Gli scienziati della Duke University hanno sviluppato una serie di quattro nuovi test che possono essere utilizzati per rilevare la contaminazione da cenere di carbone nel suolo con una sensibilità senza precedenti.

I test sono progettati specificamente per analizzare il suolo per la presenza di particelle di ceneri volanti, quindi altri piccoli test potrebbero non rilevarle.

Le ceneri volanti fanno parte dei residui della combustione del carbone (CCR) che vengono generati quando una centrale elettrica brucia carbone polverizzato. Le minuscole particelle di cenere volante, che sono spesso di dimensioni microscopiche, contengono alte concentrazioni di arsenico, selenio e altri elementi tossici, molti dei quali sono stati arricchiti attraverso il processo di combustione.

Mentre la maggior parte delle ceneri volanti viene catturata da trappole nella centrale elettrica e smaltita in depositi e discariche di ceneri di carbone, alcuni fuoriescono e vengono emessi nell'ambiente. Col tempo, queste particelle possono accumularsi nel terreno sottovento alla pianta, potenzialmente comportare rischi per l'ambiente e la salute umana.

"A causa delle dimensioni di queste particelle, è stato difficile rilevarli e misurare la quantità di cenere volante accumulata, " disse Avner Vengosh, Illustre professore di qualità ambientale presso la Nicholas School of the Environment di Duke. "I nostri nuovi metodi ci danno la possibilità di farlo, con un alto livello di certezza".

I residui della combustione del carbone sono i maggiori rifiuti solidi industriali prodotti negli Stati Uniti. Quando il terreno contaminato da ceneri volanti viene disturbato o dissotterrato, la polvere contenente la cenere può essere trasportata attraverso l'aria nelle case vicine e in altri ambienti interni. L'inalazione di polvere che contiene particelle di ceneri volanti con alti livelli di metalli tossici è stata collegata a malattie polmonari e cardiache, cancro, disturbi del sistema nervoso e altri effetti negativi.

"Essere in grado di risalire alla posizione di origine della contaminazione è essenziale per proteggere la salute pubblica e identificare dove dovrebbero essere concentrati gli sforzi di riparazione, " ha detto Zhen Wang, uno studente di dottorato nel laboratorio di Vengosh alla Duke, che ha condotto lo studio. "Questi nuovi metodi completano i test che abbiamo già sviluppato per tracciare le ceneri di carbone nell'ambiente e ampliano la nostra gamma di indagini".

I nuovi test sono progettati per essere utilizzati insieme per fornire conferme indipendenti della presenza di particelle di ceneri volanti in un campione di suolo e, in tal caso, in quale proporzione rispetto al suolo totale.

"Primo, misuriamo l'abbondanza di alcuni metalli, come l'arsenico, selenio e antimonio, che sappiamo sono più ricchi di ceneri di carbone che di terreno normale, " ha detto Wang. "Se questi metalli sono presenti a livelli superiori al normale, testiamo il campione utilizzando altri due indicatori geochimici, nuclidi di radio e isotopi stabili del piombo, che sono più sensibili dei metalli in tracce e possono essere utilizzati per rilevare la bassa presenza di ceneri volanti nel suolo. Esaminiamo anche il suolo al microscopio per verificare se siamo in grado di identificare fisicamente le particelle di ceneri volanti e stimare quale proporzione del suolo comprendono».

Ogni metodo ha i suoi punti di forza e di debolezza, e se utilizzato esclusivamente potrebbe portare a sovrastimare o sottovalutare la presenza di mosche nel suolo, ha detto Vengosh. "Usando tutti e quattro insieme, siamo in grado di verificare l'indagine forense sulla presenza di ceneri volanti nei suoli".

Per valutare l'affidabilità dei nuovi test, i ricercatori hanno analizzato il suolo superficiale da 21 siti sottovento dell'impianto fossile Bull Run della Tennessee Valley Authority a Claxton, Ten., e 20 siti sottovento alla Marshall Steam Station di Duke Energy sul lago Norman, NC I campioni della Carolina del Nord provenivano da Mooresville, una città situata dall'altra parte del lago rispetto allo stabilimento Marshall. Campioni di controllo sono stati raccolti anche nei siti a monte di ciascuna pianta.

I test hanno costantemente dimostrato che la maggior parte dei campioni raccolti sottovento di entrambi gli impianti conteneva contaminazione da ceneri volanti, ma poiché la proporzione della cenere volante era bassa, le concentrazioni di elementi tossici non hanno superato le linee guida per la salute umana per la presenza di metalli nel suolo.

I test hanno anche mostrato che i campioni di terreno vicino all'impianto fossile di Bull Run nel Tennessee contenevano generalmente livelli significativamente più alti di ceneri volanti rispetto a quelli della Carolina del Nord, e che la concentrazione più alta era nel terreno del Claxton Community Park, un parco giochi e un sito ricreativo situato all'esterno dello stabilimento Bull Run.

Cosa ci dice tutto questo?

"Primo, conferma che i nostri nuovi strumenti funzionano in modo coerente e, se usati insieme, fornire un metodo affidabile per rilevare la contaminazione che altri test potrebbero non rilevare, " ha detto Vengosh.

"Secondo, sottolinea la necessità di monitorare regolarmente i siti nelle immediate vicinanze sottovento di una centrale elettrica a carbone, anche se i livelli di contaminazione sono inferiori alle attuali soglie di sicurezza. La cenere volante si accumula nel tempo, e i rischi possono aumentare con esposizioni ripetute alla polvere del parco giochi o alla polvere domestica, " ha detto Vengosh.

"Basse concentrazioni di metalli tossici nel suolo non equivalgono a nessun rischio, "Abbiamo bisogno di capire come la presenza di ceneri volanti nei terreni vicino alle centrali a carbone potrebbe influenzare la salute delle persone che vi abitano", ha detto Vengosh. Anche se le centrali a carbone negli Stati Uniti dovessero chiudere o essere sostituite da gas naturale, l'eredità ambientale delle ceneri di carbone in queste aree rimarrà per decenni a venire".

Lo studio sottoposto a revisione paritaria è stato pubblicato il 20 luglio in Scienze e tecnologie ambientali.