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UC ingénierie reçoit EPA bourse pour étudier des méthodes pour supprimer les toxines de l'eau

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L'US Environmental Protection Agency (EPA) a décerné près de 700000 $ à Dionysios Dionysiou et des collègues de travail pour étudier les procédés utilisés pour purifier l'eau potable.

L'EPA accordé la subvention de 698689 $ à l'Université de Cincinnati établir une base de référence pour comprendre comment les toxines produites par les cyanobactéries (algues bleu-vert) peut être changé par l'exposition aux rayons ultraviolets (UV), un processus utilisé pour désinfecter l'eau potable. La recherche sera essentielle pour le développement rentable des technologies UV pour traiter l'eau contaminée par ces toxines. Dionysiou enquête également sur le traitement de l'eau contaminée par les algues en particulier en utilisant la lumière du soleil et de l'environnement catalyseur.

«Certaines des toxines cyanobactériennes sont encore plus toxique que le venin produit par de nombreux serpents venimeux", dit Dionysiou, professeur agrégé de génie de l'environnement. "Ces toxines ont même été inclus dans la liste des produits chimiques ou d'agents de guerre biologique." Il explique que les toxines produites par les cyanobactéries hepatotoxins, neurotoxines et dermatotoxins, qui affecte le foie, le système nerveux et la peau, respectivement. Parmi les plus fréquemment trouvées toxines cyanobactériennes est un groupe appelé microcystines. Microcystine-LR, par exemple, est un puissant hepatotoxin.

Le problème ne se limite pas aux États-Unis, où elle se trouve dans la région des Grands Lacs et de la Floride, par exemple. Cyanotoxines se retrouvent également dans les pays d'Europe du Nord comme la Scandinavie, ainsi que de la France, du Royaume-Uni, la Turquie et l'Australie. Algues bleu-vert peuvent se développer dans l'eau douce des lacs, des étangs et des zones humides. Elles se développent dans l'eau stagnante, sous certaines conditions environnementales et de l'eutrophisation. L'eutrophisation se réfère à la «enrichissante» d'un lac avec des nutriments tels que le phosphore et l'azote. Cet enrichissement se produit fréquemment comme conséquence de l'activité humaine, qu'il s'agisse d'eaux usées domestiques ou industrielles, le lessivage des pesticides ou des engrais de ferme drainage des eaux de ruissellement, ainsi que d'autres sources. Par exemple, le lac Érié est un lac eutrophe qui reçoit plus de 65 milliards de gallons de déchets domestiques et industriels chaque année, sans même compter le ruissellement des terres agricoles. Certaines algues bleu-vert aussi produire leur propre nourriture par photosynthèse.

Agrandir la croissances des algues, connu comme les efflorescences algales nuisibles, ainsi que leurs toxines libérées peuvent être très toxiques en cas d'ingestion par la faune, le bétail ou les personnes qui boivent de l'eau non traitée. En raison d'une si haute toxicité, l'Organisation mondiale de la santé attribué provisoirement la concentration limite d'un microgramme par litre de microcystin-LR et d'autres toxines cyanobactériennes dans l'eau. En janvier 2007, l'APE a suggéré abaissant le panneau provisoire de niveau à 100 nanogrammes par litre, soit 100 parties par billion.

Alors que les problèmes liés aux toxines cyanobactériennes était connue depuis les premières études en 1870 en Australie, les nouveaux développements des méthodes d'analyse a permis de déterminer la structure chimique de ces toxines et d'identifier de nouvelles toxines. En outre, les progrès dans l'instrumentation et l'analyse chimique a permis de détecter ces toxines dans de nombreux autres pays et à des concentrations beaucoup plus faibles.

"L'eau dans le barrage de Valle de Bravo, à proximité de la ville de Mexico, a de très fortes concentrations de cyanotoxines», Dionysiou notes. Il a collaboré avec Erick Bandala et son groupe de l'Institut mexicain de technologie de l'eau pour le traitement de l'eau du barrage de Valle de Bravo, qui était contaminé avec de grandes concentrations de microcystin-LR. L'équipe a utilisé un système d'oxydation chimique qui a été très efficace dans la destruction de la toxine.

Le programme de l'UC est un parapluie de nombreux rayons, y compris Kevin O'Shea (Florida International University), Judy Westrick (Lake Superior State University), Don Deis et Cheryl Miller (PBS & J, une société de Floride). L'un des objectifs du programme est destiné à la surveillance de cyanobactéries dans les Grands Lacs, dans la rivière St. Johns, en Floride, ainsi que dans plusieurs autres localités du pays. Un autre objectif est de mener des études photochimiques pour voir ce qui se passe avec les toxines naturelles dans les systèmes aquatiques. O'Shea's groupe va se concentrer davantage sur les aspects photochimiques tandis que le rôle de Westrick du groupe est essentiellement sur le suivi, l'identification et la quantification des toxines dans les Grands Lacs.

"Westrick échantillons d'eau provenant des Grands Lacs, en particulier les endroits situés près de la prise d'eau des usines de traitement de l'eau potable, des écrans de cette eau pour ensuite les toxines et coordonne avec les autres collaborateurs afin de déterminer la méthode appropriée pour détruire les toxines dans ces eaux." Dionysiou explique. Le rôle des enquêteurs de PBS & J est de la surveillance des toxines cyanobactériennes dans certains systèmes aquatiques en Floride. "Vous développer les méthodologies, mais vous avez fini de tester le système international de l'eau".

