Förutom att ge D-vitamin, hjälpa blommor att växa och skapa den perfekta ursäkten för att gå till stranden, solljus hjälper också till att bryta ner kemikalier i vattendrag, sjöar och floder. Forskare från Michigan Technological University har utvecklat en singlettsyremodell för att beräkna hur vissa kemikalier bryts ner i ytvatten.

Medan pooler använder blå kakel för att efterlikna färgen på Karibien, det mesta ytvatten är gult eller brunt. Till exempel, Tahquamenon Falls, ett populärt resmål på övre halvön, är känd för karamellfärgen på sina rännor. Den färgen kommer från blad- och barkskräp som gör tanniner - polyfenoler, eller naturligt förekommande organiska föreningar i växter. Det är detta skräp som absorberar solljus och skapar singelsyren som bryter ned föroreningar.

Denna reaktiva syreart orsakar vad som kallas fotokemisk omvandling, en process där lätta och oxiderande material producerar kemiska reaktioner. Men hur lång tid tar det för en viss kemikalie att bryta ner under denna soliga och vegetativa anstormning?

Att förstå hur många timmar eller dagar det tar en viss förorening att bryta ner halvvägs hjälper miljöingenjörer och forskare att skydda våra vattendrag. Att känna till en viss kemikalies halveringstid hjälper resurshanterare att uppskatta om den kemikalien bygger upp sig i miljön eller inte.

Daisuke Minakata, docent i civil, miljö- och geospatial teknik vid Michigan Tech, utvecklat en omfattande modell för reaktiv aktivitet som visar hur singletsyres reaktionsmekanismer fungerar mot en varierad grupp av föroreningar och beräknar deras halveringstid i en naturlig vattenmiljö.

"Vi testade 100 olika ekologiska, strukturellt olika föreningar, ", sa Minakata. "Om vi ​​känner till reaktiviteten mellan singlettsyre och föroreningar, vi kan säga hur lång tid det kommer att ta att bryta ned en specifik struktur av en förorening till halva koncentrationen. "

Minakatas medarbetare är doktorander Benjamin Barrios, Benjamin Mohrhardt och Paul Doskey, professor vid College of Forest Resources and Environmental Science. Deras forskning publicerades i somras i tidskriften Miljövetenskap och teknik .

Solsken oxiderar och bryter ner giftiga kemikalier

Hastigheten av indirekt solljus-initierad kemisk oxidation är unik för vattenmassan; varje sjö, flod eller bäck har sin egen distinkta blandning av organiskt material. Och eftersom processen inte sker i mörker, mängden solljus en vattenförekomst tar emot påverkar också reaktionerna. Till exempel, singlet -syre spelar en delvis roll för att bryta ner toxinerna i skadliga algblomningar och för att bryta ner överskottet av kväve och fosfor som produceras av jordbruksavrinning.

De reaktiva syrearterna har också fördelar utöver våra favoritsjöar och floder.

"Singlet syre kan användas för desinfektion av patogener, ", sade Minakata. "Den kan oxidera kemikalier i dricksvatten eller avloppsvattenbehandlingar. Det finns många sätt att använda denna starka kemiska oxidant för många ändamål i våra liv. "

Går bortom reaktioner mot biprodukter

Med halveringstidens beräkningar som fastställts av Minakatas modell, forskargruppen planerar att ytterligare studera biprodukterna som produceras av singletsyre/kemiska reaktioner - med ett öga mot att förutsäga om biprodukterna i sig kommer att vara giftiga. Genom att förstå stadierna av nedbrytning, Minakata och hans team kan utveckla en utökad modell för att förutsäga bildandet av solburna biprodukter och hur interaktionerna börjar igen.

I sista hand, en fullständig förståelse för halveringstiden för de många kemikalier som infiltrerar våra vattenkällor är ett steg mot att säkerställa rent vatten för mänskligt bruk.