Wen-Chi Lin bemutatja elektronikus ólomérzékelőjét. Lehetővé teheti a városok és a lakástulajdonosok számára, hogy pontosan meghatározzák az ólommal vizet beszennyező csöveket. (Hitel: Evan Dougherty / Michigan Engineering Communications & Marketing / U. Michigan)
Egy új elektronikus érzékelő nyomon követheti a lakások vagy városok vízminőségét, és kilenc napon belül tájékoztatja a lakosokat vagy a tisztviselőket az ólom jelenlétéről a vízben - mindezt 20 dollárért.
A Flint vízválság megmutatta a nemzetnek, hogy a régi vízrendszerek, amelyekről úgy gondolják, hogy évtizedek óta stabilak, hirtelen emberek ezreit okozhatják neurotoxin hatásának, ha a vízminőség változása korrodálja az ólomcsöveket.
Ezenkívül a szokásos vízmintavizsgálatok megkövetelik, hogy a felhasználók több percig működjenek vízzel, hiányozva minden olyan ólomról, amely az otthon saját vezetékeiből kioldódik a vízbe.
Mark Burns, a Michigani Egyetem vegyészmérnöki professzora kollégáival egy olcsó érzékelő kifejlesztését tűzte ki célul, amely elhelyezhető a városi vízrendszerek kulcsfontosságú pontjain, valamint az otthonok csapjainál.
"Remélem, hogy lesz némi hatása, mert félelmetes arra gondolni, hogy ólom legyen a vízben" - mondja Burns.
A trükk elválasztja az ólmot a vízben esetlegesen jelen lévő összes többi fémtől, amelyek többsége csak nagyon nagy dózisban veszélyes.
"Mivel a vas a vízben a legelterjedtebb fém, és alapvetően ártalmatlan (a rossz szag mellett), úgy látjuk, hogy zavarja az érzékelőnket" - mondja Wen-Chi Lin, a vegyészmérnök nemrég végzett doktora.
Tehát olyan szenzort tervezett, amely különbséget tud tenni az ólom és más fémek, például a vas között. Két elektródpárra támaszkodik. A pozitív elektróda és semleges szomszédja elektronszegény környezetet hoz létre, míg a negatív elektród és semleges szomszédja elektronban gazdag környezetet hoz létre.
A negatív elektróda elektronokat kínál a pozitív ionok számára, és megfogja a legtöbb fémet. A fémek már oxidálódnak a vízben, ami azt jelenti, hogy feladták elektronjaik egy részét, ezért inkább lehetőséget kínálnak az elektronok visszaszerzésére.
Az ólmot azonban az elektródkészlet pozitív oldala vonzza - ez az egyetlen szennyező fém, amely könnyen elveszít több elektronot és tovább oxidálódik.
Lin különféle környezetekben tesztelte az érzékelőket: szimulált csapvizet és egy tényleges csapból származó vizet, fémekkel vagy anélkül. Amint az ólom felépül a pozitív elektródon, végül eléri a semleges elektródot, bezárva az áramkört és feszültséget generálva. Az egy voltos jel felett a rendszer találatot regisztrál.
Hasonló történet a negatív elektródról, amely nagy koncentrációban vesz fel vasat, cinket és rézet, ami szintén egészségügyi gondokká válhat. Az érzékelő képes megkülönböztetni egy ólomproblémát és egy másik ilyen fém problémáját.
"Lehet olyan alkalmazás, amely figyelemmel kíséri az összes érintést, és csak e-mailt küldhet neked, amikor eseményt észlelt" - mondja Burns.
Lin különösen tudatában volt a hamis pozitív eredményeknek - a detektálás azt jelenti, hogy az elektróda végleg ki van kapcsolva (de nem az egész érzékelőt), és felesleges ijesztést okozhat egy családnak vagy egy tisztviselőnek.
A hamis ólommegriasztás egyik lehetősége az, ha a rézkoncentráció túl magas. A réz olyan jól képes megragadni extra elektronokat, hogy felépülhet a pozitív elektróda melletti semleges elektródon. De a réz csak nagy koncentrációban hoz létre feszültséget, megközelítve a Környezetvédelmi Ügynökség 1,300 milliomodrészre vonatkozó cselekvési határát.
Az ólom ezzel szemben kb. Egy hét múlva 15 milliomodrész - EPA-cselekvési határérték - mellett jelenik meg. A Betegségellenőrzési Központ szerint ez az expozíciós szint nem gondolja, hogy emeli a felnőttek vérszintjét. Nagyobb, 150 rész / milliárd ólomkoncentrációt alig egy-két nap múlva vettek fel, a víz kémiájától függően.
Lin úgy véli, hogy optimalizálással a pozitív elektróda még jobban képes vonzani az ólmot, a réz azonban nem.
{youtube}https://www.youtube.com/watch?v=iTaJrfHiglU{/youtube}
A tanulmány megjelenik Analitikai kémia.
A Michigani Egyetem a munkát a Barbour-ösztöndíj, a Rackham Predoctoral Fellowship és a TC Chang által felruházott professzorok révén finanszírozta.
Forrás: University of Michigan
Kapcsolódó könyvek:
at InnerSelf Market és Amazon
