Poluanții atmosferici toxici din combustibilii fosili „se înmulțesc” în lumina soarelui

Când centralele electrice ard cărbune, o clasă de compuși numiți hidrocarburi aromatice policiclice sau HAP reprezintă o parte din poluarea aerului rezultată. Cercetătorii au descoperit că toxinele PAH se degradează în lumina soarelui în ingrediente și produse secundare „pentru copii”. Unele ingrediente „pentru bebeluși” pot fi mai toxice decât HAP „părinte”. Râurile și barajele afectate de HAP sunt susceptibile de a fi poluate de un număr mult mai mare de toxine decât sunt emise de poluanții majori. Studiul efectuat de cercetătorii de la Universitatea din Johannesburg și Universitatea din Maryland a apărut în emisferă. Credit: Therese van Wyk, Universitatea din Johannesburg

Când centralele electrice ard cărbune, o clasă de compuși numiți hidrocarburi aromatice policiclice sau HAP reprezintă o parte din poluarea aerului rezultată. Cercetătorii au descoperit că toxinele PAH se degradează în lumina soarelui în ingrediente și produse secundare „pentru copii”.

Unele ingrediente „pentru bebeluși” pot fi mai toxice decât HAP „părinte”. Râurile și barajele afectate de HAP sunt susceptibile de a fi poluate de un număr mult mai mare de toxine decât sunt emise de poluanții majori, cercetătorii din Kemosphere.

O centrală electrică pe cărbune și o țigară au mai multe în comun decât s-ar putea crede. La fel și țevile de eșapament de la mașini și resturile de ardere. Același lucru este valabil și pentru un avion care zboară peste un foc sălbatic care distruge copacii și iarba.

Toate acestea produc o clasă de substanțe chimice toxice „semnate”, numite HAP, atunci când combustibilii fosili sau materiile organice nu ard complet. Aceste semnături PAH sunt suficient de distincte încât oamenii de știință pot indica care sunt sursele potențiale de poluare. Ei pot face acest lucru analizând probele de apă și sedimente din râuri și baraje afectate de poluare.

HAP sunt hidrocarburi policiclice aromatice.

Unii dintre compușii PAH „părinți” din surse de poluare se descompun în compuși „bebeluși” mai mici și formează subproduse suplimentare atunci când sunt expuși la lumina soarelui, arată cercetătorii într-un studiu publicat în Chemosphere.

Unele ingrediente „pentru bebeluși” sunt mai toxice decât HAP-urile originale, au descoperit alte studii.

Asta înseamnă că există probabil mai mulți compuși HAP cancerigeni și toxici prezenți în baraje și râuri – în același timp – decât se credea anterior, spune dr. Mathapelo Seopela, autorul principal al studiului.

Seopela este cercetător în cadrul Departamentului de Chimie de la Universitatea din Johannesburg.

„Procesele de combustie creează HAP care variază în mărime de la două la șase inele de benzină topite. „Cu cât procesul de ardere este mai fierbinte, cu atât este mai mare compoziția care se formează și cu atât este mai dăunătoare”, spune ea.

„De exemplu, când cărbunele este ars într-o centrală electrică pe cărbune, este probabil să se formeze HAP cu cinci și șase inele. Acest lucru se datorează faptului că procesul de ardere este la o temperatură foarte ridicată, peste 1000 de grade centigrad

Acești compuși mari de HAP circulă cu restul de fum de la turnurile de răcire ale centralei electrice. Vânturile pot sufla compuși departe, în râuri, baraje, terenuri agricole sau în alt oraș.

„Când arde benzina într-un motor al mașinii, de obicei se creează HAP cu două până la trei inele. „HAP similare sunt formate de avioane, când fermierii ard reziduuri de recoltă sau iarbă sau cu lemne arse”, spune ea.

„HAP-urile ajung în atmosferă, în aerul pe care îl respirăm. Adesea, pot parcurge distanțe foarte mari de la sursele care le-au produs, cum ar fi centrale electrice sau incendii. “

Multe ingrediente PAH sunt foarte dăunătoare. Acestea sunt formate din două sau mai multe molecule de benzen unite între ele, sau inele, în timpul arderii incomplete a combustibililor fosili sau a materiei organice. Benzenul este un lichid foarte inflamabil, toxic. Piesa este parțial responsabilă pentru mirosul caracteristic la o benzinărie.

Cel mai simplu HAP este naftalina, care are două inele pe benzină. Unii oameni folosesc mingi de nafalină pentru a-și proteja hainele de molii. Toxic pentru oameni.

Celălalt mare HAP este antracenul, o componentă a gudronului de cărbune, care are trei inele de benzen. Antracenul este o substanță periculoasă la locul de muncă. Este foarte toxic pentru mediile acvatice și este considerat un poluant persistent și bioacumulativ.

O serie de HAP au fost enumerate de organizații precum EPA, OMS și Comisia Europeană ca fiind cancerigene sau cancerigene. Acest lucru înseamnă că oamenii pot obține o formă de cancer dacă sunt expuși la acești HAP pentru o lungă perioadă de timp.

Unele HAP pot provoca modificări permanente ale genelor animale, care pot provoca întârzieri în dezvoltare sau malformații la embrionii de pește. Astfel de compuși PAH sunt, de asemenea, clasificați ca mutageni.

Când picăturile de ploaie atrag componentele HAP către râuri și baraje, pot apărea provocări majore de mediu. Ploaia aduce toxine în apa potabilă, apa folosită pentru irigarea culturilor alimentare și apă pentru animale. Peștele acumulează HAP în carne.

