Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Naukowcy z PAN mają pomysł na usuwanie trucizn z wody i powietrza

Recommended Posts

Naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej PAN pracujący pod kierunkiem prof. Juana Carlosa Colmenaresa zaproponowali zastosowanie stabilnego chemicznie i nisko toksycznego związku – dwutlenku tytanu (TiO2 P-25) – i połączenie go ze związkami węgla w celu skutecznej detoksykacji różnych związków w powietrzu i wodzie.

TiO2 działa jako fotokatalizator, który może degradować szeroką gamę zanieczyszczeń chemicznych, w tym związki organiczne, a nawet drobnoustroje, pod wpływem światła UV pochodzącego ze Słońca. Ponadto jego synteza jest opłacalna ekonomicznie, a sam materiał nie ulega degradacji pod wpływem czynników atmosferycznych czy światła.

Badacze dodatkowo zmodyfikowali nanocząstki TiO2, zwijając je w rulon za pomocą ultradźwięków, otrzymując nanometrowe rolki. Dzięki takiemu zabiegowi materiał lepiej rozkłada szkodliwe substancje chemiczne. Taki materiał staje się także skutecznym sorbentem, który jest w stanie wyłapywać molekuły pomiędzy poszczególnymi warstwami nanorolek. Oprócz modyfikacji powierzchni, dwutlenek tytanu przekształcono chemicznie w tytanian, dzięki czemu zyskał on na właściwościach fotokatalitycznych.

Rozwój nanotechnologii sprawił, że ich zastosowanie nie jest już tylko teorią. Nanomateriały coraz częściej stosowane są w praktyce i powoli wkraczają do zastosowań przemysłowych. W naszej pracy postawiliśmy na wytworzenie kompozytu, który łączy unikalne właściwości cienkiego dwuwymiarowego nanomateriału – zredukowanego tlenku grafitu (rGO) – z wysoką fotoreaktywnością nanorurek tlenku tytanu. Takie połączenie pozwoliło na uzyskanie pożądanych właściwości fizykochemicznych, a także uzyskanie właściwości sorpcyjnych. Nasz kompozyt wykazuje wysoką skuteczność unieszkodliwiania toksycznych związków chemicznych, wliczając w to nawet środki bojowe tj. gaz musztardowy. Wykazaliśmy, że materiał ten jest wysoce skuteczny w usuwaniu zanieczyszczeń środowiskowych, w szczególności w neutralizacji związków organicznych, a także może być wykorzystany jako katalizator do zastosowania w przetwarzaniu biomasy – zauważa pierwszy autor pracy, dr Dimitrios A. Giannakoudakis.

Wytworzony przez badaczy kompozyt na bazie zredukowanego tlenku grafitu oraz tytanianu jest o wiele skuteczniejszy w zakresie światła UV od fotokatalizatora TiO2 oraz dobrze znanych materiałów węglowych tj. rGO. Dzięki modyfikacji kompozyt jest w stanie degradować zanieczyszczenia także w świetle widzialnym. To sprawia, że działa on uniwersalnie w oczyszczaniu powietrza i wody z różnych szkodliwych chemikaliów pod wpływem zwykłego światła słonecznego. W pracy autorzy zaprezentowali nowoczesne podejście do syntezy nanokompozytu przedstawiając nie tylko degradację toksycznych substancji do mniej szkodliwych związków, ale także możliwość wyłapywania produktów degradacji dzięki dużej, aktywnej powierzchni kompozytu. Praca została opublikowana w Chemical Engineering Journal.

Uważamy, że obróbka wstępna ultradźwiękami przed obróbką hydrotermalną ma kluczowe znaczenie dla powstania naszego nanokompozytu, składającego się ze zwiniętych nanorurek z tytanianu połączonych z równomiernie rozproszonym rGO, podczas gdy samo mieszanie magnetyczne daje w efekcie o wiele słabszy fotokatalizator. Wyższość naszego nanokompozytu nad wzorcowym fotokatalizatorem TiO2 P25 wynika z jego szczególnej struktury i jest związana z dużą ilością powierzchniowych grup funkcyjnych, które działają jako centra katalityczne. Kompozyt ma także ogromną porowatość przez co jest to doskonały materiał do oczyszczania środowiska pod wpływem promieniowania słonecznego – mówi profesor Colmenares.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      W niektórych miejscach Europy poziom radioaktywnego cezu w mięsie dzików jest tak wysoki, że ich mięsa nie wolno przeznaczać do konsumpcji dla człowieka. Co gorsza, ten wysoki poziom utrzymuje się od 30 lat, mimo że z zarówno nasza wiedza na temat cezu oraz badania innych zwierząt leśnych wskazują, że powinien on spadać. Problem znany jest jako paradoks dzika i został on szczegółowo opisany przez naukowców z Uniwersytetu Leibniza w Hanowerze i Uniwersytetu Technicznego w Wiedniu.
