Các nhà nghiên cứu của NJIT tuyên bố rằng họ đã phát triển “một trong những phương pháp nhanh nhất và nhạy nhất từ trước đến nay” để phát hiện PFAS (hoá chất vĩnh cửu).
Các chất per- và poly-fluoroalkyl (PFAS) là những hợp chất do con người tạo ra có thể mất hàng nghìn năm để phân hủy. Chúng có thể được tìm thấy trong nhiều vật dụng hàng ngày bao gồm bao bì thực phẩm chống dầu mỡ và quần áo chống thấm nước.
Theo các nhà khoa học, PFAS đã xâm nhập vào “gần một nửa nguồn cung cấp nước máy của Hoa Kỳ”, gây ra những lo ngại đáng kể về an toàn thực phẩm.
Nghiên cứu mới được giới thiệu trên Tạp chí Vật liệu nguy hiểm của Elsevier và cho phép các nhà hóa học chứng minh phương pháp mới trong phòng thí nghiệm để phát hiện dấu vết của PFAS theo “một trong những phương pháp nhanh nhất và nhạy nhất từ trước đến nay”.
Các nhà nghiên cứu tuyên bố rằng phương pháp của họ có thể “tăng tốc đáng kể những nỗ lực nghiên cứu và giải quyết tình trạng tích tụ sinh học của PFAS trong môi trường”.
Nghiên cứu đã huy động được hơn 2 tỷ đô la tiền tài trợ của EPA từ Luật Cơ sở hạ tầng Lưỡng đảng của Tổng thống Biden cho các tiểu bang để tiến hành xét nghiệm chất lượng nước và xử lý các chất gây ô nhiễm mới nổi.
Hao Chen, Tác giả liên hệ của nghiên cứu và Giáo sư Hóa học tại NJIT, cho biết: “Có hàng ngàn loài PFAS khác nhau, nhưng chúng ta vẫn chưa hiểu được mức độ phân bố của chúng trong môi trường của chúng ta vì các phương pháp thử nghiệm hiện tại rất tốn kém và mất thời gian, trong một số trường hợp mất nhiều giờ để chuẩn bị và phân tích mẫu”.
“Nghiên cứu của chúng tôi chứng minh một phương pháp nhanh hơn, nhạy hơn và linh hoạt hơn nhiều, có thể theo dõi tình trạng ô nhiễm nước uống, đất và sản phẩm tiêu dùng chỉ trong vài phút.”
Các nhà hóa học đã chia sẻ rằng phương pháp thử nghiệm mới của họ bao gồm một kỹ thuật ion hóa để phân tích thành phần phân tử của vật liệu mẫu được gọi là phổ khối phun giấy (PS-MS) và khẳng định nó nhạy hơn 10-100 lần so với kỹ thuật tiêu chuẩn hiện tại để thử nghiệm PFAS, sắc ký lỏng/phổ khối.
“PFAS có thể được ion hóa và phát hiện nhanh chóng bằng máy quang phổ khối có độ phân giải cao, cho phép quan sát rõ ràng từng loài PFAS hiện diện và mức độ ô nhiễm xuống đến mức phần nghìn tỷ (ppt). Đối với các ma trận phức tạp hơn như đất, chúng tôi đã áp dụng một phương pháp liên quan gọi là phổ khối phun giấy khử muối (DPS-MS) để rửa trôi các loại muối thường ức chế tín hiệu ion của PFAS. Chúng cải thiện đáng kể khả năng phát hiện các hợp chất này của chúng tôi”, Chen nói tiếp.
“Giới hạn phát hiện PFAS của chúng tôi là khoảng 1ppt. Để dễ hình dung, lượng này được ví như một giọt nước trong 20 hồ bơi cỡ Olympic”, Md Tanim-Al Hassan, tác giả đầu tiên của bài báo và là nghiên cứu sinh tiến sĩ hóa học tại NJIT, cho biết thêm.
