Jak naukowcy z Flandrii odkrywają podróż trwałych zanieczyszczeń za pomocą innowacyjnych narzędzi

Substancje per- i polifluoroalkilowe (PFAS) - czasami nazywane “chemikaliami na zawsze” - trafiły na pierwsze strony gazet ze względu na swoją uporczywą obecność i szkodliwy wpływ zarówno na przyrodę, jak i na ludzi. Ta rodzina PFAS ma wielu członków (ponad 10 000), a każdy z nich zachowuje się na swój własny sposób, co sprawia, że jest to szczególnie trudny zestaw cząsteczek chemicznych. We Flandrii, regionie z historią aktywnego przemysłu, Emisje PFAS przedostały się do środowiska, przemieszczając się z kominów fabryk do powietrza i ostatecznie osadzając się w naszych glebach i wodzie. Ale dokładnie w jaki sposób PFAS przemieszczają się w środowisku - z powietrza, do ziemi, do roślin, a nawet do wód gruntowych - od dawna stanowi zagadkę, którą naukowcy chcą rozwiązać.

Rozwiązanie oparte na współpracy: flamandzki przypadek użycia

Wprowadź przypadek użycia PFAS w SOILPROM, pionierskim środowisku, w którym eksperci z VITO i Wageningen Research (WR) połączyły siły, aby stworzyć zintegrowane ramy modelowania. Ich misja: śledzić PFAS na każdym etapie jego podróży środowiskowej i zaoferować jaśniejszy, pełniejszy obraz tego, jak te zanieczyszczenia zachowują się w rzeczywistym świecie.

Co jest wyjątkowego w ich podejściu? Zamiast przyglądać się tylko jednemu elementowi układanki PFAS, zespół łączy modele emisji i depozycji z symulacjami wymywania z gleby i pobierania przez rośliny, jednocześnie uwzględniając unikalne cechy chemiczne każdego związku i lokalne warunki środowiskowe. Oznacza to bardziej wiarygodne prognozy i głębsze zrozumienie zanieczyszczenia PFAS w całym spektrum atmosfera-gleba-roślina-woda gruntowa.

Innowacyjne postępy: prawidłowe osadzanie

Dużym krokiem naprzód jest sposób, w jaki projekt radzi sobie z depozycją atmosferyczną PFAS. Aby lepiej oszacować, ile PFAS osiada na glebie, naukowcy ponownie opracowali zarówno suche, jak i mokre procesy osadzania, korzystając z najnowszych badań i nowo zebranych danych z Flandrii. W zaawansowanych punktach monitorowania w pobliżu Antwerpii mierzono PFAS w powietrzu i ilość, która ląduje na ziemi w tym samym czasie, co pozwoliło im obliczyć realistyczne prędkości osadzania dla różnych związków PFAS.

Te praktyczne dane zmniejszają niepewność i zapewniają, że modele zanieczyszczenia gleby zaczynają się od realistycznych warunków “górnej granicy”. Ostatecznie te ulepszenia oznaczają, że naukowcy mogą lepiej przewidywać, w jaki sposób PFAS przemieszczają się z powietrza do gleby poniżej.

Rysunek 1: Regionem zainteresowania dla przypadku użycia będzie teren przemysłowy we Flandrii (zdjęcie Thierry Monasse/Getty Images).

Modelowanie podróży: od nieba przez glebę do wody

Korzystając z tych ulepszonych wartości osadzania, zespół użył następnie model dyspersji atmosferycznej (IFDM) aby dokładnie przewidzieć, gdzie różne PFAS wylądują wokół źródeł, takich jak fabryki.

Kolejny krok: powiązanie wyników IFDM z wynikami Model wymywania gleby GeoPEARL. Tworząc dwuwymiarową siatkę symulacyjną nad naszym miejscem badań, naukowcy mogą śledzić migrację PFAS z powierzchni w dół przez glebę, a ostatecznie w kierunku wód gruntowych. Te szczegółowe, specyficzne dla lokalizacji symulacje są dalekie od starszych metod, które zakładały jednolite osadzanie się wszędzie. W międzyczasie WR pracował nad udoskonaleniem sposobu, w jaki modele reprezentują różnych członków rodziny PFAS, którzy są wchłaniani przez glebę i pobierani przez rośliny, dzięki czemu cały system jest jeszcze silniejszy.

Wpływ na politykę i środowisko

To połączone modelowanie nie tylko śledzi przemieszczanie się PFAS, ale także umożliwia decydenci testują strategie interwencji i oczyszczania i zobaczyć, jak wpływają one na usługi ekosystemowe. Łącząc trendy zanieczyszczenia z korzyściami zapewnianymi przez zdrowe ekosystemy, flamandzki przypadek użycia uzbraja decydentów w oparte na nauce wytyczne dotyczące ustalania priorytetów w zakresie skutecznego łagodzenia i remediacji w regionach dotkniętych PFAS.

Podsumowując, praca we Flandrii wyznacza nowy standard w zakresie zrozumienia i zarządzania złożoną kwestią, jaką jest zanieczyszczenie PFAS. Jest to pełen nadziei krok w kierunku czystszych środowisk i inteligentniejszych polityk, pokazujący, w jaki sposób nauka oparta na współpracy może zmienić rzeczywistość

Autorzy