Новые тесты могут обнаружить мельчайшие, но токсичные частицы золы угля в почве

Ученые из Университета Дьюка разработали набор из четырех новых тестов, которые можно использовать для обнаружения загрязнения почвы золой угля с беспрецедентной чувствительностью.

Эти тесты специально предназначены для анализа почвы на наличие частиц летучей золы, настолько мелких, что другие методы могут их пропустить. Летучая зола является частью остатков сжигания угля (CCRs), образующихся при сжигании измельченного угля на электростанциях. Эти мельчайшие, часто микроскопические частицы содержат высокие концентрации мышьяка, селена и других токсичных элементов, многие из которых концентрируются в процессе горения. Хотя большая часть летучей золы улавливается системами на электростанциях и размещается в золоотвалах и на свалках, часть её попадает в окружающую среду. Со временем эти частицы могут накапливаться в почве с подветренной стороны от станции, потенциально создавая риски для окружающей среды и здоровья человека.

Остатки сжигания угля — крупнейшие промышленные твердые отходы в США. При нарушении или выемке загрязненной почвы пыль, содержащая золу, может переноситься по воздуху в близлежащие дома и другие помещения. Вдыхание пыли с частицами летучей золы, содержащими высокие уровни токсичных металлов, связывают с заболеваниями легких и сердца, раком, нарушениями нервной системы и другими негативными эффектами.

Новые тесты предназначены для совместного использования, чтобы независимо подтверждать наличие частиц летучей золы в образце почвы и определять их долю. Методы включают анализ на обогащенные в золе металлы (мышьяк, селен, сурьму), использование более чувствительных геохимических индикаторов (нуклиды радия и стабильные изотопы свинца) и микроскопическое исследование для физической идентификации частиц.

Для оценки надежности новых тестов исследователи проанализировали пробы поверхностной почвы с 21 участка с подветренной стороны от угольной электростанции Bull Run в Клэкстоне (Теннесси) и с 20 участков от электростанции Marshall на озере Норман в Северной Каролине. Тесты последовательно показали, что большинство проб, отобранных с подветренной стороны от обеих станций, содержали летучую золу. Однако из-за её низкой доли концентрации токсичных элементов не превышали действующих нормативов для почвы. При этом почва вблизи станции Bull Run в Теннесси содержала значительно более высокие уровни золы, чем в Северной Каролине, а максимальная концентрация была обнаружена в почве общественного парка Клэкстон — детской игровой и рекреационной зоны.

«Это подтверждает, что наши новые инструменты работают последовательно и, будучи использованы вместе, обеспечивают надежный метод обнаружения загрязнения, который другие тесты могут пропустить, — отметил ведущий автор исследования, профессор Авнер Венгош. — Это также подчеркивает необходимость регулярного мониторинга участков в непосредственной близости с подветренной стороны от угольной электростанции, даже если уровни загрязнения ниже текущих порогов безопасности. Летучая зола накапливается со временем, и риски могут расти при повторяющемся воздействии пыли с игровых площадок или домашней пыли».

Рецензируемое исследование было опубликовано 20 июля в журнале Environmental Science & Technology.