      Uczeni przyjrzeli się dzikom żyjącym w Bawarii. Poziom cezu w ich mięsie wynosi od 370 do 15 000 Bq/kg (bekereli na kilogram). Przepisy dopuszczają poziom radioaktywności rzędu 600 Bq/kg, zatem normy w mięsie dzików są przekroczone nawet 25-krotnie. Badacze porównali stosunek izotopów cezu 135 i 137 w mięsie dzików z Bawarii i stwierdzili, że za zanieczyszczenie odpowiedzialne są z w znacznej mierze... testy broni jądrowej. To zaskakujące stwierdzenie, gdyż dotychczas sądzono, iż głównym źródłem zanieczyszczeń jest opad radioaktywny pochodzący z Czernobyla. Tymczasem okazało się, że to testy sprzed 60 lat odpowiadają za od 10 do 68 procent radioaktywności mięsa przekraczającego normy, a w niektórych przypadkach to sam opad z testów broni jądrowej wystarczył, by normy zostały przekroczone. W sumie aż 25% zbadanych próbek mięsa zawierało tak dużo radioaktywnego cezu pochodzącego z prób broni jądrowej, że normy w nich byłyby przekroczone nawet wówczas, gdyby nie doszło do katastrofy w Czarnobylu.
      Po wypadku w Czarnobylu poziom zanieczyszczenia gleby w Bawarii znacząco wzrósł, a zanieczyszczenie mięsa dzików nawet o 2 rzędy wielkości przekraczało normy. Mięso innych dzikich zwierząt, jak jeleni, również było zanieczyszczone, ale u nich poziom radioaktywności znacząco spada. U dzików tak szybkiego spadku nie zauważono, co więcej, był on wolniejszy niż tempo półrozpadu cezu.
      Zdaniem naukowców poziom radioaktywnego cezu w mięsie dzików nie spada, gdyż zwierzęta te ryją w ziemi i żywią się m.in. podziemnymi grzybami, które w odpowiednich warunkach mogą akumulować cez. Cez – zarówno ten z testów broni jądrowej, jak i z katastrofy w Czernobylu – wciąż trafia z gleby do pożywienia dzików.
      Również w Polsce mięso dzikich zwierząt zanieczyszczone jest pierwiastkami radioaktywnymi. W naszym kraju regionem o szczególnie dużym poziomie zanieczyszczeń jest region Opola. Po raz pierwszy udowodniliśmy, że rejonie tym, w którym występuje najwyższy poziom promieniowania gamma w Polsce, aktywność cezu-137 w tkance mięśniowej wszystkich trzech badanych gatunków rośnie w czasie, piszą autorzy badań przeprowadzonych w 2022 roku. Badane przez nich gatunki to dzik, sarna europejska i jeleń szlachetny.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Pierwsze ogólnoświatowe badania zanieczyszczeń pyłem zawieszonym PM2.5 wykazało, że jedynie na 0,18% powierzchni Ziemi stężenie pyłu zawsze jest niższe niż określona przez WHO granica bezpieczeństwa. A czystym powietrzem oddycha zwykle tylko 0,001% ludzkości.
      Autorzy badań, naukowcy z kanadyjskiego Monash University zauważyli również, że o ile w ciągu dwóch pierwszych dekad XXI wieku stężenie PM2.5 w powietrzu nad Europą i Ameryką Północną zmniejszyło się, to wzrosło nad Azją Południową, Australią, Nową Zelandią, Ameryką Południową i Karaibami. Średnio globalnie normy PM2.5 są przekroczone przez 70% roku.
