これらの安価なセンサーは家庭用水の鉛を監視できます

これらの格安センサーは家庭用水の鉛を監視できます
Wen-Chi Linは彼女の電子リードセンサー設計を披露します。 都市や住宅所有者が鉛で水を汚すパイプを突き止めることができます。
(クレジット:Evan Dougherty / Michigan Engineering Communications&Marketing / U。Michigan)

新しい電子センサーは家庭や都市の水質を監視し、9日以内に鉛の存在を住民や職員に知らせることができます。これは約$ 20です。

フリントの水危機は、数十年にわたり安定していた古い水系が、水質の変化がパイプを腐食させると突然何千人もの人々を神経毒にさらす可能性があることを示しました。

さらに、標準的な水のサンプルテストでは、ユーザーが数分間水を流す必要があり、自宅のパイプから水に浸出する鉛が欠けています。

ミシガン大学の化学工学教授であるMark Burns氏と彼の同僚は、都市水システムの重要ポイントと家庭のタップに設置できる安価なセンサーの開発に着手しました。

「あなたの水の中に鉛が含まれていると考えるのは怖いので、影響が出ることを願っています。

このトリックは、鉛を水中に存在する可能性がある他のすべての金属から分離することです。そのほとんどは非常に高用量でしか危険ではありません。

「鉄は水の中で最も一般的な金属であり、悪臭はありませんが、基本的には無害ですので、私たちはそれをセンサーに干渉すると見ています」と最近の化学工学博士のWen-Chi Linは述べています。

そこで、鉛と鉄のような他の金属を区別できるセンサーを設計しました。 それは2対の電極に依存する。 正電極とその中立近傍は電子不足環境を作り、負電極とその中立近傍は電子豊富な環境を作り出す。

負の電極は、ほとんどの金属を捕獲する陽イオンに電子を供給する。 金属はすでに水中で酸化されているので、電子の一部をあきらめてしまったので、電子を戻す機会を好む。

しかし、鉛は電極セットのプラス側に引き寄せられます。これは、より多くの電子を失い、さらに酸化する唯一の汚染金属です。

Linは、さまざまな環境でセンサーをテストしました。実際の水道水や水道からの水、金属でスパイクされたものなどはテストされていません。 正の電極上に鉛が蓄積すると、最終的に中性の電極に到達し、回路を閉じて電圧を発生させる。 1ボルト信号の上に、システムはヒットを登録する。

負の電極でも同様の話ですが、鉄、亜鉛、銅の高濃度を取り込み、健康上の懸念にもなります。 センサは、鉛の問題とこれらの他の金属の1つの問題とを区別することができる。

「すべてのタップを監視するアプリがあるかもしれませんし、イベントを検出したときに電子メールメッセージを送ることもできます」とBurns氏は言います。

Linは特に偽陽性を意識していました。検出とは、電極が良い(センサー全体ではない)ための手数料から外れていることを意味し、家族や公務員に不必要な恐怖を引き起こす可能性があります。

誤ったリードアラートの可能性は、銅の濃度が高すぎる場合です。 銅は余分な電子をつかむのにとても良いので、正の電極の隣にある中性の電極に蓄積することができます。 しかし、銅は高濃度の電圧しか生成せず、環境保護庁の1,300 ppbの限界に近づいています。

対照的に、鉛は約1週間後に15の10億分の1(EPAの行動制限)に現れる。 この曝露レベルは、疾病対策センターによると、成人の血中濃度を上昇させるとは考えられていません。 水の化学的性質に依存して、1日または2日後に鉛の濃度150が10億分の1に増加しました。

Linは、最適化することで、正極は鉛を引き付けるが、銅は引き付けることができないと考えています。

この研究は 分析化学.

ミシガン大学では、Barbour奨学金、Rackham Predoctoral Fellowship、TC Chang寄付教授を通じた資金提供を受けました。

ソース: ミシガン大学

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