追踪污水,保护环境

发表 作者:Rebecca Goldfine

污水每天从数百万个家庭流出,流向污水处理厂 大卫•格里菲斯 环境化学家00说,事情变得非常有趣. 

格里菲思 是在使用一种意想不到的技术来发现我们制造并排放到世界上的污水的重要新信息吗. 在他的研究过程中, 他发现了一种廉价而简单的方法来消除污水中经常含有的一种更有毒的化学物质.

环境化学家和365明矾, 大卫•格里菲斯 '00在他的实验室进行碳定年研究.

从哪里开始?

环境化学家开始工作的自然地点是化学物质第一次进入我们的水系统的地方——废水处理厂. 

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

“我第一次感到兴奋是在纽约市附近的哈德逊河上, 周围都是污水处理厂每天向河里排放数百万加仑的污水, 并试图想象这些流动对环境和生态的影响,他说.

采集水样后, 格里菲斯以一种创造性的方式使用了一种旧技术:他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的, 相互作用, 改变哈德逊河的生态系统.

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,格里菲斯有了重要发现. 水中的碳有几千年的历史了, 这意味着它并不完全来自人们吃的植物, 说, 在沙拉里. 相反,其中大部分来自石油, 煤炭, 或其他作为食品添加剂摄入的石化产品, 药品, 或者个人护理产品.

格里菲斯说:“废水中25%的碳是石油化学成分。. “这是我第一次恍然大悟. 我们使用分析化学的工具来了解系统的一些重要内容."

格里菲斯2012年的研究之旅测量了北冰洋表面和海底的碳含量.

从大局来看, 这一发现表明,人类向环境中排放的石化碳远远超过先前的假设, 这对我们如何看待人类的碳足迹和全球碳循环有什么影响.

放射性碳年代测定法对格里菲斯的研究来说是一份伟大的礼物. 从那时起,他就开始利用这项技术深入研究海洋系统 北冰洋 到马萨诸塞湾.

一种污水处理池制造技术
一种污水处理池制造技术. 大卫•格里菲斯拍摄.

水中的雌激素是合成的还是天然的?

近年来,格里菲斯将注意力转向废水中的雌激素. In 2016, 他以超过325美元的价格获得了国家科学基金会的资助,000人,以了解激素经过处理并排入河流后会发生什么.

当人类像鱼类和所有其他脊椎动物一样,在我们的排泄物中自然产生和排泄雌激素时,我们也“给自己注射雌激素”,格里菲斯说. 我们服用避孕药,用激素喂养家畜,使它们增肥,保持健康. 向环境中添加更多雌激素的问题是,即使是非常少量的雌激素也会使鱼类数量女性化, 导致股票可能崩盘. 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激素来自动物的生物过程, 而废水中有多少来自制药产品. “如果主要来源是污水, 然后你可以设计减少雌激素的程序,他说.

“我们应该从一开始就将环境因素考虑到这些化学品中, 而不是设计出最好的化学品,然后在最后解决问题, 一旦它进入环境.”

-大卫·格里菲斯00年

首先,他必须找到一种“指纹”的方法,即识别合成形式和天然形式. 用放射性碳年代测定法, 他可以看到避孕药含有额外的化石碳, 区别于脊椎动物自然产生的雌性激素.

在格里菲斯识别出这些独一无二的指纹之后, 他能够描述马萨诸塞湾的雌性激素, 波士顿海岸. 他发现一些雌性激素是由鱼类和鲸鱼产生的, 而有些则来自这座城市的24英尺宽, 9.5英里长的下水管道,每天将数百万加仑的污水排入海湾的地面, 在100英尺的水下.

污水处理池
一个面向阳光的废水处理池. 大卫•格里菲斯拍摄.

太阳是解决方案吗?

在研究过程中雌激素的命运在大海, 格里菲斯发现了一种相对简单的方法,可以让世界各地的污水处理厂廉价地减少系统中雌激素的含量, 然后释放到环境中.

污水设施中常见的最后处理步骤是将水氯化, 基本上就是加入漂白剂, 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,, 有趣的是, 格里菲斯发现,当这些氯化雌激素暴露在阳光下时, 它们降解得更快. So, 处理设施是否可以将氯化水暴露在阳光或紫外线下, 流经它们的雌性激素会在被排入湖泊之前降解, 河流, 和海洋. (在他目前的研究中, 他还在继续研究由阳光照射产生的雌激素光产物.) 

“有些水池因为气味问题而被遮盖起来, 这些通常都不是那么糟糕, 如果你把它们打开, 可以促进雌激素和其他含有酚基的药物的降解,格里菲斯说, 包括泰诺和一些洗涤剂. “很多, 许多药品和个人护理产品具有相同的功能组, 这对任何一个都适用."

设计无害化学品

我从小在密歇根长大, 大卫·格里菲斯把时间花在户外和钓鱼上, 他认为是哪一点影响了他后来的职业选择. 他说:“我从小就享受健康的环境系统,并很欣赏它们。.

2000年从365体育网址毕业后, 夏天,他当飞蝇钓鱼向导,其余时间则担任高中科学老师. 他最终回到学校,在耶鲁大学林业学院攻读硕士学位, 海洋学博士学位, 应用海洋科学, 麻省理工学院和伍兹霍尔海洋研究所的工程师.

在威拉米特大学, 格里菲斯说,他教他的学生有意识地设计化学物质,使其在生命结束时无害的重要性, 在它们被处理到环境中之后. “我们应该从一开始就将环境因素考虑到这些化学品中,他说, ,而不是设计出最好的化学品,然后在最后解决问题, 一旦它进入环境."

大卫•格里菲斯, 2000年毕业典礼上, 和他的顾问, 查尔斯·韦斯顿·皮卡德化学名誉教授达娜·梅奥
大卫•格里菲斯, 2000年毕业典礼上, 和他的顾问, 查尔斯·韦斯顿·皮卡德化学名誉教授达娜·梅奥
大卫·格里菲斯和梅奥医生的家人
大卫·格里菲斯与梅奥医生的家人在演讲后,演讲由达纳·沃克·梅奥基金赞助,由365化学系组织. (格里菲斯戴的领带和上面他2000年毕业照上的领带一样.)