      Za pomocą metod maszynowego uczenia zintegrowaliśmy wiele danych meteorologicznych i geologicznych, by ocenić dzienną koncentrację PM2.5 na obszarach o wymiarach 10x10 kilometrów obejmujących całą planetę. Braliśmy pod uwagę lata 2000-2019 i skupiliśmy się na miejscach, gdzie poziom PM2.5 przekraczał 15 µg/m3, czyli poziom bezpieczeństwa określony przez WHO. Trzeba dodać, że poziom ten budzi kontrowersje, mówi główny autor badań Yuming Guo.
      Naukowcy zauważyli też, że globalna ilość PM2.5 nieco spadła w badanym okresie. Do roku 2019 koncentracja pyłów powyżej 15 µg/m3 utrzymywała się przez ponad 70% dni w roku, ale na południu i wschodzie Azji było to ponad 90% dni.
      Średnia globalna koncentracja w latach 2000–2019 wynosiła w skali globu 32,8 µg/m3. Najwyższa była zaś w na wschodzie (50,0 µg/m3) i południu (37,2 µg/m3) Azji. Na trzecim miejscu znajdowała się północna Afryka ze średnim stężeniem 30,1 µg/m3. Najniższe średnie roczne stężenia zanotowano zaś w Australii i Nowej Zelandii (8,5 µg/m3), Oceanii (12,6 µg/m3) oraz Ameryce Południowej (15,6 µg/m3).

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Szeroko wykorzystywany w elektronice czy biomolekułach tlenek grafenu może pośrednio wpływać na mikrobiom jelit, ostrzegają naukowcy z Karolinska Institutet. Przeprowadzone przez nich badania na danio pręgowanym wykazały, że nawet niewielka ilość tego nanomateriału powoduje zmiany w pracy układu odpornościowego.
      To pokazuje, że musimy brać pod uwagę, w jaki sposób nanomateriały wpływają na układ odpornościowy. Uzyskane przez nas wyniki są istotne dla zidentyfikowania potencjalnego negatywnego wpływu nanomateriałów mówi profesor Bengt Fadeel z Instytutu Medycyny Środowiskowej Karolinska Institutet.
      Nanomateriały bazujące na grafenie są coraz szerzej używane, dlatego też naukowcy chcą zrozumieć, jakie mogą mieć one skutki dla naszego zdrowia i środowiska naturalnego. Szwedzcy uczeni przyjrzeli się tlenkowi grafenu, który – w przeciwieństwie do grafenu – jest rozpuszczalny w wodzie i coraz częściej myśli się o jego zastosowaniu w medycynie, np. jako nośnika dostarczającego leki.
      Naukowcy wystawili danio pręgowane na kontakt z rozpuszczonym w wodzie tlenkiem grafenu. Podczas badań wykorzystali zarówno normalne ryby, jak i genetycznie zmodyfikowane, które nie posiadały w jelitach AhR (aryl hydrocarbon receptor – receptor węglowodorów aromatycznych). To receptor metabolitów endogennych i bakteryjnych.
      Wykazaliśmy, że skład mikrobiomu jelit uległ zmianie pod wpływem wystawienia ryb na działanie tlenku grafenu, nawet w niskiej dawce, oraz że AhR również wpłynęło na mikrobiom, poinformowała główna autorka badań, Guutao Peng.
      Badacze wykorzystali też larwy ryb, którym brak naturalnego mikrobiomu. To pozwoliło im na zbadanie kwasu masłowego, który jest wydzielany przez pewne bakterie jelitowe. Wiadomo, że kwas masłowy wiąże się z AhR. Okazało się, że połączenie tlenku grafenu i kwasu masłowego doprowadziło do pojawienia się u zwierząt reakcji typowej dla zakażenia pasożytem. Sądzimy, że mikrobiom jelit reaguje na pojawienie się tlenku grafenu w podobny sposób, jak na pojawienie się pasożyta, wyjaśnia Peng.
      Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach Nature Nanotechnology.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Od ponad 20 lat wiadomo, że lekarstwa, które zażywamy, w końcu trafiają do rzek. Tam mogą szkodzić ekosystemowi i przyczyniać się do wzrostu antybiotykooporności. Jednak dotychczas większość badań nad zanieczyszczeniami lekami było wykonywanych w Europie, Ameryce Północnej i Chinach.
