De wetenschappers gebruikten in het najaar van 2023 massaspectrometrie met hoge resolutie – een zeer nauwkeurige manier om moleculaire verbindingen in een monster te identificeren – om vluchtige organische stoffen (VOC’s) te identificeren die aanwezig waren na een grote brand die plaatsvond op 11 april 2023 in Richmond, Indiana. De brand en de daaropvolgende explosies in de plasticrecyclingfabriek My Way leidden tot de evacuatie van bewoners in een straal van een halve kilometer rond de faciliteit. De brand was groot genoeg om op satellietbeelden vast te leggen, en er werd puin gevonden tot in Oxford, Ohio, bijna 48 kilometer van de locatie.

"De Environmental Protection Agency doet uitgebreid, langdurig herstelwerk na rampen als deze", zegt onderzoeker Natalie Johnson, Ph.D., van het Department of Environmental &Occupational Health. "Wij zijn van mening dat onze studie aantoont dat deze methode zeer snel nauwkeurige gegevens oplevert, die ambtenaren kunnen helpen bij het bepalen van de beste evacuatiezones na een ramp."

Anderen in het team waren Eva C.M. Vitucci, Ph.D., een postdoctoraal student bij de afdeling Milieu en Arbeidsgezondheid, Carolyn L. Cannon, MD, Ph.D., van de Texas A&M School of Medicine en twee collega's van Carnegie Mellon University.

Het team bewaakte de lucht binnen en grenzend aan de evacuatiezone van een halve mijl met behulp van massaspectrometrie met hoge resolutie en niet-gerichte analyse, een relatief nieuw computerhulpmiddel voor het detecteren en identificeren van chemicaliën in blootstelling aan het milieu.

Johnson zei dat deze aanpak een verbetering is ten opzichte van de benaderingen die momenteel in het veld worden gebruikt, waarbij vaak problemen optreden met de gevoeligheid van instrumenten, tijdsbeperkingen bij het nemen van monsters en het vermogen om een ​​breed scala aan verontreinigende stoffen te karakteriseren. Niet-gerichte analyse daarentegen identificeert snel en effectief alle verbindingen, zelfs de verbindingen waarvan aanvankelijk niet bekend was dat ze aanwezig waren. Hoewel deze aanpak in eerdere tests veelbelovend is gebleken, was dit de eerste keer dat deze werd toegepast op een echte ramp.

Na training en begeleiding te hebben gekregen over de Hazard Comparison Module door Antony Williams van het Center for Computational Toxicology and Exposure van US-EPA, gebruikte het team de module om een ​​risicobeoordeling te maken op basis van de aanwezige VOC's. Hun analyse identificeerde 46 VOC's, en de gemiddelde niveaus in het bestudeerde gebied waren hoger dan die ze vonden in Middleton, Ohio, ongeveer 850 kilometer verderop.

De niveaus van waterstofcyanide – dat het zuurstofgebruik van het lichaam verstoort en de dood kan veroorzaken – en vier andere VOS waren minstens 1,8 maal hoger nabij de plaats van de incidentie. Van de 46 VOC's werd ongeveer 45 procent geclassificeerd als zeer gevaarlijk en 39 procent als zeer gevaarlijk.

"Elk van de VOC-niveaus die we hebben gedetecteerd, lag individueel onder de gevarendrempels voor eenmalige blootstelling, maar we begrijpen momenteel niet volledig wat de gevarendrempels zouden zijn voor blootstelling aan VOC-mengsels zoals deze", aldus Johnson.

Ze merkte op dat faciliteiten zoals My Way grote hoeveelheden schadelijke gifstoffen en een groot aantal verschillende gifstoffen bevatten, wat het voorspellen van de hoeveelheid VOC's die bij branden en soortgelijke rampen vrijkomen moeilijk maakt.

"Branden in recyclingfabrieken en andere typisch kleinschalige rampen worden meestal over het hoofd gezien als bijdragers aan de vervuilingsniveaus, maar ze komen ook vaker voor in de Verenigde Staten", zei Johnson. "Dit maakt onderzoek en de toepassing van onderzoeksresultaten tot een urgent volksgezondheidsprobleem."