استعراض

في الآونة الأخيرة، طور الباحثون في جامعة ميتشيغان جهاز استشعار الكترونية جديدة للكشف عن الرصاص، وتكلف حوالي 20 $، ويمكن تركيبها بسهولة على نظام المياه البلدية والنقطة الرئيسية في صنبور الأسرة لمراقبة المنزل ونوعية المياه في المدينة والمقيمين تذكير والموظفين العموميين، أم تسعة أيام من المياه لديها يظهر الرصاص.

الكلمة

المياه، وأجهزة الاستشعار، والرصاص

خلفية

الماء هو ينبوع الحياة، ويرتبط جودة مياه الشرب مباشرة على صحة كل واحد منا. إذا كان هناك كمية زائدة من المعادن الثقيلة في مياه الشرب، فإن خطيرا على صحة الإنسان للخطر.

الرصاص هو معدن ثقيل، سامة، تلوث البيئة وصحة الإنسان للخطر. في الوقت الحاضر، المصدر الرئيسي الرصاص في مياه الشرب شقين: أولا، الملوثات الصناعية وتصريف مياه الصرف الصحي، وكذلك المبيدات الحشرية والمبيدات الحشرية المستخدمة على نطاق واسع في الإنتاج الزراعي، وثانيا، في المناطق الحضرية تآكل أنابيب إمدادات المياه الناجمة عن إطلاق الرصاص.

يؤدي أضرار كبيرة في الجهاز العصبي البشري، وخاصة بالنسبة للأطفال، والدم والأعصاب وأنسجة المخ أكثر عرضة للتسمم، مما تسبب تشوهات الحركة السلوكية، بما في ذلك: ADHD، تأخر النمو الجسدي والفكري، حركات العين واليد وضعف التنسيق، والتعلم اضطرابات وأعراض أخرى. إذا كان الجسم التعرض لفترة طويلة لقيادة يمكن أيضا أن يسبب فقر الدم وتلف الأعصاب في الأطراف والعظام والأنسجة العضلية ليست طبيعية، والحد من عدد الحيوانات المنوية، يمكن لمستويات الرصاص في الدم يؤدي أيضا إلى ارتفاع ضغط الدم وهشاشة العظام الانسداد. منظمة الصحة العالمية: 13 نوعا من المخاطر المتعلقة بالصحة والطفل، وهذا هو واحد من الرصاص المعادن الثقيلة. الرصاص هو عنصر المعادن الثقيلة وهو أعصاب، الجسم البشري لديه أي تأثير الفسيولوجية، ومع ذلك، والرصاص، وموجود في كل مكان في البيئة.

ومع ذلك، فإن الحالات الأكثر شيوعا من التلوث بالرصاص من مياه الشرب هي أن تأخذ مكان في فلينت بولاية ميشيغان أنظمة مياه الصنبور التسمم بالرصاص، مما أسفر عن محتوى الرصاص المفرط في مياه الشرب لا يمكن أن يكون سكان العادي مع الماء، ولكن خطرا على صحة الأطفال المحليين. على مدى عقود، كان نظام امدادات المياه القديمة في المدينة تم موثوق بها من قبل الشعب، ولكن بسبب تآكل الكيميائي للأنابيب المياه الرئيسية، مما أدى إلى تلوث المياه من الرصاص، بحيث الآلاف من الأشخاص المعرضين للعصبي.

وهكذا، على كمية من الرصاص في مياه الشرب التفتيش كان ذلك ضروريا. طرق الاختبار العامة بجمع عينات من المياه ومن ثم إرسالها إلى المختبر لاختبار. ومع ذلك، محتوى الرصاص يختلف مع الوقت، من أجل الحصول على نتائج موثوقة، على ضرورة أخذ العينات متكررة. هذه ليست تستغرق وقتا طويلا فقط، ومكلفة، حتى أننا لا يمكن اختبارها بشكل كامل جودة المياه في منازلهم .

(الصورة من: جامعة ميشيغان)

ابتكار

من أجل حل المشكلة أعلاه، في الآونة الأخيرة أستاذ الهندسة الكيميائية في جامعة ميشيغان مارك بيرنز وزملاءه وضعت ل أجهزة استشعار إلكترونية جديدة كشف الرصاص، وتكلف حوالي 20 $، ويمكن تركيبها بسهولة في نظام المياه البلدية والنقطة الرئيسية في صنبور الأسرة للحصول على جودة المياه مراقبة من العائلة والمدينة، لتذكير السكان والموظفين العموميين، ما إذا كان هناك تقدم المياه تظهر 9 أيام .

دراسة بعنوان "الكشف عن الرصاص وغيرها من المعادن الثقيلة في مياه الشرب استشعار المياه" (A استشعار مياه الشرب للرصاص وغيرها من المعادن الثقيلة)، التي نشرت في مجلة "الكيمياء التحليلية".

(الصورة من: ايفان دوجيرتي، جامعة ميشيغان)

انهم يبحثون عن شركاء لجلب هذه التكنولوجيا إلى السوق. وقال بيرنز:

"آمل أن يكون له بعض التأثير، لأنني أعتقد أن هناك الرصاص في الماء، وتميل إلى جعل الناس العصبي."