      Ponadto obejmowały one bardzo niewielki zestaw środków chemicznych. Jakby tego było mało, ich autorzy posługiwali się różnymi metodami pobierania i analizy próbek, przez co trudno było porównywać różne badania. Brak było szerszego obrazu zanieczyszczeń cieków wodnych przez lekarstwa zażywane przez ludzi.
      W PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences USA) ukazał się właśnie artykuł, który opisuje wyniki szeroko zakrojonych badań nad zanieczyszczeniem rzek przez lekarstwa. Wzięło w nich udział 127 naukowców, którzy przeanalizowali wodę z 258 rzek ze 104 krajów pod kątem występowania w nich 61 różnych środków chemicznych. W ten sposób powstał farmaceutyczny odcisk palca pół miliarda ludzi ze wszystkich kontynentów, mówi główny autor badań, John L. Wilkinson z University of York.
      Okazuje się, że największa koncentracja aktywnych składników farmaceutycznych (API) występuje w rzekach Afryki subsaharyjskiej, południa Azji oraz Ameryki Południowej. Najbardziej zanieczyszczone miejsca znajdowały się w krajach o niskich i średnich dochodach i były powiązane z obszarami o słabej infrastrukturze oczyszczania wody i odpadów oraz produkcją farmaceutyczną. Najczęściej wykrywanym API były karbamazepina, metformina i kofeina, które wykryliśmy w ponad połowie monitorowanych miejsc. w 25,7% miejsc stężenie co najmniej jednego API było wyższa niż uznawane dla bezpieczne dla organizmów wodnych lub też przekraczały poziom, poza którym może pojawiać się antybiotykooporność. Z naszych badań wynika zatem, że zanieczyszczenie rzek lekarstwami stanowi globalne zagrożenie dla ludzkiego zdrowia oraz środowiska naturalnego, czytamy na łamach PNAS.
      API trafiają do środowiska w trakcie produkcji leków, wskutek ich zażywania oraz podczas wyrzucania lekarstw niewykorzystanych i ich opakowań.
      Z wyjątkiem Islandii (gdzie próbki pobrano z 17 miejsc) oraz rzeki w pobliżu wsi Indian Yanomami w Wenezueli (3 miejsca pobierania próbek) w każdym innym miejscu na świecie w wodzie wykryto co najmniej 1 API. Największe średnie stężenie API zaobserwowano w Lahore w Pakistanie, gdzie wynosiło ono 70,8 µg/L. Równie zła sytuacja panuje w boliwijskim LA Paz (68,9 µg/L) i Addis Abebie (51,3 µg/L) w Etiopii. Najbardziej zanieczyszczone farmaceutykami miejsce znajdowało się na Rio Seke (La Paz, Boliwia), gdzie stężenie API sięgnęło 297 µg/L. Tak wysoki poziom zanieczyszczeń powiązano z odprowadzaniem do rzeki nieoczyszczonych ścieków oraz wyrzucaniem śmieci na jej brzegach.
      Najwięcej wysoko zanieczyszczonych próbek pobrano w Afryce i Azji. W Ameryce Północnej najbardziej zanieczyszczone próbki pochodziły z San Jose (średnio 25,8 µg/L, maksimum 63,1 µg/L) w Kostaryce. W Europie największe stężenie API (średnio 17,1 µg/L, maksimum 59,5 µg/L) zidentyfikowano w cieku wodnym w Madrycie. Natomiast w całej Oceanii najbardziej zanieczyszczony był ciek wodny w australijskiej Adelajdzie, gdzie średnie stężenie API wynosiło 0,577 µg/L, a stężenie maksymalne to 0,75 µg/L.
      W Polsce próbki pobrano w 6 miejscach w Suwałkach. Stwierdzono, że średnie stężenie API wynosi 0,35 µg/L.
      Dużą koncentrację API w rzekach i innych ciekach wodnych powiązano z produkcją farmaceutyków, odprowadzaniem źle oczyszczonych lub nieoczyszczonych ścieków, wyrzucaniem śmieci do rzek i w ich pobliże oraz ze szczególnie suchym klimatem. Najmniejsza koncentracja występowała zaś tam, gdzie ludzie mieli ograniczony wpływ na rzeki, używanych było niewiele współczesnych leków oraz tam, gdzie znajdowały się zaawansowane systemy oczyszczania lub rzeki niosły dużo wody.
