I PFAS si sono guadagnati il nome di "prodotti chimici per sempre" con una buona ragione:i composti artificiali, che possono impiegare migliaia di anni per degradarsi e si trovano in ogni cosa, dagli imballaggi alimentari resistenti ai grassi agli indumenti idrorepellenti, si sono fatti strada in quasi metà della fornitura di acqua di rubinetto negli Stati Uniti.
Ora, in uno studio pubblicato sul Journal of Hazardous Materials , i chimici del New Jersey Institute of Technology hanno dimostrato un nuovo metodo di laboratorio per rilevare tracce di PFAS da materiali di imballaggio alimentare, campioni di acqua e terreno in soli tre minuti o meno.
I ricercatori affermano che il loro approccio potrebbe accelerare in modo significativo gli sforzi per studiare e affrontare il bioaccumulo di PFAS nell’ambiente, compresi oltre 2 miliardi di dollari di sovvenzioni EPA dalla legge bipartisan sulle infrastrutture del presidente Biden affinché gli stati conducano test sulla qualità dell’acqua e trattamenti per i contaminanti emergenti.
"Esistono migliaia di specie diverse di PFAS, ma dobbiamo ancora comprendere l'entità della loro distribuzione nel nostro ambiente perché gli attuali metodi di test sono costosi e richiedono molto tempo, richiedendo in alcuni casi ore per la preparazione e l'analisi dei campioni", ha affermato Hao Chen, autore corrispondente dello studio e professore di chimica NJIT. "Ciò che il nostro studio dimostra è un metodo molto più veloce, sensibile e versatile in grado di monitorare la contaminazione dell'acqua potabile, del terreno e dei prodotti di consumo in pochi minuti."
Chen e colleghi affermano che il nuovo metodo, che prevede una tecnica di ionizzazione per analizzare la composizione molecolare dei materiali campione chiamata spettrometria di massa a spruzzo di carta (PS-MS), è 10-100 volte più sensibile dell'attuale tecnica standard per i test PFAS, cromatografia liquida/ spettrometria di massa.
"I PFAS possono essere ionizzati e rilevati rapidamente da uno spettrometro di massa ad alta risoluzione, che fornisce una visione chiara di ciascuna specie di PFAS presente e del grado di contaminazione fino al livello di parti per trilione (ppt)," ha spiegato Chen.
"Per matrici più complesse come il suolo, abbiamo applicato un metodo correlato chiamato spettrometria di massa a spruzzo di carta dissalata (DPS-MS) che lava via i sali che normalmente sopprimono il segnale ionico dei PFAS. Insieme, migliorano notevolmente la nostra capacità di rilevare questi composti ."
"Il nostro limite di rilevamento per PFAS è di circa 1 punto percentuale. Per contesto, questa quantità è stata paragonata a una goccia d'acqua in 20 piscine olimpioniche", ha aggiunto Tanim-Al Hassan, primo autore e Ph.D. dell'articolo. studente di chimica presso NJIT.
Nei test, il team è stato in grado di rilevare PFAS in un minuto o meno analizzando direttamente pezzi di vari materiali di imballaggio alimentare, tra cui carta per popcorn per microonde, scatole di noodle istantanei e confezioni di patatine fritte e hamburger di due catene multinazionali di fast food. /P>
L'analisi ha rivelato tracce di 11 diverse molecole PFAS, inclusi tipi comuni che sono stati collegati all'aumento del rischio di cancro e alla soppressione del sistema immunitario, come PFOA (acido perfluoroottanoico) e PFOS (acido perfluoroottanosolfonico).
Nell'analisi dell'acqua, il team ha rilevato tracce di PFOA nei campioni di acqua del rubinetto locale in meno di due minuti, mentre non ha trovato tracce di PFAS nei campioni prelevati dall'acqua filtrata delle fontane dell'università.
"L'EPA ha già proposto di stabilire livelli massimi di contaminazione (MCL) per sei PFAS nell'acqua potabile a livello nazionale, e PFOA e PFOS sono tra questi", ha affermato Mengyan Li, coautore dello studio e professore associato di scienze ambientali del NJIT. "Questo metodo analitico potrebbe facilitare screening più intensivi per i PFAS tossici che potrebbero essere necessari nell'ambito di tale proposta per proteggere la sicurezza del nostro approvvigionamento idrico."
Utilizzando DPS-MS, il team ha anche identificato due specie di PFAS da appena 40 mg di terreno in meno di tre minuti.
Il metodo di rilevamento rapido del team è già in fase di test per l'uso insieme a tecniche all'avanguardia per la riparazione dei PFAS che sono in fase di sviluppo presso il Centro BioSMART di NJIT.
"Sorprendentemente, nel nostro laboratorio siamo stati in grado di accoppiare questo metodo analitico a un nuovo catalizzatore di degradazione, che degrada il 98,7% dei PFAS nei campioni di acqua potabile entro tre ore", ha affermato Wunmi Sadik, coautore dello studio e presidente del Dipartimento di Chimica del NJIT. e scienze ambientali.
"Questo lavoro potrebbe avere un impatto nazionale, ma l'effetto immediato si farà sentire nell'area nord-orientale. Circa il 10% dei 9,2 milioni di abitanti del New Jersey hanno livelli elevati di acido perfluoroottanoico nell'acqua potabile rispetto alla media nazionale dell'1,9%."
Chen afferma che il progresso potrebbe anche avere un rapido impatto sul monitoraggio dei prodotti di consumo, dai cosmetici e medicinali agli alimenti freschi e trasformati. Il team prevede di dimostrare le capacità del metodo anche per il monitoraggio dell'aria.
"Nel breve termine, ciò potrebbe essere estremamente utile per garantire la sicurezza dei prodotti alimentari... potrebbe consentire, ad esempio, di monitorare in modo più efficiente la contaminazione da PFAS dei prodotti agricoli", ha spiegato Chen. "Il nostro metodo potrebbe anche far avanzare lo studio dei PFAS presenti nell'aria in modo simile a quello che abbiamo dimostrato in questo studio, il che ci aiuterebbe ulteriormente ad affrontare questo diffuso problema ambientale."
Ulteriori informazioni: Md. Tanim-Al Hassan et al, Rilevamento rapido di sostanze per- e polifluoroalchiliche (PFAS) mediante spettrometria di massa basata su carta spray, Journal of Hazardous Materials (2024). DOI:10.1016/j.jhazmat.2023.133366
Informazioni sul giornale: Giornale dei materiali pericolosi
Fornito dal New Jersey Institute of Technology
