Neue mobile Luftüberwachungstechnologie bietet bessere Einblicke in die Schadstoffbelastung nach einer Katastrophe

Ein Team bestehend aus Forschern der School of Public Health und der School of Medicine der Texas A&M University hat herausgefunden, dass hochauflösende Massenspektrometrie ein wertvolles Instrument zur Identifizierung und Bewertung von Luftverunreinigungen sein könnte, die durch Naturkatastrophen und vom Menschen verursachte Katastrophen verursacht werden. Ihre Ergebnisse werden in der veröffentlicht Zeitschrift für Expositionswissenschaft und Umweltepidemiologie.

Wissenschaftler verwendeten im Herbst 2023 hochauflösende Massenspektrometrie – eine hochpräzise Methode zur Identifizierung molekularer Verbindungen in einer Probe –, um flüchtige organische Verbindungen (VOCs) zu identifizieren, die nach einem Großbrand am 11. April 2023 in Richmond, Indiana, vorhanden waren. Der Brand und die anschließenden Explosionen in der Kunststoffrecyclinganlage 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 Brandort entfernt, gefunden.

„Die Environmental Protection Agency führt nach Katastrophen wie dieser umfangreiche, langfristige Wiederherstellungsmaßnahmen durch“, sagte die Forscherin Natalie Johnson, Ph.D., vom Ministerium für Umwelt und Gesundheit am Arbeitsplatz. „Wir glauben, dass unsere Studie beweist, dass diese Methode sehr schnell genaue Daten liefert, die den Behörden helfen könnten, die besten Evakuierungszonen nach einer Katastrophe zu bestimmen.“

Weitere Teammitglieder waren Eva CM Vitucci, Ph.D., eine Postdoktorandin in der Abteilung für Umwelt- und Arbeitsgesundheit, Carolyn L. Cannon, MD, Ph.D., von der Texas A&M School of Medicine, und zwei Kollegen von Carnegie . Mellon-Universität.

Das Team überwachte die Luft in und um die 800 Meter lange Evakuierungszone mithilfe hochauflösender Massenspektrometrie und ungezielter Analyse, einem relativ neuen Computertool zur Erkennung und Identifizierung von Chemikalien in Umweltbelastungen.

Johnson sagte, dieser Ansatz sei eine Verbesserung gegenüber den derzeit in diesem Bereich verwendeten Ansätzen, bei denen häufig Probleme mit der Empfindlichkeit der Instrumente, den Probenahmezeiten und der Fähigkeit zur Charakterisierung eines breiten Spektrums von Schadstoffen auftreten. Im Gegensatz dazu ermöglicht die ungezielte Analyse die schnelle und effiziente Identifizierung aller Verbindungen, auch derjenigen, deren Vorhandensein zunächst nicht bekannt war. Obwohl sich dieser Ansatz in früheren Tests als vielversprechend erwiesen hatte, war dies das erste Mal, dass er auf eine echte Katastrophe angewendet wurde.

Nachdem das Team von Antony Williams vom US-EPA Center for Computational Toxicology and Exposure eine Schulung und Anleitung zum Risikovergleichsmodul erhalten hatte, nutzte es das Modul, um eine Risikobewertung der vorhandenen VOCs zu erstellen. Ihre Analyse identifizierte 46 VOCs und die durchschnittlichen Werte im Untersuchungsgebiet waren höher als die im etwa 520 Meilen entfernten Middleton, Ohio.

Die Konzentrationen von Blausäure, die die Sauerstoffverwertung des Körpers stört und zum Tod führen kann, und vier weiterer VOCs waren in der Nähe der Unfallstelle mindestens 1,8-mal höher. Von den 46 VOCs wurden etwa 45 Prozent als gefährlich und 39 Prozent als sehr gefährlich eingestuft.

„Jeder der von uns festgestellten VOC-Werte lag einzeln unter den Gefahrenschwellenwerten für Einzelexpositionen, aber wir wissen derzeit nicht genau, wie hoch die Gefahrenschwellen für die Exposition gegenüber solchen VOC-Mischungen sein würden“, sagte Johnson.

Sie stellte fest, dass Einrichtungen wie My Way große Mengen schädlicher Giftstoffe und eine große Anzahl verschiedener Giftstoffe enthalten, was es schwierig macht, die bei Bränden und ähnlichen Katastrophen entstehenden VOCs vorherzusagen.

„Brände in Recyclinganlagen und andere im Allgemeinen kleinere Katastrophen werden im Allgemeinen als Ursache für die Umweltverschmutzung übersehen, kommen aber in den Vereinigten Staaten auch häufiger vor“, sagte Johnson. „Dies macht die Erforschung und Anwendung ihrer Ergebnisse zu einem dringenden Problem der öffentlichen Gesundheit.“