Los científicos de la Universidad de Duke han desarrollado un conjunto de cuatro nuevas pruebas que pueden usarse para detectar la contaminación de cenizas de carbón en el suelo con una sensibilidad sin precedentes.

Las pruebas están diseñadas específicamente para analizar el suelo en busca de partículas de cenizas volantes, por lo que otras pruebas pequeñas podrían pasarlas por alto.

Las cenizas volantes son parte de los residuos de combustión de carbón (CCR) que se generan cuando una planta de energía quema carbón pulverizado. Las diminutas partículas de cenizas volantes, que a menudo son de tamaño microscópico, contienen altas concentraciones de arsénico, selenio y otros elementos tóxicos, muchos de los cuales se han enriquecido mediante el proceso de combustión.

Si bien la mayoría de las cenizas volantes se capturan mediante trampas en la planta de energía y se desechan en depósitos y vertederos de cenizas de carbón, algunos se escapan y se emiten al medio ambiente. Tiempo extraordinario, estas partículas pueden acumularse en el suelo a favor del viento desde la planta, potencialmente planteando riesgos para el medio ambiente y la salud humana.

"Debido al tamaño de estas partículas, Ha sido un desafío detectarlos y medir cuántas cenizas volantes se han acumulado, "dijo Avner Vengosh, Profesor Distinguido de Calidad Ambiental en la Escuela de Medio Ambiente Nicholas de Duke. "Nuestros nuevos métodos nos dan la capacidad de hacer eso, con un alto nivel de certeza".

Los residuos de la combustión del carbón son los residuos sólidos industriales más grandes producidos en los Estados Unidos. Cuando el suelo contaminado con cenizas volantes es removido o desenterrado, El polvo que contiene las cenizas puede transportarse a través del aire a las casas cercanas y otros ambientes interiores. La inhalación de polvo que contiene partículas de cenizas volantes con altos niveles de metales tóxicos se ha relacionado con enfermedades pulmonares y cardíacas, cáncer, trastornos del sistema nervioso y otros efectos nocivos.

"Ser capaz de rastrear la contaminación hasta su ubicación de origen es esencial para proteger la salud pública e identificar dónde se deben enfocar los esfuerzos de remediación, "dijo Zhen Wang, un estudiante de doctorado en el laboratorio de Vengosh en Duke, quien dirigió el estudio. "Estos nuevos métodos complementan las pruebas que ya hemos desarrollado para rastrear las cenizas de carbón en el medio ambiente y amplían nuestra gama de investigación".

Las nuevas pruebas están diseñadas para usarse juntas para proporcionar corroboraciones independientes de si las partículas de cenizas volantes están presentes en una muestra de suelo y, de ser así, en qué proporción del suelo total.

"Primero, medimos la abundancia de ciertos metales, como el arsénico, selenio y antimonio, que sabemos que están más enriquecidos en cenizas de carbón que en un suelo normal, "Dijo Wang." Si estos metales están presentes en niveles más altos de lo normal, probamos la muestra utilizando otros dos indicadores geoquímicos, nucleidos de radio e isótopos estables de plomo, que son más sensibles que los metales traza y se pueden utilizar para detectar una baja presencia de cenizas volantes en los suelos. También examinamos el suelo bajo un microscopio para probar si podemos identificar físicamente las partículas de cenizas volantes y estimar qué proporción del suelo comprenden ".

Cada método tiene sus propias fortalezas y debilidades, y si se usa únicamente podría llevar a sobrestimar o subestimar la aparición de moscas en el suelo, Dijo Vengosh. "Al usar los cuatro juntos, estamos en condiciones de verificar la investigación forense de la presencia de cenizas volantes en los suelos ".

Para evaluar la confiabilidad de las nuevas pruebas, los investigadores analizaron el suelo de la superficie de 21 sitios a favor del viento de la Planta Fósil Bull Run de la Autoridad del Valle de Tennessee en Claxton, Tenn., y 20 sitios a favor del viento de la estación de vapor Marshall de Duke Energy en el lago Norman, N.C. Las muestras de Carolina del Norte procedían de Mooresville, una ciudad ubicada al otro lado del lago de la planta Marshall. También se recolectaron muestras de control en sitios a barlovento de cada planta.

Las pruebas mostraron consistentemente que la mayoría de las muestras recolectadas a sotavento de ambas plantas contenían contaminación de cenizas volantes, pero debido a que la proporción de cenizas volantes era baja, las concentraciones de elementos tóxicos no excedieron las pautas de salud humana para la presencia de metales en el suelo.

Las pruebas también mostraron que las muestras de suelo cerca de Bull Run Fossil Plant en Tennessee generalmente contenían niveles significativamente más altos de cenizas volantes que las de Carolina del Norte. y que la concentración más alta fue en el suelo del Parque Comunitario de Claxton, un área de juegos y recreación ubicada fuera de la planta Bull Run.

¿Qué nos dice todo esto?

"Primero, confirma que nuestras nuevas herramientas funcionan de manera consistente y, cuando se usan juntos, proporcionar un método confiable para detectar la contaminación que otras pruebas podrían pasar por alto, "Dijo Vengosh.

"Segundo, subraya la necesidad de monitorear regularmente los sitios en la proximidad cercana del viento a una central eléctrica de carbón, incluso si los niveles de contaminación están por debajo de los umbrales de seguridad actuales. Las cenizas volantes se acumulan con el tiempo, y los riesgos pueden aumentar con exposiciones repetidas al polvo del patio de recreo o del hogar, "Dijo Vengosh.

"Las bajas concentraciones de metales tóxicos en el suelo no equivalen a ningún riesgo, ", Dijo Vengosh." Necesitamos entender cómo la presencia de cenizas volantes en los suelos cerca de las plantas de carbón podría afectar la salud de las personas que viven allí. Incluso si las plantas de carbón en los Estados Unidos están cerrando o reemplazadas por gas natural, el legado ambiental de las cenizas de carbón en estas áreas permanecerá durante las próximas décadas ".

El estudio revisado por pares se publicó el 20 de julio en Ciencia y tecnología ambientales.