Ny for evigt kemisk oprydningsstrategi opdaget

Mens U.S. Environmental Protection Agency slår ned på snigende "for evigt kemisk" forurening i miljøet, søger militære og kommercielle luftfartsmyndigheder måder at rense op for sådan forurening fra årtiers brug af branddæmpende skum på militære luftbaser og kommercielle lufthavne.

Branddæmpende skum indeholder hundredvis af usunde evigt kemikalier, kendt af kemikere som PFAS eller poly- og per-fluoralkyl-stoffer. Disse forbindelser har stædigt stærke fluor-til-carbon-bindinger, som gør det muligt for dem at vare ved på ubestemt tid i miljøet, deraf kaldet "for evigt kemikalier." Også fundet mange andre produkter, PFAS-forbindelser forurener nu grundvandsforsyninger, der tappes af kommunale vandleverandører mange steder i hele landet.

Fordi de er forbundet med højere risiko for visse kræftformer og andre sygdomme, indførte EPA i sidste måned en ny regel, der kræver, at vandværker reducerer forurening, hvis niveauerne overstiger 4 dele pr. billion for visse PFAS-forbindelser.

Heldigvis giver en fælles opdagelse af forskere ved UC Riverside (UCR) og Clarkson University i Potsdam, N.Y., en ny strategi til at rense disse forurenende stoffer.

Metoden er detaljeret beskrevet i tidsskriftet Nature Water . Det involverer behandling af stærkt forurenet vand med ultraviolet (UV) lys, sulfit og en proces kaldet elektrokemisk oxidation, forklarede UCR-lektor Jinyong Liu.

"I dette arbejde fortsatte vi vores forskning i den UV-baserede behandling, men denne gang havde vi et samarbejde med en elektrokemisk oxidationsekspert ved Clarkson University," sagde Liu, som har offentliggjort næsten 20 artikler om behandling af PFAS-forurenende stoffer i forurenet vand . "Vi satte disse to trin sammen, og vi opnåede næsten fuldstændig ødelæggelse af PFAS i forskellige vandprøver forurenet af skummet."

Liu sagde, at samarbejdet med et team ledet af assisterende professor Yang Yang ved Clarkson løste store tekniske problemer. For eksempel indeholder skummet forskellige andre koncentrerede organiske forbindelser, der hindrer opbrydningen af ​​de stærke fluor-til-carbon-bindinger i PFAS-forbindelserne.

Liu og Yang fandt dog ud af, at elektrokemisk oxidation også nedbryder disse organiske stoffer. Deres proces gør det også muligt for disse reaktioner at forekomme ved stuetemperatur uden behov for yderligere varme eller højt tryk for at stimulere reaktionen.

"I den virkelige verden kan det forurenede vand være meget kompliceret," sagde Liu. "Den indeholder en masse ting, der potentielt kan bremse reaktionen."

PFAS-forbindelser er blevet brugt i tusindvis af produkter lige fra kartoffelchipsposer til non-stick køkkengrej, men branddæmpende skum er en vigtig kilde til PFAS-forurening i grundvandet, fordi det i årtier har været brugt til at slukke brændstofbrande i fly i hundredvis af militære. steder og kommercielle lufthavne. Disse skum blev også rutinemæssigt påført på mindre brændstofspild som en sikkerhedsforanstaltning for at forhindre brande.

Opfundet af den amerikanske flåde i 1960'erne danner skummet en vandig film omkring brændende benzin og andre brændbare væsker, som hurtigt fratager ilden ilt og slukker den.

På grund af udbredt brug beordrede forsvarsministeriet vurderinger af 715 militære lokaliteter nationalt for PFAS-udgivelser, og fandt ved udgangen af ​​sidste år, at 574 af disse steder har brug for yderligere undersøgelser eller oprydning som krævet af føderal lov.

PFAS-oprydning blev mere presserende i sidste måned, da EPA indførte en ny regel, der pålægger vandværker at reducere forurening, hvis niveauerne oversteg 4 dele pr. billion for visse PFAS-forbindelser.

Liu sagde, at den metode, han udviklede med Yang, er velegnet til at rense stærkt forurenet vand, der bruges til at skylle tanke, slanger og andet brandslukningsudstyr ud. Metoden kan også bruges til at behandle restbeholdere med PFAS-holdigt skum.

Deres metode kan også hjælpe vandværker med at håndtere grundvandsforurening. Forurenet grundvand behandles ofte gennem ionbytterteknologier, hvor PFAS-molekylerne globber på harpiksperler i store behandlingstanke. UV-lys og elektrokemisk oxidationsmetode udviklet af Liu og Yang kan også hjælpe med at regenerere perler, så de kan genbruges, sagde Liu.

"Vi ønsker at have en bæredygtig forvaltning af harpiksen," sagde Liu. "Vi vil gerne genbruge det."

Studiets titel er "Næsten fuldstændig destruktion af PFAS i vandigt filmdannende skum ved integrerede fotoelektrokemiske processer." Ud over Liu og Yang er forfatterne Yunqiao Guan, Zekun Liu, Nanyang Yang, Shasha Yang og Luz Estefanny Quispe-Cardenas, som er nuværende eller tidligere kandidatstuderende ved UCR og Clarkson.

Flere oplysninger: Yunqiao Guan et al., Næsten fuldstændig destruktion af PFAS i vandigt filmdannende skum ved integrerede foto-elektrokemiske processer, Naturvand (2024). DOI:10.1038/s44221-024-00232-7

Journaloplysninger: Naturvand

Leveret af University of California - Riverside