Тесты специально разработаны для анализа почвы на наличие частиц летучей золы, поэтому другие небольшие тесты могут их пропустить.
Летучая зола является частью остаточных продуктов сгорания угля (CCR), которые образуются, когда электростанция сжигает пылевидный уголь. Крошечные частицы летучей золы, которые часто бывают микроскопическими по размеру, содержат высокие концентрации мышьяка, селена и других токсичных элементов, многие из которых были обогащены в процессе сгорания.
В то время как большая часть летучей золы улавливается ловушками на электростанции и сбрасывается в отстойники и свалки угольной золы, некоторая часть улетучивается и выбрасывается в окружающую среду. Со временем эти частицы могут накапливаться в почве с подветренной стороны от завода, потенциально создавая опасность для окружающей среды и здоровья человека.
«Из-за размера этих частиц было сложно обнаружить их и измерить накопившуюся летучую золу», – сказал Авнер Венгош, заслуженный профессор качества окружающей среды в Школе окружающей среды имени Николая при Герцоге. "Наши новые методы дают нам возможность делать это – с высокой степенью уверенности."
Остатки сгорания угля являются крупнейшими промышленными твердыми отходами, производимыми в США.
При вскрытии или вскрытии почвы, загрязненной летучей золой, пыль, содержащая золу, может переноситься по воздуху в близлежащие дома и другие внутренние помещения. Вдыхание пыли, содержащей частицы летучей золы с высоким уровнем токсичных металлов, было связано с заболеваниями легких и сердца, раком, расстройствами нервной системы и другими болезненными последствиями.
«Возможность отследить загрязнение до его источника имеет важное значение для защиты общественного здоровья и определения того, где следует сосредоточить усилия по восстановлению», – сказал Чжэнь Ван, докторант лаборатории Венгоша в Дьюке, который руководил исследованием. «Эти новые методы дополняют тесты, которые мы уже разработали для отслеживания угольной золы в окружающей среде, и расширяют диапазон наших исследований."
Новые тесты предназначены для совместного использования, чтобы обеспечить независимое подтверждение того, присутствуют ли частицы летучей золы в образце почвы, и если да, то в какой пропорции по отношению к общему количеству почвы.
«Во-первых, мы измеряем содержание определенных металлов, таких как мышьяк, селен и сурьма, которые, как мы знаем, более обогащены угольной золой, чем обычная почва», – сказал Ван. «Если эти металлы присутствуют в количествах, превышающих нормальные, мы тестируем образец с использованием двух других геохимических индикаторов, нуклидов радия и стабильных изотопов свинца, которые более чувствительны, чем следы металлов, и могут быть использованы для обнаружения небольшого количества летучей золы в почвы.
Мы также исследуем почву под микроскопом, чтобы проверить, можем ли мы физически идентифицировать частицы летучей золы и оценить, какую долю почвы они составляют."
По словам Венгоша, у каждого метода есть свои сильные и слабые стороны, и если использовать его только, это может привести к переоценке или недооценке количества мух в почве. «Используя все четыре вместе, мы можем проверить результаты судебно-медицинской экспертизы наличия летучей золы в почвах."
Чтобы оценить надежность новых тестов, исследователи проанализировали поверхность почвы с 21 участка с подветренной стороны от ископаемого завода Bull Run Authority Valley Authority в Клакстоне, штат Теннесси., и 20 участков с подветренной стороны от паровой станции Маршалла Duke Energy на озере Норман, северная.C. Образцы Северной Каролины были доставлены из Мурсвилля, города, расположенного через озеро от завода Маршалл.
Контрольные образцы были также собраны с наветренной стороны от каждого завода.
Испытания неизменно показали, что большая часть образцов, собранных с подветренной стороны обоих заводов, содержала загрязненную летучую золу, но, поскольку доля летучей золы была низкой, концентрации токсичных элементов не превышали нормы для здоровья человека в отношении присутствия металлов в почве.
Испытания также показали, что образцы почвы возле завода по производству окаменелостей Bull Run в Теннесси, как правило, содержали значительно более высокие уровни летучей золы, чем образцы из Северной Каролины, и что самая высокая концентрация была в почве из общественного парка Клакстон, детской игровой площадки и места отдыха, расположенного за пределами Завод Bull Run.
Что все это говорит нам?
«Во-первых, это подтверждает, что наши новые инструменты работают стабильно и при совместном использовании обеспечивают надежный метод обнаружения загрязнения, которое могут пропустить другие тесты», – сказал Венгош.
Во-вторых, он подчеркивает необходимость регулярного мониторинга участков в непосредственной близости от угольной электростанции, даже если уровни загрязнения ниже текущих пороговых значений безопасности. Летучая зола накапливается со временем, и риски могут возрасти из-за повторного воздействия пыли на детских площадках или домашней пыли », – сказал Венгош.
«Низкая концентрация токсичных металлов в почве не означает отсутствие риска», – сказал Венгош. «Нам необходимо понять, как наличие летучей золы в почвах возле угольных электростанций может повлиять на здоровье людей, которые там живут. Даже если угольные электростанции в Соединенных Штатах будут закрыты или заменены природным газом, экологическое наследие угольной золы в этих регионах сохранится на десятилетия вперед."
Рецензируемое исследование было опубликовано 20 июля в журнале Environmental Science & Technology.
Соавторами исследования выступили Эллен Коуэн из Аппалачского государственного университета и Рэйчел Койт, Хизер Стэплтон и Гэри Дуайер из Duke.
Поддержка была предоставлена Национальным научным фондом и Мурсвиллем, штат Северная Каролина.C., финансирование сообщества, во главе с Сьюзан Винд, бывшей жительницей.