Спрос на высокочувствительные датчики химического контроля растет во всем мире. Отрасли все чаще сталкиваются с проблемой утилизации небезопасных отходов производства. Новые коммерческие мобильные платформы мониторинга могут стать частью решения этой проблемы. Партнерство между промышленностью и академическими кругами делает это возможным, продвигая передовые научные разработки в области обнаружения промышленных загрязнителей. Во всем мире насчитывается более 5 миллиардов объектов, загрязненных старыми промышленными отходами. Прежде чем их можно будет повторно использовать, перестраивать или консервировать, их необходимо обнаружить и очистить.
Химические отходы являются частью нашего общества. Идея безотходного производства одновременно и желанна, и недостижима. Технологические системы уязвимы и быстро разрушаются. В результате промышленные отходы, пусть и непреднамеренно, распространяются по Земле, причиняя вред здоровью людей и окружающей среде.
Команда Пеннелл из исследовательского центра Superfund Университета Кентукки в течение последнего десятилетия тесно сотрудничала с компанией Entanglement Technologies в части поиска решений проблемы химических отходов.
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале ACS Omega, описывается система обеспечения качества (QA/КК), разработанная исследовательской группой для повышения уровня технологической готовности мобильных приборов химического мониторинга по мере их появления в продаже.
Для тестов контроля в качестве модели был выбран датчик ароматических летучих органических соединений Entanglement. Прибор AROMA-VOC, который протестировала исследовательская группа, претерпел значительные изменения с тех пор, как Пеннелл впервые встретилась с Миллером для совместной работы в 2016 году в ходе полевого исследования в районе залива Сан-Франциско. Тогда прибор был громоздким и неудобным, а контроль — трудоемким и затратным.
Ароматические углеводороды, самым известным из которых является бензол, это одновременно ценнейшее химическое сырье и опаснейший фактор загрязнения окружающей среды. Ароматические соединения могут вызывать острые и хронические интоксикации людей и животных с поражением ЦНС, кожи, легких и других внутренних органов. При остром воздействии они могут вызывать головные боли, тошноту, головокружение, дезориентацию, тревогу и апатию. Большие дозы приводят к потере сознания и угнетению дыхания. Признаком острого воздействия служит раздражение дыхательных путей. Неврологические признаки хронического воздействия могут включать депрессию, неустойчивость настроения, изменение личности и падение интеллекта.
Признакам хронического отравления могут служить сухая, раздраженная и потрескавшаяся кожа и дерматит. Вещества данной группы обладают гепатотоксичностью, в особенности хлорированные соединения. Бензол является известным канцерогеном, способным вызывать любой тип лейкемии, но чаще всего острую нелимфоцитарную лейкемию. Он может также вызывать апластическую анемию и реверсивную панцитопению. При контроле содержания ароматики в воздухе важна идентификация ничтожных доз соединений. Так, предельно допустимая концентрация (ПДК) бензола в рабочей зоне промышленного предприятия — 5 мг на 1 м3. ПДК бензола в питьевой воде — 0,5 мг на 1 дм3.
В результате проведенной модернизации ученым и производственникам удалось создать мобильную версию прибора, которая теперь легко помещается на заднее сиденье легкового автомобиля. При необходимости определить даже минимальное присутствие ароматических углеводородов контролирующая группа может оперативно выехать на производственную площадку, склад, место автомобильной или железнодорожной аварии или старый могильник химикатов при подозрении их утечки.
Благодаря инновациям компания Entanglement Technologies переживает впечатляющий рост. Новая мобильная технология используется десятками организаций в Соединенных Штатах, включая федеральные и местные регулирующие органы, проводящие мониторинг качества воздуха. Оборудование приобретают университеты (Стэнфорд, Бэйлор, Университет штата Колорадо). Приборы AROMA-VOC оценили за рубежом — в Канаде, Нидерландах и Южной Корее.
С 2021 года, когда Entanglement Technologies разработала самый чувствительный анализатор для измерения критического содержания в окружающей среде токсичного оксида этилена (CH2-O-CH2), компания расширила свои производственные площади и персонал. Партнерство между командами Пеннелл и Entanglement показывает, насколько важно сотрудничество в области исследований для мировой экономики, способствующее устойчивому росту и инновациям во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства.
