Honnan jön az olajfolt?

A Mexikói-öbölben megsérült olajkútból szivárgó nyersolaj 2010 májusában.
Fotó: inhabitat.com

Mindez az Eötvös Loránd Tudományegyetem egyik laboratóriumának kutatásából derült ki. A fiatal magyar kutatók tényfeltáró analitikája, amelyet kémiai ujjlenyomat-vizsgálatként is emlegetnek, valós megoldást jelenthet a környezetszennyezések felderítésére.

Az iparosodás és a motorizáció térhódítása együtt jár a környezetünkben egyre nagyobb mennyiségben megjelenő szénhidrogén-szennyezésekkel. Különösen nagy környezeti kárt okoznak az óriás olajszállító tankerek, tengeri fúrótornyok. Számos esetben a környezetet károsító anyag forrása ismeretlen, így a felelősség megállapítása, a kármentesítési eljárások  rendkívül magas költségekkel sem mindig lehetséges.

A tengerbe ömlött olajtól ragacsos északi sziklaugró pingvinek. 2011. március 16-án Tristan da Cunha-szigeteknél zátonyra futott az Oliva teherszállító hajó; 1135 tonna olaj szivárgott a tengerbe.
Fotó: Trevor Glass, Tristan da Cunha Conservation Department

„Az ismeretlen eredet felderítéséhez, illetve a kármentesítési eljárások kidolgozásához a következő kérdéseket kell elsősorban megválaszolni: Milyen jellegű anyag okozta a szennyezést? Mikor kerülhetett a környezetbe? Mi a szennyező anyag forrása? A kérdések megválaszolása komplex környezettudományi problémát jelent. A válaszokat pedig elsősorban az analitikai kémia segítségével kaphatjuk meg. A szakma az ilyen jellegű tényfeltáró analitikát kémiai ujjlenyomat-vizsgálatként ismeri. E vizsgálatok során a szennyezett környezeti mintákat hasonlíthatjuk össze egymással, illetve a potenciális forrásokból vett mintákkal, a diagnosztikus kémiai tulajdonságok alapján” – mondta el a Laboratorium.hu tudományos portálnak Novák Márton, az Eötvös Loránd Tudományegyetem Kémiai Intézete és a független laboratóriumokat működtető WESSLING Hungary Kft. által létrehozott és közösen működtetett Elválasztástechnikai Kutató és Oktató Laboratórium (EKOL) kutatója.

A kémiai ujjlenyomat-vizsgálatok komoly kihívást jelentenek még a képzett analitikusok számára is, hiszen rendkívül komplex anyagokról van szó: a szennyezőket akár több ezer komponens keveréke is alkothatja, és sok esetben kémiailag nagyon hasonlóak egymáshoz.

Novák Márton szerint további problémát jelent, hogy a szénhidrogének a környezetbe kerülve számos hatásnak vannak kitéve, amelyek drasztikus változást okoznak azok összetételében. Ezen hatásokat összefoglaló néven környezeti degradációs folyamatoknak hívjuk. Ilyen folyamatok például a párolgás, oldódás, fotooxidáció, mikroorganizmusok lebontó folyamatai. Ebből adódik, hogy még a legkorszerűbb gázkromatográfiás és tömegspektrometriás technológiák alkalmazásával sem garantált a sikeres tényfeltárás. Az utóbbi évtizedekben a szénhidrogén-szennyezések karakterizálására szinte külön tudományág alakult ki a környezetanalitikán belül. Világszerte számos kutatócsoport és szinte végtelen mennyiségű publikáció ellenére a téma a mai napig komoly kihívást és további kutatási munkát igényel.

A szennyezések eredetének és a kibocsátás idejének felderítésére elsősorban a környezeti degradációnak ellenálló vegyületcsoportok mennyiségi arányainak meghatározását alkalmazzák. Ha kis mértékben is, de a környezeti folyamatok ezekre a komponensekre is hatnak. A változások ütemét természetesen a környezeti folyamatok minősége és intenzitása határozza meg. Tehát a károsodás hatásának objektív értékelése tulajdonképpen lehetetlen, ugyanis nincs két teljesen azonos környezet, ahol az állapotromlás pontosan ugyanolyan kémiai ujjlenyomatot hagyna.

A probléma tehát igazi kihívást ad korunk analitikusainak. A környezeti folyamatok feltérképezése modellkísérletek segítségével lehetséges. „Minél részletesebb, életszerűbb modelleket dolgozunk ki, annál jobb eredményt érhetünk el. A modellkísérletek lényege, hogy kontrollált körülmények között előállított, ún. degradált szénhidrogének vizsgálatával összefüggéseket állapíthatunk meg a kémiai ujjlenyomat minősége és a degradáltság (romlás) foka illetve az eltelt idő között” – mondta Novák Márton.

Gázkromatográf egy speciálisan erre a célra kifejlesztett tömegspektrométerrel.

Végül pedig a szénhidrogén-analitikában jelenleg leghatékonyabb mérési technikákat veszik számba. Nagyon hatékony módszer a komponens specifikus stabil izotóparány-mérés (Compound Specific Isotope Analysis, CSIA), melynek során egy hagyományos gázkromatográfot kapcsolnak össze egy speciálisan erre a célra kifejlesztett tömegspektrométerrel (Isotope Ratio Mass Spectrometer, IRMS). Számos szénhidrogén vegyület stabil izotóparánya nagyon hasznos diagnosztikai paramétert jelenthet egy ismeretlen eredetű szennyezés vizsgálata esetén.

Az Elválasztástechnikai Kutató és Oktató Laboratóriumban 2012 óta foglalkoznak a szénhidrogén-szennyezések elemzésének máig megoldatlan problémájával. A közel négy éves kutatómunka végére egy olyan analitikai és statisztikai módszerekből álló vizsgálati szisztéma jött létre, amely ismeretlen eredetű szennyezések karakterizálására alkalmas. A kutatási és publikálási tevékenységen kívül a csoport munkájának szerves részét képezi a módszerek valós mintákon, szennyezéseken történő tesztelése. Az utóbbi egy évben három nagyobb szénhidrogén-szennyezéses projekt sikeres teljesítése a bizonyíték arra, hogy az elért eredmények és a kidolgozott módszerek a laboratóriumi kísérleteken túlmutató valós környezetanalitikai problémák megoldására is alkalmasak.