تكنولوجيا

هذه التكنولوجيا استشعار هي مفتاح: فإنه سوف يؤدي إلى فصل من كل المعادن الأخرى قد تكون موجودة في المياه، والغالبية العظمى من هذه المعادن فقط عند تناول جرعات عالية جدا، وسوف تشكل خطرا. وقال طالب الدكتوراه المهنية في الهندسة الكيميائية ون تشي لين:

"لأن الحديد هو أكثر المعادن شيوعا في المياه، لكنها غير مؤذية أساسا (باستثناء رائحة كريهة)، ونحن نعتقد أنه يتداخل مع أجهزة الاستشعار لدينا."

وبالتالي، فإنها يمكن أن يميز تصميم الرصاص أجهزة الاستشعار والمعادن الأخرى مثل الحديد. هذه المجسات تعتمد على زوجين من الأقطاب، والقطب الموجب وجيرانها لتأسيس بيئة محايدة النادرة الإلكترونية، والقطب السالب وجيرانها لتأسيس بيئة الإلكترون الغنية محايدة.

(الصورة من: ون تشي لين، بيرنز مختبر)

القطب السالب من الأيونات الموجبة توفر الإلكترونات، لجذب معظم المعادن. تم أكسدة المعادن في الماء، وهذا يعني أنهم فقدوا بعض الإلكترونات، لذلك آمل أن تتاح لي الفرصة لاكتساب الالكترونات إعادة.

(الصورة من: جامعة ميشيغان)

الرصاص، ومع ذلك، فقد جذبني إلى جانب القطب الموجب من مجموعة القطب، هو فقط من السهل أن تفقد المزيد من الإلكترونات، والملوثات المعدنية مما يزيد من أكسدة.

(الصورة من: جامعة ميشيغان)

تم اختبار أجهزة الاستشعار لين في مجموعة متنوعة من البيئات: التناظرية والاستفادة من المياه المتدفقة من مياه الصنبور من الفعلية، أو بدون إضافة معادن. منذ يقع زمام المبادرة القطب الموجب، أن تصل في نهاية المطاف القطب محايد، دائرة مغلقة ويولد التيار الكهربائي، فإن دائرة تسجيل هذا الجهد، ويؤدي الى التنبيه.

(الصورة من: جامعة ميشيغان)

القطب السالب هو أيضا مشابهة لجذب الحديد وتركيزات عالية من الزنك والنحاس، والمعادن تصبح المخاطر الصحية. A الرصاص منفصل مشكلة ومشاكل أخرى يمكن أن يكون منطقة استشعار معدنية. وقال بيرنز:

"قد يكون هناك تطبيق لرصد جميع الصنابير، وعندما تم الكشف عن ذلك الحدث، وسوف تعطيك إرسال رسالة بريد إلكتروني".

دفعت لين اهتماما خاصا لايجابيات كاذبة، والكشف عن هذه القضية نيابة عن القطب هناك مشكلة (وليس استشعار كله)، فإن ذلك سيكون سببا الأسرة قلق لا لزوم لها أو مسؤول.

أحد الأسباب المحتملة للخطأ التنبيهات الرصاص هو تركيز عال جدا من النحاس. النحاس هو جيد جدا في الحصول على الإلكترونات الإضافية، التي تتراكم في القطب محايد بالقرب من القطب الموجب. ولكن النحاس تنتج فقط بتركيزات عالية الجهد على مقربة من الحدود المحددة في التخلص من وكالة حماية البيئة: 10 في 213 $.

وعلى سبيل المقارنة، في وقت لاحق في الأسبوع، وبلغ الرصاص حدود أحكام التخلص من وكالة حماية البيئة: 100000000015 لكل منهما. وفقا لمراكز السيطرة على الأمراض واضاف البيان ان هذا المستوى لا يتجاوز مستوى في الدم لدى البالغين. ووفقا للكيمياء المياه، بعد يوم أو اثنين في وقت واحد، يبدو تركيز أعلى من الرصاص، وتصل إلى 1000000000150 لكل منهما.

لين يعتقد أنه من خلال الاستفادة المثلى من الرصاص القطب الموجب لتعزيز قدرتها على استقطاب، بدلا من النحاس.

قيمة

وباختصار، فإن القيمة الرئيسية لهذه الدراسة هو استخدام أجهزة الاستشعار لتحقيق كشف في الوقت الحقيقي من محتوى الرصاص في الماء بدون عينة الماء ثم إرسالها إلى المختبر والمنظمات الاختبارات المهنية، والمنزل يمكن أن يتحقق.

هذه المجسات منخفضة التكلفة، وسهلة التركيب، ويمكن أيضا أن يتم الكشف بشكل منفصل مع معادن أخرى منطقة الكشف الرصاص.

ومن المتوقع أيضا هذا الاستشعار ليتم دمجها في نظام المنزل الذكي للتحقيق في الوقت الحقيقي رصد جودة مياه الشرب المنزلية، ومنع المعادن الرصاص والثقيلة الضارة لصحتنا.

المواد المرجعية

[1]

. [2] ون تشي لين وآخرون جهاز استشعار مياه الشرب للرصاص وغيرها من المعادن الثقيلة، والكيمياء التحليلية (2017) DOI :. 10.1021 / acs.analchem.7b00843

تكنولوجيات أكثر المتطورة والمنتجات المبتكرة، ويرجى الانتباه إلى قناة الدقيقة عدد الجمهور: IntelligentThings، أو الاتصال الحرف الصغير المؤلف: JohnZh1984