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科學家發現咖啡因可用於檢測雨水管系統洩漏

明日科學
更新於 06月20日09:05 • 發布於 06月20日09:00 • 高 詩豪

由日本廣島大學的研究團隊發現,咖啡因或許可以成為檢測雨水管系統洩漏的有效標記物。在發達國家如日本,隨著污水系統的老化和惡化,有害污染物開始滲入本地水體。傳統方法難以精確定位洩漏源,而咖啡因這種常見的家庭污染物卻在自然環境中不常見,能成為檢測洩漏的有效工具。

雨水管系統的挑戰

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在過去,污水和雨水排放系統是合併在一起的,但隨著城市發展,這種系統在暴雨期間容易超載,造成污染。因此,50年前開始分離污水系統和雨水系統。然而,隨著管道的老化,即使是新的分離系統也可能出現洩漏問題。

咖啡因檢測的研究方法

從2022年6月至2023年5月,研究團隊從六個城市排水區域的雨水管中收集水樣,並進行了多種家用化學品的測試,包括香料化合物、咖啡因和防曬成分苯甲酮。他們還收集了雨水、積水和家庭污水樣本,進行對比分析。

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研究發現,咖啡因在雨水和積水中的含量顯著低於家庭污水中的含量。因此,咖啡因能有效區分不同水體中的污染源。此外,咖啡因在水中相對穩定,這使它成為理想的追蹤標記物。

圖2展示了在污染區域D的不同點(D1到D4)和區域D的泵站的幾何平均值和標準差。特別是D1和D2點的咖啡因標準差非常高,超過了八倍,這表明這些點的咖啡因濃度變化很大,進一步證實了家庭污水洩漏的存在。(圖/《環境化學快報》)

在水中相對穩定,成為理想追蹤標記物

廣島大學的研究顯示,利用咖啡因檢測雨水管洩漏具有可行性,為未來的環境保護工作提供了一種新工具。研究人員希望進一步了解這些洩漏對公共水體的污染程度,並開發出現場診斷技術來檢測洩漏。

以A-F區域的雨水和水坑水為基準,苯並芘、芘、芘、麝香、苯甲酮和咖啡因相對於家庭污水的濃度比。比例在家庭污水中通常最高。然而,不同化學物質組的濃度比有所不同。多環芳烴(PAHs)和苯甲酮的比例較低,而麝香和咖啡因的比例顯著較低。資料來源:《環境化學通訊》

這項研究強調了創新方法在環境保護中的重要性,尤其是對於老化基礎設施的監測和維護。未來,這種技術有望應用於更多城市,保護河流、湖泊和沿海地區免受污染,確保人類和自然生態系統的健康。

這項發現刊登在最新一期的《環境化學通訊》。

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首圖來源:Noriatsu Ozaki/Hiroshima UniversityBy4.0

圖片來源:Environmental Chemistry Letters cc By4.0

參考論文:
1.High caffeine levels in old sewer system waters reveal domestic wastewater leakageEnvironmental Chemistry Letters

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