      Badacze znaleźli 53 z poszukiwanych 61 API. Aż 4 zidentyfikowano w Antarktyce, 21 w Oceanii, 35 w Ameryce Południowej, 39 w Ameryce Północnej, 41 w Afryce i 48 w Azji. A 4 środki znaleziono na wszystkich kontynentach. Te, które zidentyfikowano na wszystkich kontynentach to środki związane ze stylem życia lub lekami bez recepty. Były to kofeina, nikotyna, paracetamol i kotynina. Kolejnych 14 API znaleziono wszędzie z wyjątkiem Antarktyki. Autorzy badań sądzą, że nigdzie nie znaleźli 8 z poszukiwanych API, gdyż niektóre z nich są bardzo niestabilne w środowisku wodnym, a jeszcze inne bardzo szybko przenikają z wody do osadów dennych.
      Musimy pamiętać, że aktywne składniki farmaceutyczne (API) są tworzone pod kątem wywierania konkretnego wpływu na nasz organizm. Dlatego ich niekontrolowany wpływ na środowisko i na nasze organizmy musi budzić obawy. wiemy, że API szkodzą organizmom wodnym i działają selektywnie na mikroorganizmy, mogąc przyczyniać się do rozpowszechniania się antybiotykooporności.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ekotoksykolog Heahter Leslie i chemik Maria Lamoree z Vrije Universiteit Amsterdam wraz z zespołem jako pierwsi wykazali, że plastik, którym zanieczyściliśmy środowisko naturalne, trafił już do ludzkiej krwi. Wyniki ich badań, prowadzonych w ramach projektu Immunoplast, zostały opublikowane na łamach pisma Environment International.
      Grupa naukowców z Amsterdamu opracowała metodę pozwalającą na odnalezienie plastiku we krwi człowieka. Do badań zaangażowano 22 anonimowych dawców, a ich krew sprawdzono pod kątem obecności pięciu różnych polimerów, wchodzących w skład tworzyw sztucznych.
      Polimery znaleziono u 3/4 badanych. Tym samym po raz pierwszy udowodniono, że obecny w środowisku mikroplastik przenika na naszej krwi. Wcześniej wiedzieliśmy tylko, że istnieje taka możliwość, gdyż wskazywały na nią eksperymenty laboratoryjne. Tym razem mamy dowód, że nasz organizm absorbuje plastik podczas codziennego życia, a tworzywa sztuczne trafiają do krwi.
      Średnia koncentracja plastiku we krwi wszystkich 22 badanych wynosiła 1,6 mikrograma na mililitr. To mniej więcej łyżeczka plastiku na 1000 litrów wody.
      Najczęściej występującym we krwi rodzajem plastiku były poli(tereftalan etylenu) – czyli PET, z którego wytwarza się plastikowe butelki na wodę i napoje – polietylen, popularne tworzywo do produkcji m.in. plastikowych woreczków, tzw. zrywek rozpowszechnionych w handlu spożywczym oraz polistyren, z którego powstaje styropian, szczoteczki do zębów czy zabawki. We krwi badanych znaleziono też poli(metakrylan metylu), PMMA, główny składnik szkła akrylowego. Naukowcy odkryli też polipropylen, jednak jego koncentracja we krwi była zbyt mała, by dokonać precyzyjnych pomiarów.
      Dzięki badaniom Leslie i Lamoree uczeni będą mogli pójść dalej. Teraz kolejne zespoły naukowe będą mogły poszukać odpowiedzi na pytania o to, jak bardzo nasze ciała są zanieczyszczone plastikiem, na ile łatwo mikroplastik może przenikać z krwi do różnych tkanek ludzkiego organizmu oraz czy niesie to ze sobą zagrożenie dla zdrowia, a jeśli tak, to jakie są to zagrożenia.
      Obecne prace badawcze zostały sfinansowane przez niedochodową organizację Common Seas oraz założone przez holenderskie Ministerstwo Zdrowia i Holenderską Organizację Badań Naukowych konsorcjum ZonMw zajmujące się badaniem kwestii zdrowia publicznego.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...