Dionysiou insiste sur le fait que les cellules des algues doivent être enlevés au début du processus dans une usine de traitement d'eau potable ", car ils faute de l'équipement du processus de train." Il poursuit: «Cependant, bon technologies doivent être appliquées pour la suppression de cellules de cyanobactéries depuis quelques types de méthodes de traitement pour enlever les cellules, telles que celles qui s'appliquent force mécanique, d'aggraver la situation, car ils brisent la cellule et la libération de toxines dans l'intracellulaire Eau ".

Pour cette raison, Dionysiou le laboratoire effectue des recherches sur les technologies basées sur le physique d'abord enlever les cellules de cyanobactéries de l'eau et à les appliquer ultérieurement chimiques et aux rayons UV-based technologies de détruire les toxines cyanobactériennes soluble dans l'eau. Techniques de la lumière UV gagnent beaucoup d'intérêt en raison de leur efficacité de la désinfection, surtout pour certains micro-organismes qui sont résistants à la désinfection par chloration. "En général, les UV ne dure que quelques secondes", explique Dionysiou. «L'ADN de ces micro-organismes sont touchés afin qu'ils ne puissent pas se reproduire et leur concentration demeure à un niveau faible." Dionysiou propose certaines modifications des UV sur les technologies pour qu'elles puissent être utilisées à la fois pour la désinfection de l'eau, ainsi que pour la destruction des toxines dans l'eau.

Dionysiou explique également que plus de temps d'étude, les chercheurs peuvent à présent document, ce qui se produit à différentes doses de rayonnement UV dans le temps. "Qu'est-ce qui arrive à ces toxines?" Demande-t-il rhétoriquement. "Et ce qui se passe avec les produits chimiques intermédiaires générés?"

Les chercheurs sont désormais en mesure d'étudier les types de produits intermédiaires formés, la réaction parcours, la toxicité des produits intermédiaires et le temps qu'il faut pour les décomposer. En outre, Dionysiou est en train d'étudier le coût d'utilisation de la lumière ultraviolette. Par exemple, les catalyseurs - les matériaux qui sont utilisés pour initier ou accélérer une réaction sans être affectée par la réaction elle-même - peut être combinée avec la lumière solaire à développer respectueux de l'environnement, vert, durable.

La valeur à l'aide d'une technique qui repose sur la lumière solaire est que de nombreux pays du tiers monde ont en abondance la lumière solaire, en raison de leur proximité de l'équateur. "Dans plusieurs pays d'Afrique, des millions de personnes n'ont pas accès à l'assainissement et à l'eau potable à tous", souligne Dionysiou ", et des millions de personnes, surtout les enfants, à travers le monde meurent chaque année de maladies d'origine hydrique".

Dioxyde de titane, un matériau céramique fréquemment utilisés dans les peintures et les poudres, est en cours d'analyse par le groupe de Dionysiou comme un catalyseur pour générer des réactions chimiques et photochimiques qui détruisent les toxines dans l'eau. Dionysiou utilise ce catalyseur fixé sur un support à allonger la durée de l'effet de catalyseur et de tenir le catalyseur lui-même hors de l'eau. Le catalyseur est faite avec une très grande surface grâce à la nanotechnologie méthodes et contenant de très petites quantités de non-métaux qui font fonctionner le catalyseur en utilisant la lumière visible, en profitant de la lumière du soleil.

Dionysiou, qui a reçu dès sa formation en génie chimique, en Grèce, suivie d'une maîtrise en génie chimique à l'Université Tufts et un doctorat en génie de l'environnement de l'UC, est aussi maintenant dans la troisième année d'un CARRIERE attribution par la National Science Foundation . Ce projet, l'un des nombreux projets en cours dans le groupe de Dionysiou, traite aussi des aspects mécaniste de l'oxydation de toxines dans l'eau en utilisant différentes espèces réactives oxydant puissant, connu sous le nom de radicaux.

Dionysiou a consacré son enseignement et de recherche de la qualité de l'eau et de traitement utilisant des processus physiques et chimiques. Tous les membres de son groupe ont travaillé sur des projets portant sur le traitement de différents types d'eau et en utilisant une variété de technologies.

En vertu de l'encadrement par une bonne Dionysiou, élève la productivité au sein de son groupe est élevé. Au cours des dernières années, le groupe a publié plus de dix articles de chaque année.

«Presque tous mes élèves ont remporté des prix nationaux", dit-il fièrement. «Ils sont très durs à la tâche. La barre est placée très haut - il ya la passion, il ya le talent, il ya la créativité, il est difficile de travailler - et il ya des récompenses."

Il résume: «C'est une très bonne ambiance ici à l'UC pour la recherche scientifique."

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Article adapté par Medical News Today de l'original du communiqué de presse.
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A propos de l'Université de Cincinnati

Classées par la Fondation nationale des sciences parmi les 25 universités publiques de recherche des États-Unis, l'UC de la faculté se sont distingués dans le monde entier pour leur enseignement et la recherche créative. L'Université de Cincinnati est destiné à une diversité inscription de plus de 36500 élèves à travers un équilibre de la qualité des études et l'expérience du monde réel. Fondée en 1819, l'UC est le plus gros employeur de la région de Cincinnati, avec un impact économique de plus de 3 milliards de dollars.

Source: Wendy Hart Beckman
Université de Cincinnati

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