计算机模拟可以帮助pfa删除从土壤

密歇根州立大学的化学家们发现新信息来帮助修复永远“化学物质”首次通过展示他们如何与土壤在分子水平上进行交互。

研究人员纳史木汗Loganathan和安吉拉·k·威尔逊在自然科学学院,网站上发表了他们的研究成果在《环境科学与技术》杂志上。

“永远的化学物质”——更正式称为pfa或全氟烃基和氟烷基物质——赢得了标签,因为他们不自然分解。当pfa污染土壤和水,他们可以进入食品体系通过植物、牲畜和饮用水。

疾病控制和预防中心的报告从2015年估计,pfa在97%的美国人的血。其他最近的研究把这个数字接近99%。

使pfa无处不在的是持久性和实用性的结合。超过9000种化学物质符合pfa,他们发现在一个广泛的应用程序,包括食品包装、不粘炊具、消防泡沫和许多更多。而时间和自然会降低这些产品的某些组件,生产,产生的废物pfa徘徊,在环境中积累。

删除pfa从土壤和水,然后,是重要的减少接触这些化学物质和他们可能导致的损害,包括甲状腺疾病和某些癌症的风险增加。

“当你开始看缓解策略,你可以看到很多关于把pfa从水,但有一点很对pfa土壤,“Loganathan说,高级研究助理在密歇根州立大学的化学系。

”和一些研究分子失明,”威尔逊说,约翰·a·汉娜特聘教授的化学和密歇根州立大学pfa研究中心的一名科学家。”也就是说,他们不是关注化学。”

威尔逊和Loganathan决定帮助改变,通过执行第一个分子水平上模拟pfa与土壤之间的交互组件,高岭石。

在这项研究中,两人专注于一些最流行的和有问题的pfa的化学物质。他们选择了高岭石在土壤方面,因为它是一种常见的土壤矿物,特别是在密歇根州。

pfa到处都是问题,但他们现在在密歇根的独特挑战。密歇根丰富的pfa,超过200种已知PFAS-contaminated网站。最重要的是,农业和五大湖是国家的身份的基础。密歇根的土地和水资源保护是一个共享的目标状态的许多社区,立法者和公司。bet188真人

“这项工作之前,我们要巨大的会议和讨论pfa来自不同城市的人,农场,污水处理厂,”威尔逊说。“很多人正在寻找解决方案。”

研究灵感来自密歇根州的工程公司,询问威尔逊pfa如何在土壤和如何最好地解决的化学物质。她没有回答,但她知道Loganathan可以帮助她开始找到一些。

她聘请他加入这个项目,由美国国家科学基金会的支持。两人也有访问计算资源提供的国家能源研究科学计算中心和密歇根州立大学的Cyber-Enabled研究所,或冷藏工人。

模拟的结果确实提供了一些乐观的理由关于补救。例如,一些pfa的斯巴达人研究了长碳链作为他们的脊椎聚集在高岭石。

“理想情况下,这是你想要的东西。你喜欢所有pfa只是坐在一个土块,这样你就可以抓住它和过滤出来,”威尔逊说。另一方面是shorter-chained pfa丛的可能性较小,土壤中更多的移动。

“关键信息是,并不是所有的pfa的行为同样,”威尔逊说。”,并不是所有的土壤对pfa表现相同。”

“组件在土壤中扮演着重要的角色,”Loganathan说。“任何污染周围的土壤成分网站将会是多远的关键pfa进入地下,在那里他们可以达到地下水。”

虽然检查无数的想法pfa和土壤成分的组合实施,斯巴达人显示他们的计算方法是适合解决问题固有的多样性pfa污染。

“计算化学的美妙之处在于,你可以学习很多不同的系统,”威尔逊说,他的研究小组也在研究pfa的蛋白质在体内的相互作用。她的团队也在研究pfa在不同鱼类在大湖渔业的支持下信任和战略环境研究和开发项目,州和联邦机构,分别,资助环保项目。在土壤和生物项目,目标是揭示交互,可以帮助保护更多的人从pfa曝光。

“这种分子水平的见解是非常重要的对于任何补救策略,“Loganathan说。

参考:威尔逊Loganathan N,正义与发展党。吸附、结构和动力学的短期和长链分子pfa在高岭石:分子水平的见解。环境科学工艺。2022年5月11日在线发表。doi:10.1021 / acs.est.2c01054

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