跟踪污水以保护环境

发表由Rebecca Goldfine.

每天,污水离开数以百万计的家庭,流向污水处理厂——也就是那里大卫格里菲斯00年,一位环境化学家说,事情变得非常有趣。

格里菲思正在使用意想不到的技术来了解我们创建的污水的重要新信息,并将其送回世界。在追求他的研究的过程中,他确定了一种廉价且简单的方法,消除了污水较大的污水。

环境化学家和Bowdoin Alum,David Griffith'00在他的实验室进行碳化研究。

从哪里开始?

环境化学家开始他或她的工作的自然场所是化学品首先进入我们的水系统 - 在废水处理厂的观点。

格里菲斯说,正是在哈德逊河地区,当他还是耶鲁大学的一名研究生时,他第一次“对污水感到兴奋”。如今,他是俄勒冈州威拉米特大学的化学助理教授。

“我第一次在纽约市附近的哈德逊河兴奋地兴奋,周围环绕着所有这些废水处理厂,每天都在河流中排放到河流中,并试图想象这些流动的环境和生态后果,“ 他说。

在收集了水样之后,格里菲斯以一种创造性的方式使用了一种古老的技术:他使用放射性碳年代测定法来分析废水中溶解的有机碳,并观察碳是如何进入,与之相互作用,并改变哈德逊河的生态系统的。

废水中的放射性碳是旧的还是新的?

利用放射性碳年代测定法,格里菲斯有了一个重要的发现。水中的碳有几千年的历史,这意味着它并不全来自人们吃的植物,比如沙拉。它们中的大部分是从石油、煤炭或作为食品添加剂、药品或个人护理产品摄入的其他石化产品中提取的。

格里菲斯说:“废水中25%的碳来源于石油化学成分。这是我第一次感到惊讶的时刻。我们利用分析化学的工具来了解这个系统的一些重要信息。”

Griffith 2012年2012年北冰洋碳水含量的碳水层和海底。

从总体上看,这一发现表明,人类向环境中排放的石化碳比之前设想的要多得多,这将影响我们如何看待人类的碳足迹和全球碳循环。

放射性碳年代测定法对格里菲斯的研究是一份很好的礼物。从那以后,他就利用这项技术来收集对水生系统的见解北冰洋到马萨诸塞湾。

一种污水处理池制造技术
废水处理池。大卫·格里菲斯拍摄。

水合成或自然是雌激素吗?

近年来,格里菲斯在废水中对雌激素引起了我的注意。2016年,他收到了一个超过325,000美元的国家科学基金会补助金,了解荷尔蒙后发生的事情发生在河流中。

格里菲斯说,当人类像鱼类和其他脊椎动物一样,在排泄物中自然地产生和排泄雌激素时,我们也“给自己注射雌激素”。我们服用避孕药,喂牲畜荷尔蒙,让它们长得膘肥体壮,保持健康。向环境中添加更多雌性激素的问题是,即使是非常少量的雌性激素也会使鱼类种群雌性化,从而可能导致鱼类种群的崩溃。某些形式的雌激素也会伤害鸟类、两栖动物和哺乳动物。

格里菲斯最初打算确定水体中有多少雌性激素来自动物的生物过程,又有多少来自废水中的制药产品。他说:“如果主要来源是污水,那么你就可以设计降低雌激素的程序。”

“我们应该能够从一开始就将环境考虑设计为这些化学品,而不是设计最佳化学品,然后在最终确定问题,一旦在环境中出现。”

节日格里菲斯的00

首先,他必须找到一种“指纹识别”的方法,即识别合成形式和自然形式。通过使用放射性碳年代测定法,他可以看到避孕药含有更多的古老的化石碳,将它们与脊椎动物自然产生的雌激素区分开来。

格里菲斯发现了这些独特的指纹之后,他能够在马萨诸塞湾偏离波士顿海岸的雌激素。他发现一些雌激素是通过鱼和鲸产生的,而一些雌激素来自这座城市的24英尺,9.5英里长的下水道管 - 每天都会在湾的湾的地板上空,每天都在100岁以下水的脚。

废水池
一个露天的污水处理池。大卫·格里菲斯拍摄。

太阳是解决方案吗?

在研究海洋中雌激素的命运过程中,格里菲斯发现了一种相对简单的方法,可以在世界各地的污水处理厂将雌激素释放到环境中之前,廉价地减少它们系统中雌激素的含量。

废水处理设施的一个常见的最终处理步骤是氯化水,基本上就是添加漂白剂,以杀死残留的病原体。不幸的是,这种漂白过程将雌激素转化为一种更容易在动物组织中积累的新形式。

然而,在一个有趣的转折中,格里菲斯发现,当这些含氯的雌激素暴露在阳光下时,它们降解得更快。所以,如果处理设施能将含氯水暴露在阳光或紫外线下,更多的雌激素就会在流入湖泊、河流和海洋之前降解。(在他目前的研究中,他正在继续研究阳光照射下产生的雌激素光敏产物。)

“一些盆地因异味问题而掩盖,这通常不是那么糟糕,所以如果你打开它们,你可以鼓励雌激素和任何其他药物的任何其他药物,”格里菲斯说,“包括像泰诺和一些洗涤剂等产品。“很多很多药品和个人护理产品都有相同的功能组,所以这对任何一种都有效。”

设计无害化学品

大卫·格里菲斯(David Griffith)在密歇根州长大,从小就喜欢户外运动和钓鱼,他认为这影响了他后来的职业选择。他说:“我是在健康的环境中长大的,我很欣赏它们。”

从2000年毕业于Bowdoin后,他在夏天和一年中的一名高中科学老师担任了一支飞钓指南。他最终回到学校追求了耶鲁林业学院的硕士学位,以及海洋学,应用海洋科学和工程在马萨诸塞州理工学院和伍兹洞海洋学研究所的博士学位。

在Willamette University,Griffith表示,他向学生教有意设计化学品的重要性,使他们在环境中处于生命结束时使其无害。“我们应该能够从一开始就把环境考虑设计为这些化学品,”他说,“而不是设计最好的化学品,然后在最后确定问题,一旦它在环境中都会出现。”

David Griffith,在他的2000年毕业,他的顾问Charles Weston Pickard Chemistus Dana Mayo教授
David Griffith,在他的2000年毕业,他的顾问Charles Weston Pickard Chemistus Dana Mayo教授
大卫·格里菲斯和梅奥医生的家人
大卫·格里菲斯与梅奥博士的家人在一次由达娜·沃克·梅奥基金赞助并由鲍登化学部门组织的演讲后。(格里菲斯系的领带和上面2000年毕业照上的一样。)