Forscher entwickelt neue Methoden zur Messung von „Forever Chemicals“ sowohl in der Atmosphäre als auch in Aerosolpartikeln

Von Regulierungsbehörden bis hin zu Forschern und den meisten Industrien dazwischen sind alle Augen auf PFAS gerichtet. PFAS, Per- und Polyfluoralkyl-Substanzen, sind eine Klasse von hochfluorierten, von Menschen hergestellten Verbindungen, die seit Jahrzehnten in allem verwendet werden, von Antihaft-Kochgeschirr und Körperpflegeprodukten bis hin zu Feuerlöschschäumen und Schuluniformen. Ihre Gemeinsamkeit und extreme Widerstandsfähigkeit gegen Umweltzerstörung hat sie im Grundwasser, im Boden und am schlimmsten von allen Menschen allgegenwärtig gemacht. Die Exposition gegenüber PFAS ist mit einer Reihe von Gesundheitsrisiken verbunden, darunter Lebertoxizität, Blasenkrebs und verminderte Immunantwort auf Impfungen. Also, wie können wir diese „für immer Chemikalien“ eliminieren?

Historisch wurden PFAS-Substanzen nur in Wasser und Boden charakterisiert, aber die Emission dieser Verbindungen während der chemischen Herstellung, Verwendung und Entsorgung führt zu ihrer Emission in die Luft. Ryan Sullivan, Professor für Maschinenbau und Chemie an der Carnegie Mellon University, hat neue Methoden zur Messung von PFAS sowohl in der Atmosphäre als auch in Aerosolpartikeln entwickelt, um offene Fragen zu atmosphärischen PFAS-Komponenten zu beantworten, die zur Exposition des Menschen führen. Seine Gruppe entwickelt auch neue Ansätze, um Moleküle für immer zu zerstören, die von herkömmlichen Wasseraufbereitungsanlagen nicht entfernt werden.

Die Forschung wird in der Zeitschrift veröffentlicht Umweltwissenschaften: Prozesse & Auswirkungen.

„Bei der Sanierung ist unser Endziel das, was wir als vollständige Mineralisierung bezeichnen, bei der das gesamte Fluor aus dem Molekül entfernt wird. In der Vergangenheit hatten Forscher einige Erfolge mit der Mineralisierung, aber es gab immer einen Prozentsatz des Fluors, der nicht berücksichtigt wurde. Manchmal bleiben Forscher stecken bei teilweise fluorierten Produkten, die immer noch PFAS sind. Unsere Arbeit verwendet einen nicht zielgerichteten Ansatz, damit wir diese fehlenden Moleküle besser quantifizieren und herausfinden können, wie nahe wir einer vollständigen PFAS-Sanierung sind.“

Eine vielversprechende Technologie für die PFAS-Sanierung ist die Reduktion über hydratisierte Elektronen. Bei diesem Prozess wird Salzwasser mit UV-Licht bestrahlt, um Elektronen aus dem Sulfitsalz zu brechen. Fluormoleküle sind sehr elektronenhungrig, so dass, wenn das gelöste Elektron seine Bindung eingeht, das sehr stabile Kohlenstoff-Fluor schließlich gebrochen werden kann, wodurch ein harmloses Fluoridion freigesetzt wird.

Durch die Verwendung einer nicht zielgerichteten Analyse während dieses Prozesses identifizierte Sullivans Gruppe neue PFAS-Moleküle, die zuvor bei einer UV/Sulfit-Reduktionsbehandlung nicht gefunden worden waren.

„Durch ein vollständiges Verständnis dieser komplexen Chemie können wir die technischen Behandlungsbedingungen optimieren, Lücken in den bekannten chemischen Mechanismen füllen und dem Erreichen einer vollständigen Mineralisierung näher kommen.“

Um diese Verunreinigungen besser zu verstehen, hat Sullivan auch eine Möglichkeit entwickelt, PFAS direkt in der Gasphase und in Aerosolpartikeln zu messen. Dies vermeidet die bestehende Notwendigkeit, zuerst große Luftproben zu sammeln, bevor PFAS vor der Analyse extrahiert werden.

„Wenn die Regierung Vorschriften zu PFAS-Emissionen aus Produktionsanlagen erlassen sollte, wird es entscheidend sein, ihre Konzentration zu messen, die in die Atmosphäre gelangt, um festzustellen, ob sie die zulässigen Emissionen einhalten“, erklärte er.

In Zukunft wird Sullivans Team die Chemie und den Transport von PFAS in Aerosolen untersuchen, die in der Atmosphäre schweben.