Инновационное устройство отслеживает химические вещества, влияющие на здоровье человека и окружающую среду

В новом исследовании мультидисциплинарная группа исследователей во главе с Рольфом Халденом, директором Центра экологической безопасности Института биодизайна Университета штата Аризона, отслеживает течение семейства широко используемых пестицидов, известных как фипрол. Эти галогенированные химические вещества были идентифицированы как появляющееся загрязняющее вещество, недавно связанное с гибелью насекомых-опылителей, особенно пчел, во всем мире.

Чтобы правильно оценить уровни загрязнения окружающей среды фипролом, команда Халдена изобрела новое устройство, созданное в Институте биодизайна. Этот инструмент, известный как IS2B, представляет собой своего рода передвижную лабораторию или контейнер для точного анализа отобранных проб воды и отложений. Эта технология предлагает повышенную точность измерения по сравнению с существующими методами, а также большую универсальность и экономическую эффективность.«Риски для здоровья от загрязнения зависят не обязательно от абсолютного количества присутствующих токсинов, а скорее от того, какая часть общей массы загрязняющего вещества доступна для поглощения живыми организмами.

Запатентованное устройство IS2B предназначено для различения и количественной оценки этих двух важных факторов. количества ", — говорит Халден.К Халдену присоединились профессор Нэнси Денслоу и сотрудники из Департамента физиологических наук и Центра экологической и человеческой токсикологии Университета Флориды в Гейнсвилле. Исследование опубликовано в расширенном онлайн-выпуске журнала Nature Publishing Group Scientific Reports.

Невидимые опасностиЧеловек и водные формы жизни сталкиваются с возрастающей угрозой химического заражения. По оценкам Агентства по охране окружающей среды США (USEPA), 10 процентов донных отложений, расположенных в местных озерах, реках и гаванях, загрязнены потенциально опасными химическими веществами. Поэтому важно проводить отбор проб окружающей среды, чтобы должным образом оценить степень опасности и разработать стратегии восстановления, где это необходимо.

Почвы, отложения и водные ресурсы могут связывать химические вещества в разной степени, делая их доступными для микробов, растений, диких животных и людей. Тем не менее, некоторые химические вещества, используемые в повседневном использовании, прошли надлежащую оценку безопасности.

Такие исследователи, как Халден и Денслоу, надеются измерить способность потенциально опасных химических веществ поглощаться живыми организмами — величину, известную как их биодоступность.Известно, что некоторые химические вещества не разлагаются и остаются в окружающей среде десятилетиями.

К числу этих стойких загрязнителей относятся гидрофобные соединения, обладающие высокой прочностью и устойчивостью к разрушению. Такие химические вещества может быть сложно измерить и отследить из-за их способности навсегда удерживать в поровых пространствах между частицами осадка.

Часто они не деградируют во время обычного процесса очистки сточных вод.Измерение объема воды и осадочной поровой воды может дать нечто вроде анализа крови из окружающей среды, информируя исследователей о наличии и относительном риске вызывающих озабоченность химических веществ в образцах.

Однако точный отбор проб окружающей среды часто затруднен. Многие загрязняющие вещества встречаются в окружающей среде в низких концентрациях, но могут серьезно повлиять на живые организмы из-за поглощения и длительного хранения — процесса, называемого биоаккумуляцией.

Современные методы сбора, подготовки и анализа проб могут недооценивать или переоценивать фактическую химическую массу, доступную для причинения вреда подвергшимся воздействию животных и людей.Используется устройство для отбора проб воды на месте, изображение выше — предыдущая версия, изображение ниже — более старая версия

Более новая версия устройства, известная как IS2B. Инструмент представляет собой своего рода передвижную лабораторию или контейнер для точного анализа отобранных проб воды и отложений.Просеивание химикатов

Инструмент для отбора проб / биодоступности на месте (IS2B) — это специализированный прибор, обеспечивающий одновременный отбор проб на уровни загрязняющих веществ в объемной и осадочной поровой воде при ранее недостижимых пределах обнаружения.IS2B содержит интегрированные многоканальные насосы, которые одновременно втягивают поверхностную воду и поровую воду отложений в активное устройство для отбора проб. Затем вода проталкивается с высокой и низкой скоростью потока через множество фильтров и адсорбционных сред.

При использовании нижняя половина трубчатого инструмента погружается в осадок, а верхняя часть подвергается воздействию поровой воды.Образцы воды можно хранить в устройстве или легко выбросить в объемную воду. Благодаря неограниченному доступу к пористой и объемной воде во время использования, инструмент IS2B может регистрировать загрязняющие вещества с очень низкими пределами обнаружения для широкого спектра загрязняющих веществ, от полностью растворимых в воде до высокосорбционных и гидрофобных.

Устройство позволяет напрямую определять биодоступность и в конечном итоге стремится заменить или минимизировать использование и воздействие на животных для оценки токсичности. Образцы могут собираться в произвольные периоды времени, и этот метод может оценивать как растворенные, так и твердые загрязнители как в свободно текущей поверхностной воде, так и в более застойной пористой воде в отложениях.Подозреваемый появляетсяВ центре внимания нового исследования находится фипронил — галогенированный пестицид широкого спектра действия, который недавно был запрещен в Европейском союзе для большинства сельскохозяйственных целей.

Однако использование фипронила в США остается широко распространенным. Химическое вещество является активным ингредиентом многих пестицидных составов, используемых как в городских, так и в сельскохозяйственных условиях, для таких применений, как обработка термитов, обработка семян, а также для защиты дерна от заражения вредителями.Ученые были встревожены и озадачены быстрым сокращением популяций медоносных пчел.

Серьезные попытки установить виновника привели к противоречивым данным. Медоносные пчелы — жизненно важные участники сложной сети жизни, опыляя примерно 80 процентов всех цветущих растений.

Треть всего сельскохозяйственного производства напрямую зависит от опыления пчелами. Заражение клещами, вирусные патогены и воздействие пестицидов — все они были причастны к расстройству коллапса пчелиной семьи, так как эта эпидемия известна.В новом исследовании были взяты образцы воды и донных отложений, взятых из трех мест на водно-болотных угодьях на юго-западе США. Обследованные водно-болотные угодья получают сток с очистных сооружений, расположенных рядом с сельскохозяйственными полями.

Результаты мониторинга концентраций фипрола с помощью IS2B in situ сравнивались с результатами, полученными с помощью более громоздких и трудоемких стандартных лабораторных анализов.Результаты показали близкое соответствие между данными IS2B и текущим золотым стандартом методов измерения. Кроме того, исследование позволило идентифицировать химическое соединение фипронил-десульфинил, встречающееся в одном месте в следовых количествах, которые не были обнаружены обычным отбором проб, что подчеркивает преимущества непрерывного анализа на месте для улавливания переходных потоков химических веществ на уровнях, намного более низких, чем ранее достижимые.

Использование IS2B также снижает вероятность загрязнения проб в результате работы в лабораторных условиях, поскольку большинство этапов обработки проб выполняется на месте отбора проб.Еще одним важным преимуществом устройства является его способность непрерывно собирать образцы в течение длительных периодов времени, от дней до нескольких недель. Это позволяет обнаруживать кратковременные колебания химической нагрузки, такие как незаконный сброс технологических потоков в поверхностные воды.

Таким образом, информация, собранная с помощью IS2B, имеет жизненно важное значение для отчетности, моделирования и оценки рисков для биоты и человека в области охраны окружающей среды.


Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.