire nye test, der kan bruges til at påvise kulaskeforurening i jord med hidtil uset følsomhed.

Testene er specifikt designet til at analysere jorden for tilstedeværelsen af ​​flyveaskepartikler, så små andre test kan gå glip af dem.

Flyveaske er en del af kulforbrændingsrester (CCR'er), der genereres, når et kraftværk brænder pulveriseret kul. De små flyveaskepartikler, som ofte er mikroskopiske i størrelse, indeholder høje koncentrationer af arsen, selen og andre giftige elementer, hvoraf mange er blevet beriget gennem forbrændingsprocessen.

Mens størstedelen af ​​flyveaske opfanges af fælder i kraftværket og deponeres til kulaskeopsamlinger og lossepladser, nogle slipper ud og udsendes til miljøet. Over tid, disse partikler kan ophobes i jorden medvind fra planten, potentielt udgøre en risiko for miljøet og menneskers sundhed.

"På grund af størrelsen af ​​disse partikler, det har været udfordrende at opdage dem og måle, hvor meget flyveaske der har samlet sig, " sagde Avner Vengosh, Distinguished Professor of Environmental Quality ved Duke's Nicholas School of the Environment. "Vores nye metoder giver os muligheden for at gøre det - med høj grad af sikkerhed."

Kulforbrændingsrester er det største industrielle faste affald produceret i USA. Når jord, der er forurenet med flyveaske, forstyrres eller graves op, støv, der indeholder asken, kan transporteres gennem luften til nærliggende boliger og andre indendørs miljøer. Indånding af støv, der indeholder flyveaskepartikler med høje niveauer af giftige metaller, er blevet forbundet med lunge- og hjertesygdomme, Kræft, forstyrrelser i nervesystemet og andre bivirkninger.

"At være i stand til at spore forureningen tilbage til dens kildeplacering er afgørende for at beskytte folkesundheden og identificere, hvor afhjælpningsindsatsen bør fokuseres, " sagde Zhen Wang, en doktorand i Vengoshs laboratorium på Duke, der ledede undersøgelsen. "Disse nye metoder supplerer tests, vi allerede har udviklet til sporing af kulaske i miljøet og udvider vores rækkevidde af undersøgelser."

De nye tests er designet til at blive brugt sammen til at give uafhængige bekræftelser af, om der er flyveaskepartikler til stede i en jordprøve, og i givet fald, i hvilket forhold til den samlede jord.

"Først, vi måler mængden af ​​visse metaller, såsom arsen, selen og antimon, som vi ved er mere beriget med kulaske end i normal jord, " sagde Wang. "Hvis disse metaller er til stede i et højere niveau end normalt, vi tester prøven ved hjælp af to andre geokemiske indikatorer, radiumnuklider og blystabile isotoper, som er mere følsomme end spormetaller og kan bruges til at detektere lav forekomst af flyveaske i jord. Vi undersøger også jorden under et mikroskop for at teste, om vi fysisk kan identificere flyveaskepartikler og vurdere, hvor stor en del af jorden de udgør."

Hver metode har sine egne styrker og svagheder, og hvis det udelukkende bruges, kan det føre til at overvurdere eller undervurdere forekomsten af ​​flue i jorden, sagde Vengosh. "Ved at bruge alle fire sammen, vi er i stand til at verificere den retsmedicinske undersøgelse af flyveaske tilstedeværelse i jord."

For at vurdere pålideligheden af ​​de nye tests, forskerne analyserede overfladejord fra 21 steder i vindretningen af ​​Tennessee Valley Authority's Bull Run Fossil Plant i Claxton, Tenn., og 20 lokaliteter nedad vinden af ​​Duke Energy's Marshall Steam Station ved Lake Norman, N.C. North Carolina prøverne kom fra Mooresville, en by beliggende på den anden side af søen fra Marshall-fabrikken. Kontrolprøver blev også indsamlet på steder op mod vinden af ​​hver plante.

Testene viste konsekvent, at de fleste af prøverne, der blev indsamlet medvind fra begge planter, indeholdt flyveaskeforurening, men fordi andelen af ​​flyveasken var lav, koncentrationerne af giftige elementer oversteg ikke sundhedsretningslinjerne for metaller i jord.

Testene viste også, at jordprøver nær Bull Run Fossil Plant i Tennessee generelt indeholdt signifikant højere niveauer af flyveaske end dem fra North Carolina, og at den højeste koncentration var i jord fra Claxton Community Park, en legeplads og rekreativt område placeret uden for Bull Run-anlægget.

Hvad fortæller alt dette os?

"Først, det bekræfter, at vores nye værktøjer fungerer konsekvent og, når de bruges sammen, give en pålidelig metode til at detektere forurening, som andre tests kan gå glip af, " sagde Vengosh.

"Sekund, det understreger behovet for regelmæssigt at overvåge steder i umiddelbar nærhed af et kulfyret kraftværk. også selvom niveauet af forurening er under de nuværende sikkerhedstærskler. Flyveaske akkumuleres over tid, og risici kan vokse med gentagne eksponeringer for legepladsstøv eller hjemmestøv, " sagde Vengosh.

"Lave koncentrationer af giftige metaller i jorden er ikke lig med ingen risiko, " sagde Vengosh. "Vi er nødt til at forstå, hvordan tilstedeværelsen af ​​flyveaske i jord i nærheden af ​​kulanlæg kan påvirke sundheden for mennesker, der bor der. Selv hvis kulværker i USA lukker ned eller erstattes af naturgas, den miljømæssige arv fra kulaske i disse områder vil forblive i årtier fremover."

Den peer-reviewede undersøgelse blev offentliggjort i juli 20 i Miljøvidenskab og -teknologi.