„În studiul nostru, am văzut HAP cu două până la șase inele de benzină topită. Acestea reprezentau poluarea cauzată de incendii de lemne și mașini până la centrale electrice pe cărbune.

„Știam că, în general, componentele HAP ar începe să se schimbe sau să se degradeze atunci când soarele strălucește asupra lor. „Dar am vrut să aflăm ce HAP specifice se fac atunci când se degradează și cât de repede se întâmplă”, spune Seopela.

În cercetările anterioare, ea a analizat apa și sedimentele dintr-un baraj poluat din Africa de Sud pentru HAP. Barajul Loskop este alimentat de râul Olifants, o mare regiune industrială, o mină de cărbune și o centrală electrică din Mpumalanga.

Au fost înregistrate decese în masă de pești și crocodili în râu, iar poluanții organici, inclusiv HAP, au fost identificați ca factori care contribuie.

În alte studii, cercetătorii au descoperit că HAP-urile se descompun în lumina soarelui, dar că compușii mai mici „pentru bebeluși” care se formează (fotoproduse) pot fi mai toxici decât compușii „părinți” mai mari.

Seopela și cercetătorii de la Chesapeake Biological Laboratory din cadrul Universității din Maryland Center for Environmental Science au construit un sistem de circulație cu circuit închis pentru studiu în laboratorul lor.

Au testat cinci HAP enumerate de EPA SUA ca poluanți prioritari. Acestea au fost naftalina, antracena, benzo (a) antracena, benzo (a) pirena și benzo (ghi) perilena.

Pentru fiecare HAP, au testat probe pure ale acestuia în apă curată ca un control. Au testat apoi fiecare HAP pur în apă curată cu o cantitate specifică de materie organică naturală (NOM) adăugată pentru a simula condițiile râului și a barajului. Au testat fiecare HAP separat și apoi le-au amestecat pe toate pentru a vedea ce se va întâmpla.

„Am constatat că atunci când lumina soarelui cade pe un HAP părinte, acesta se împarte în HAP-uri„ mici ”mai mici, pe care le numim produse de degradare. Dar, în același timp, se formează subproduse complet diferite ”, spune prof. Michael Gonsior de la Chesapeake Biological Laboratory de la Universitatea din Maryland.

„Pur și simplu ne-a dat seama atunci. „Compușii părinți ai HAP, copiii HAP degradați și subprodusele sau fotoprodusele sunt probabil prezenți în același timp în râurile și barajele afectate de HAP”, continuă el.

De asemenea, am constatat că, în general, PAH-urile inelare 5 – 6 se descompun mult mai repede decât PAH-urile cu două inele în apă curată, spune dr. Leanne Powers, chimist asistent de cercetare la Chesapeake Biological Laboratory.

„Dar degradarea încetinește atunci când există mai multă materie organică naturală în apă. Ne așteptăm ca HAP-urile din apă sau sedimentele unui râu întunecat să dureze mult timp pentru a se descompune. Mult mai mult de trei ore și puțin timp a durat PAH pentru a se degrada în apa curată din laboratorul nostru.

„Procedura utilizată în acest studiu poate fi utilizată pentru a înțelege cum se degradează alte HAP și ce se va face în mediile de apă dulce”, spune Powers.

Seopela spune: „Aceasta înseamnă că oamenii, animalele și plantele care depind de acea apă sunt expuse la un număr mult mai mare de toxine în același timp, decât sunt emise din surse, cum ar fi centralele electrice”.

Referință: „Măsurători fluorescente combinate, analiză a factorilor paraleli și spectrometrie de masă GC în evaluarea fotodegradării PAHS în sistemele de apă dulce” de Mathapelo Pearl Seopela, Leanne C. Powers, Cheryl Clark, Andrew Heyes și Michael Gonsior, 21 decembrie 2020, Kemosphere.
DOI: 10.1016 / j.kimosphere.2020.129386

Această lucrare se bazează pe cercetări susținute în totalitate și / sau parțial de Fundația Națională de Cercetare din Africa de Sud (numărul grantului: 111211); și Programul de burse Fulbright (numărul de atribuire: E0566195).

Autorii ar dori să mulțumească Centrului pentru Știința Mediului al Universității din Maryland Laboratorul Biologic Chesapeake ca instituție gazdă a Fulbright.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Nanofibrele centrifugale multifuncționale pun un nou efect asupra măștilor COVID-19

Figura (A) Ilustrația schematică a procesului de producție a nanofibrelor polimerului centrifug polimer multispinning. (B) Nanofibrele polimerice sunt rotite de sistem. O...

Arheologii găsesc dovezi din monumentele de câini domestici din Peninsula Arabică Antică

Situat în regiunea tărâmurilor Alula, în nord-vestul Arabiei Saudite, acest cimitir este acum rar construit pe pământ pentru Arabia Neolitică-Calcolitică și este un ajutor...

Pe măsură ce straturile de gheață s-au topit, nivelul mării a crescut până la 18 metri

Se știe că creșterea nivelului mării datorită schimbărilor climatice este o amenințare majoră. Noile cercetări au arătat că evenimentele anterioare de pierdere a...

Oamenii de știință identifică genele umane care luptă împotriva infecției cu SARS-CoV-2

Vedere microscopică a coronavirusului. Credit: Yeti punctat Cercetările indică controlul genelor care stimulează interferonul SARS-CoV-2 Copie Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebis au...

Noua tehnică „Mașina timpului” dezvăluită pentru măsurarea celulei

Celulele dendritice (roșii / verzi co-colorate) într-un folicul limfoid (fragment de peyer) drenează intestinul (albastru). Credit: Wang Cao și Shengbo Zhang, WEHI Utilizând o...

Newsletter

Subscribe to stay updated.