Nämä halvat anturit voivat seurata lyijyä kotitalouksissa
Wen-Chi Lin esittelee elektronisen lyijyanturin suunnittelun. Se voisi antaa kaupungeille ja asunnonomaisille mahdollisuuden tunnistaa putket, jotka heijastavat vettä lyijyllä.
(Luotto: Evan Dougherty / Michigan Engineering Communications & Marketing / U.Michigan)

Uusi elektroninen anturi voi seurata veden laatua kodeissa tai kaupungeissa, tiedottaa asukkaille tai virkamiehille lyijyn esiintymisestä vedessä yhdeksän päivän kuluessa - kaikki noin $ 20.

Flint-vesikriisi osoitti kansalle, että vanhat vesijärjestelmät, joiden uskotaan olleen vakaat vuosikymmeniä, voivat yhtäkkiä paljastaa tuhansia ihmisiä neurotoksiiniin, jos veden laadun muutos korjaa lyijyputkia.

Lisäksi tavalliset vesinäytteistestit edellyttävät, että käyttäjät käyttävät vettä jo muutaman minuutin ajan, ja heiltä puuttuu kaikki johdot, jotka kostuvat veteen kotien omista putkista.

Mark Burns, kemian tekniikan professori Michiganin yliopistossa, ja hänen kollegansa päättivät kehittää edullisen anturin, joka voitaisiin sijoittaa kaupungin vesijärjestelmien keskeisiin kohtiin sekä kotien hanoihin.

"Toivon, että sillä on jonkin verran vaikutusta, koska on pelottavaa miettiä johtamista vedessäsi", Burns sanoo.


sisäinen tilausgrafiikka


Temppu on erottaa lyijy kaikista muista metalleista, jotka saattavat olla läsnä vedessä, joista suurin osa on vaarallista vain hyvin suurina annoksina.

”Koska rauta on yleisin metalli vedessä ja se on pohjimmiltaan vaaraton (huono hajun lisäksi), näemme sen häiritsevän anturiamme”, sanoo Wen-Chi Lin, viimeinen kemian tekniikan tohtori.

Niinpä hän suunnitteli anturin, joka voisi erottaa lyijyn ja muiden metallien, kuten raudan. Se perustuu kahteen elektrodipariin. Positiivinen elektrodi ja sen neutraali naapuri muodostivat elektroni-huonon ympäristön, kun taas negatiivinen elektrodi ja sen neutraali naapuri luovat elektronirikkaan ympäristön.

Negatiivinen elektrodi tarjoaa elektronit positiivisille ioneille, jotka kaappaavat useimmat metallit. Metallit ovat jo hapettuneet vedessä, eli ne ovat luopuneet joistakin elektroneistaan, joten he mieluummin tarjoavat mahdollisuuden saada elektroneja takaisin.

Lyijy kuitenkin houkuttelee elektrodisarjan positiivista puolta - se on ainoa epäpuhtausmetalli, joka menettää helposti enemmän elektroneja ja hapettaa edelleen.

Lin testasi antureita erilaisissa ympäristöissä: simuloitu vesijohtovesi ja todellisen vesijohtovettä, johon on lisätty metalleja tai ei. Kun lyijy muodostuu positiiviselle elektrodille, se saavuttaa lopulta neutraalin elektrodin, sulkee piirin ja tuottaa jännitteen. Yhden voltin signaalin yläpuolella järjestelmä rekisteröi osuman.

Se on samanlainen tarina negatiivisesta elektrodista, joka kerää suuria määriä rautaa, sinkkiä ja kuparia, mikä voi myös tulla terveydellisiin huoliin. Anturi voi erottaa lyijyongelman ja jonkin muun näistä metalleista johtuvan ongelman.

"Voisi olla sovellus, joka tarkkailee kaikkia hanoja, ja se voisi vain lähettää sinulle sähköpostiviestin, kun se havaitsi tapahtuman", Burns sanoo.

Lin oli erityisen tietoinen vääristä positiivisista tuloksista - havaitseminen tarkoittaa, että elektrodi on epäkunnossa hyväksi (mutta ei koko anturille), ja se voi aiheuttaa tarpeetonta pelottelua perheelle tai virkamiehelle.

Väärän johtavan hälytyksen yksi mahdollisuus on, jos kuparin pitoisuus on liian korkea. Kupari on niin hyvä tarttumalla ylimääräisiä elektroneja, joita se voi rakentaa neutraalielektrodiin positiivisen elektrodin vieressä. Mutta kupari luo vain jännitteen suurina pitoisuuksina, lähestymällä ympäristönsuojeluviraston toimintarajaa 1,300-osaa miljardia kohti.

Lyijy näyttää sitä vastoin 15-osaa miljardia kohden - sen EPA-toimintarajan - noin viikon kuluttua. Näiden altistustasojen ei katsota lisäävän veren tasoa aikuisissa, sairauksien valvontakeskusten mukaan. Suurempi lyijyn pitoisuus, 150-osa miljardia kohti, otettiin talteen vain yhden tai kahden päivän kuluttua, riippuen vesikemikaalista.

Lin uskoo, että optimoinnilla positiivinen elektrodi voisi olla vielä parempi vetää lyijyä, mutta ei kuparia.

{youtube}https://www.youtube.com/watch?v=iTaJrfHiglU{/youtube}

Tutkimus näkyy Analyyttinen kemia.

Michiganin yliopisto rahoitti työtä Barbour-apurahan, Rackham Predoctoral Fellowshipin ja TC Chang Endowed Professorshipin kautta.

Lähde: University of Michigan

Liittyvät kirjat:

at InnerSelf Market ja Amazon