Trong suốt các thử nghiệm của mình, nhóm các nhà khoa học đã có thể phát hiện PFAS trong “một phút hoặc ít hơn” bằng cách phân tích trực tiếp các mảnh vật liệu đóng gói thực phẩm khác nhau, bao gồm giấy gói bỏng ngô dùng trong lò vi sóng, hộp mì ăn liền, bao bì khoai tây chiên và bánh mì kẹp thịt từ hai chuỗi nhà hàng thức ăn nhanh đa quốc gia.
Kết quả nghiên cứu cho thấy dấu vết của 11 phân tử PFAS khác nhau — bao gồm các loại phổ biến có liên quan đến việc tăng nguy cơ ung thư và ức chế hệ thống miễn dịch, chẳng hạn như PFOA (axit perfluorooctanoic) và PFOS (axit perfluorooctanesulfonic).
Trong khi đó, khi phân tích nước, nhóm nghiên cứu đã phát hiện dấu vết PFOA trong các mẫu nước máy địa phương trong vòng chưa đầy hai phút, trong khi không tìm thấy dấu vết PFAS trong các mẫu lấy từ nước máy đã lọc của trường đại học.
“EPA đã đề xuất thiết lập mức độ ô nhiễm tối đa (MCL) cho sáu PFAS trong nước uống trên toàn quốc, và PFOA và PFOS nằm trong số đó. Phương pháp phân tích này có thể tạo điều kiện cho việc sàng lọc chuyên sâu hơn đối với PFAS độc hại có thể cần thiết theo đề xuất như vậy để bảo vệ sự an toàn của nguồn cung cấp nước của chúng ta”, Mengyan Li, Đồng tác giả nghiên cứu và Phó giáo sư khoa học môi trường của NJIT cho biết.
Đi sâu hơn nữa, nhóm nghiên cứu đã sử dụng DPS-MS để xác định hai loài PFAS từ 40mg đất trong vòng chưa đầy ba phút.
Hiện nay, phương pháp phát hiện nhanh của các nhà nghiên cứu đang được thử nghiệm để sử dụng cùng với các kỹ thuật tiên tiến nhằm khắc phục PFAS đang được phát triển tại Trung tâm BioSMART của NJIT.
“Điều đáng chú ý là trong phòng thí nghiệm của chúng tôi, chúng tôi đã có thể kết hợp phương pháp phân tích này với một chất xúc tác phân hủy mới, có thể phân hủy 98,7 phần trăm PFAS trong các mẫu nước uống trong vòng ba giờ. Công trình này có thể có tác động trên phạm vi toàn quốc, nhưng tác động tức thời sẽ được cảm nhận ở khu vực Đông Bắc. Khoảng 10 phần trăm trong số 9,2 triệu người dân New Jersian có nồng độ axit perfluorooctanoic cao trong nước uống của họ so với mức trung bình toàn quốc là 1,9 phần trăm”, Wunmi Sadik, đồng tác giả nghiên cứu và là chủ tịch Khoa Hóa học và Khoa học Môi trường của NJIT cho biết.
Nhìn về tương lai, Chen chia sẻ rằng họ tin rằng tiến bộ này “cũng có thể có tác động nhanh chóng đến việc giám sát các sản phẩm tiêu dùng, từ mỹ phẩm và thuốc đến thực phẩm tươi sống và chế biến”. Cùng với đó, nhóm nghiên cứu có kế hoạch chứng minh khả năng giám sát không khí của phương pháp này.
“Trong tương lai gần, điều này có thể cực kỳ hữu ích để đảm bảo an toàn cho các sản phẩm thực phẩm… ví dụ, nó có thể cho phép theo dõi hiệu quả hơn các sản phẩm nông nghiệp về tình trạng ô nhiễm PFAS. Phương pháp của chúng tôi cũng có thể thúc đẩy nghiên cứu về PFAS trong không khí theo cách tương tự như những gì chúng tôi đã chứng minh trong nghiên cứu này, điều này sẽ giúp chúng tôi giải quyết vấn đề môi trường phổ biến này”, Chen kết luận.
