Ein Team, zu dem auch Forscher der School of Public Health und der School of Medicine der Texas A&M University gehören, hat herausgefunden, dass die hochauflösende Massenspektrometrie ein wertvolles Instrument zur Identifizierung und Bewertung von Luftschadstoffen sein könnte, die durch Naturkatastrophen und von Menschen verursachte Katastrophen entstehen. Ihre Erkenntnisse veröffentlicht im Zeitschrift für Expositionswissenschaft und Umweltepidemiologie.
Die Wissenschaftler nutzten im Herbst 2023 hochauflösende Massenspektrometrie – ein hochpräzises Mittel zur Identifizierung molekularer Verbindungen in einer Probe –, um flüchtige organische Verbindungen (VOCs) zu identifizieren, die nach einer Großbrand das sich am 11. April 2023 in Richmond, Indiana, ereignete. Das Feuer und die darauffolgenden Explosionen in der Kunststoffrecyclinganlage von My Way führten zur Evakuierung der Bewohner im Umkreis von einer halben Meile um die Anlage. Das Feuer war groß genug, um auf Satellitenbildern festgehalten zu werden, und Trümmer wurden bis nach Oxford, Ohio, fast 30 Meilen vom Standort entfernt, gefunden.
„Die Umweltschutzbehörde führt umfangreiche, langfristige Wiederherstellungsarbeiten durch, nachdem Katastrophen wie diesesagte die Forscherin Natalie Johnson, Ph.D., vom Department of Environmental & Occupational Health. „Wir glauben, dass unsere Studie beweist, dass diese Methode sehr schnell genaue Daten liefert, die den Beamten helfen könnten, nach einer Katastrophe die besten Evakuierungszonen zu bestimmen.“
Weitere Mitglieder des Teams waren Eva CM Vitucci, Ph.D., eine Postdoktorandin in der Abteilung für Umwelt- und Arbeitsmedizin, Carolyn L. Cannon, MD, Ph.D., von der Texas A&M School of Medicine und zwei Kollegen von der Carnegie Mellon University.
Das Team überwachte die Luft innerhalb und außerhalb der 800 Meter breiten Evakuierungszone mithilfe hochauflösender Massenspektrometrie und nicht zielgerichteter Analyse, einem relativ neuen Computerverfahren zur Erkennung und Identifizierung von Chemikalien in der Umwelt.
Johnson sagte, dieser Ansatz sei eine Verbesserung gegenüber der die derzeit verwendeten im Feld, wo es häufig Probleme mit der Empfindlichkeit der Instrumente, zeitlichen Einschränkungen bei der Probenentnahme und der Fähigkeit gibt, ein breites Spektrum an Schadstoffen zu charakterisieren. Die nicht zielgerichtete Analyse hingegen identifiziert schnell und effektiv alle Verbindungen – auch solche, von denen zunächst nicht bekannt ist, dass sie vorhanden sind. Dieser Ansatz hat sich in früheren Tests als vielversprechend erwiesen, dies war jedoch das erste Mal, dass er bei einer Katastrophe in der realen Welt angewendet wurde.
Nachdem das Team von Antony Williams vom Center for Computational Toxicology and Exposure der US-EPA eine Schulung und Anleitung zum Hazard Comparison Module erhalten hatte, erstellte es mithilfe des Moduls eine Risikobewertung der vorhandenen flüchtigen organischen Verbindungen (VOC). Ihre Analyse ergab 46 flüchtige organische Verbindungen (VOC), und die Durchschnittswerte im untersuchten Gebiet waren höher als die Werte, die sie im etwa 520 Meilen entfernten Middleton (Ohio) vorfanden.
Die Konzentrationen von Blausäure – die die Sauerstoffverwertung des Körpers stört und zum Tod führen kann – und vier weiteren flüchtigen organischen Verbindungen waren in der Nähe des Unfallorts mindestens 1,8-mal höher. Von den 46 flüchtigen organischen Verbindungen wurden etwa 45 Prozent als hochgefährlich und 39 Prozent als sehr hochgefährlich eingestuft.
„Jeder der von uns gemessenen VOC-Werte lag einzeln unterhalb der Gefahrenschwellen für eine einzelne Belastung, aber wir wissen derzeit noch nicht genau, wie hoch die Gefahrenschwellen für die Belastung mit VOC-Mischungen wie diesen sind“, sagte Johnson.
Sie wies darauf hin, dass Anlagen wie My Way große Mengen gesundheitsschädlicher Giftstoffe und eine große Anzahl unterschiedlicher Giftstoffe enthielten, was die Vorhersage der bei Bränden und ähnlichen Katastrophen freigesetzten flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) schwierig mache.
„Brände in Recyclinganlagen und andere Katastrophen kleineren Ausmaßes werden normalerweise als Ursache für die Verschmutzung übersehen, aber sie sind auch kommt häufiger vor in den gesamten Vereinigten Staaten“, sagte Johnson. „Das macht die Forschung und die Anwendung von Forschungsergebnissen zu einem dringenden Problem der öffentlichen Gesundheit.“
Mehr Informationen:
Eva CM Vitucci et al., Die Anwendung von PTR-MS und nicht zielgerichteter Analyse zur Charakterisierung von VOCs, die bei einem Brand in einer Kunststoffrecyclinganlage freigesetzt werden, Zeitschrift für Expositionswissenschaft und Umweltepidemiologie (2024). DOI: 10.1038/s41370-024-00681-y