Von der Industrie vorangetrieben: Schwermetalle in Böden in New Jersey

Es gibt einen Teil der ...

SciAps XRF ist schnell und einfach zu bedienen und ein „Lebensretter“ vor Ort

Kürzlich wurde gezeigt, dass Ashaki Rouff, ein außerordentlicher Professor, und Suah Yekeh, ein Doktorand im zweiten Jahr. Student, im Abteilung für Geo- und Umweltwissenschaften at Rutgers-Universität, Newark untersuchte den Boden in sieben Stadtparks mit SciAps X-200 RFA auf das Vorhandensein von Schadstoffen, darunter Schwermetalle. Mit dem, was sie gelernt haben, werden sie diesen Sommer doppelt ausgerüstet zurückkommen und ihre neu erworbenen SciAps X-505 XRF- und Z-903 LIBS-Analysegeräte verwenden.

Die Studie „XRF Evaluation of Heavy Metals in Parks of Newark, New Jersey“ aus dem Jahr 2021 ergab Konzentrationen von Arsen, Kobalt und Blei, die über den Grenzwerten des New Jersey Department of Environmental Protection für Freizeitböden mit hohem Kontakt liegen.

In Newark gibt es zahlreiche Industrie- und Handelsaktivitäten im Zusammenhang mit der Luftverschmutzung. Die alternde Infrastruktur hat zu früheren Untersuchungen der Wassersysteme und der Entdeckung von Blei im Wassersystem geführt. „Wir hören viel über Wasserverschmutzung und Partikel, die durch Fahrzeugemissionen in die Atmosphäre gelangen. Aber wir hören nicht viel über den Boden, der eigentlich eine riesige Senke ist, in der sich diese Schadstoffe ablagern. Das ist einer der Gründe, warum wir uns auf den Boden konzentrieren. Es ist wichtig und wurde übersehen“, sagt Rouff.

Die meisten Freizeitparks in Newark liegen in der Nähe von Autobahnen, inmitten stark befahrener Verkehrsbereiche oder an Seehäfen. Die Forscher konzentrierten sich daher auf diese Bereiche, in denen Kinder stundenlang spielen, um sie auf Schadstoffe zu untersuchen, die sich im Boden festgesetzt haben.

Verbesserungen vor Ort mit SciAps

Rouff sagt, dass SciAps XRF die Effizienz und Benutzererfahrung des Projekts verbessert hat. „Ich habe in der Vergangenheit mit anderen RFA-Handgeräten gearbeitet, aber ich bevorzuge das SciAps RFA deutlich. Es war viel einfacher zu bedienen. Die Software war viel benutzerfreundlicher und einfacher zu navigieren. Viel besser als [meiner Erfahrung nach] ein konkurrierendes RFA.“

Mit dem vorherigen Analysegerät hätten sie nicht viel Unterstützung oder Anleitung erhalten, sagt sie. „SciAps kam tatsächlich vorbei und machte eine Demo für uns, die sehr informativ war“, sagt Rouff. „Als wir das RFA über das Academic Loaner Program ausgeliehen haben, wurden wir in der Verwendung geschult und haben unschätzbare Daten gesammelt. Es hat die Entscheidung gefestigt, Analysegeräte von SciAps zu kaufen.“

„Der Einsatz der RFA wird bei der Durchführung von Analysen vor Ort lebensrettend sein.“

Erweiterung der Feldarbeit mit X-505 und Z-903 LIBS

Im Sommer 2022 werden sie mit ihrem SciAps ein chronisches Problem, oder ob vielleicht eine Störung vorliegt, die diese Werte erhöht hat. „Wir wollen sicherstellen, dass wir die Messungen reproduzieren können, bevor wir mit den nächsten Schritten fortfahren“, sagt Rouff.

Und mit einem SciAps Z-903 LIBS (Laser)-Analysator, der jedes Element von H bis U messen kann, werden sie auch nach Kohlenstoff suchen. „Wir freuen uns, das LIBS zu verwenden, weil ich sehen möchte, was mit dem darin enthaltenen Kohlenstoff vor sich geht.“ auch der Boden. Ich möchte verstehen, wie die Metallgehalte und der Kohlenstoffgehalt zusammenhängen. „Aus unseren Speziationsanalysen wissen wir bereits, dass wir Metalle an viel organisches Material gebunden haben, und daher denke ich, dass es interessant und aufschlussreich sein wird, auch den Kohlenstoff in den Böden zu quantifizieren und zu sehen, wie die Korrelationen aussehen“, sagt Rouff.

In der nächsten Phase der Studie werden sie eine vollständige Analyse der Böden durchführen, um eine Einschätzung der möglichen Mobilität der Schadstoffe zu erhalten. Sie werden auch das Potenzial der kontaminierten Böden untersuchen, in die Luft einzudringen, was sich möglicherweise auf die Aufnahmewege auswirken könnte, wenn die Schadstoffe an kleinere Partikel gebunden sind.

„Wir haben uns die RFA ausgeliehen, wurden im Umgang damit geschult und haben unschätzbare Daten gesammelt. Es hat die Entscheidung gefestigt, Analysegeräte von SciAps zu kaufen.“

Kartierung im Labor und mehr

Yekeh, die Co-Autorin der Studie, und die Studentin, die sie betreut, Kathleen Martin, kartieren derzeit die 110 Proben, die sie in den Parks gesammelt haben, um die Konzentration und Wirksamkeit von einem Gebiet zum anderen zu zeigen. „Ich werde die GIS-Heatmap-Signatur verwenden, um zu sehen, ob sich diese Schadstoffe nur in der Nähe von Spielplätzen oder auch in der Nähe von Fußballfeldern befinden. Mithilfe des GIS kann ich die Schadstoffe in diesem Jahr verfolgen und sie mit dem nächsten Jahr vergleichen. Und dann vergleiche ich die Parks miteinander, um zu sehen, ob dies in allen Parks so ist“, sagt Yekeh.

Die Weitergabe dieser Erkenntnisse an die Öffentlichkeit ist ein Vorteil der Analyse, aber die einfach anzuwendende Instrumentierung führt zu noch mehr. Rouff wird die neu erworbenen Analysegeräte für kleinere Forschungsprojekte im Grundstudium einsetzen, die mit dem gesamten Projekt verbunden sind. „Wir können ein breiteres Spektrum von Studierenden in diese Art öffentlicher oder gemeinschaftsbasierter Forschung einbeziehen. So kann ich Sommerprogramme mit Studenten durchführen, und die Verwendung der RFA wird bei der Durchführung von Analysen vor Ort ein Lebensretter sein“, sagt Rouff.

Rouff hat bereits die XRF-Analyse zu Bodenmodulen in Umwelt- und Geochemiekursen für diejenigen Studenten hinzugefügt, die nicht unbedingt an der Forschung teilnehmen, aber von der unmittelbaren Analyse von Proben im Unterricht profitieren werden. „Wir werden Kursmodule entwickeln und modifizieren, um die RFA einzubeziehen, wo immer wir können“, sagt Rouff.