科学家发现,来自大盐湖暴露的滩涂的沉积物具有更高的“氧化潜力”,这表明与其他影响盐湖城的尘埃来源相比,对人类的健康风险更大。
随着犹他州的大盐湖日益干涸,来自现在暴露的湖床的尘埃变得越来越令人担忧。然而,科学家目前缺乏必要的数据来充分理解这些空中沉积物中的污染物。
犹他大学的研究人员正在努力解决这个问题,他们最新的研究结果令人不安。
新发表在期刊Atmospheric Environment上的研究表明,湖泊暴露的滩涂中的沉积物可能对影响沃萨奇山脊空气质量的其他主要尘埃来源构成更大的危险。
当沉积物变得悬浮在空气中时,与堪萨斯州人口主要聚居区上游其他地区收集的尘埃相比,它们展示出更高的反应性和生物可利用性。化学分析还揭示出各种金属,包括砷和锂,其浓度超过了美国环境保护署对住宅区推荐的土壤筛查阈值。
“一个重要的尘埃源位于靠近大型人口的地区,锰、铁、铜和铅的水平升高,这引发了发展方面的关注,”资深作者凯瑞·凯利(Kerry Kelly)解释道,他是一名化学工程教授。“锰、铁和铜是已知刺激肺部的过渡金属。这种刺激可以触发炎症反应,从而导致与颗粒物相关的健康问题,包括哮喘。”
大盐湖是一个终端水体,接收来自覆盖犹他州北部和三个其他州部分地区的广泛排水区的径流。自然和人造金属通过径流或大气沉降流入湖中,累积在湖床上。处理潜在有害尘埃污染的问题已经成为犹他州官员的优先任务,他们已经列出了解决问题的具体步骤。
此外,由社会学教授萨拉·格莱内斯基(Sara Grineski)领导的一项近期研究表明,湖床的尘埃对盐湖县的弱势群体产生不成比例的影响。
在犹他大学生物学家迈克尔·维尔纳(Michael Werner)实验室领导的另一个即将进行的研究项目中,研究人员分析了在2021年采集的淹没湖床沉积物中的毒性金属,这一年是湖泊水位创历史新低。这些发现显示了自犹他州矿业高峰以来金属水平的变化,铅和锌等某些金属的水平下降,可能是由于矿业活动减少,而汞的水平却出人意料地上升。
研究人员警告说,他们无法明确确定在风大时这些污染物是否会被带入人口稠密地区,因为尚未在湖的下风方向充分部署监测设备来捕捉这些尘埃。大多数强风事件来自西南方向,风在湖上吹几小时,飘到韦伯县或博克斯埃尔德县,然后在冷锋经过后转向南方。
在这项发表的研究中,凯瑞·凯利的团队专注于空气质量,与犹他大学科学学院的研究人员合作。他们分析了来自大盐湖的之前收集的沉积物样本,并将其与来自大盆地其他已知污染源的尘埃样本(包括赛维尔湖、鱼泉湖和图利湖)进行比较。
近年来,合著者凯文·佩里(Kevin Perry),一名大气科学教授,有系统地收集暴露的湖床沉积物,记录了数百公里的循环里程。他之前的研究已确定了滩涂上潜在富含有害元素的“热点”。
佩里表示,只有9%的暴露湖床(约175平方公里,约43,000英亩)从受扰动的地壳区域释放尘埃,而其余部分则有自然的硬化层,稳定沉积物。佩里的持续研究关注这些滩涂地壳随时间的变化,初步发现表明,受损层可以很容易再生,这表明滩涂对空气质量的威胁可能没有最初假设的那么严重。
目前的研究是第一次评估尘埃的“氧化潜力”,这是一个衡量尘埃与氧气相互作用时反应性程度的指标。
“吸入高度反应的物质可能会损害肺细胞并造成损伤,”凯利说。
在实验室中,团队将沉积物样本气溶胶化,以隔离足够小以供吸入并被困在肺组织中的颗粒,特别是那些小于10微米的颗粒,称为PM10。
这些颗粒被收集在过滤器上,并通过感应耦合等离子体质谱分析其元素组成,并通过其他测试评估其氧化潜力(OP)和生物可及性。
“我们开发了一种方法,通过逐渐更强的酸溶解金属,以确定尘埃中可浸出多少金属,”佩里指出。“结果发现,大盐湖的尘埃中含有比我们希望的更多可浸出和生物可利用的金属。”
在与某些金属(包括铜、锰、铁和铝)相关的尘埃中发现了高氧化潜力。