Akademischer Leihgeber: Umweltböden in Parks in New Jersey mit SciAps XRF

Professor der Rutgers University nutzt SciAps XRF für Parkprojekt

Die neueste Geschichte des Academic Loaner Program von SciAps stammt von der Rutgers University, Newark, wo Forscher einen Überschuss an Schwermetallen im Boden lokaler Parks festgestellt haben.

Es gibt einen Teil der ...Ashaki Rouff, ein außerordentlicher Professor, und Suah Yekeh, ein Doktorand im zweiten Jahr. Student, im Abteilung für Geo- und Umweltwissenschaften at Rutgers University, suchte nach einem tragbaren RFA, um Erholungsböden in Stadtparks auf Schadstoffe zu analysieren, ein Projekt, das Yekeh für ihre Doktorarbeit verfolgte.

SciAps hat ihnen im Sommer 200 das X-2021 geliehen (das Instrument wurde inzwischen von SciAps abgelöst). X-505) und die daraus resultierende Studie „XRF Evaluation of Heavy Metals in Parks of Newark, New Jersey“ wies Arsen, Kobalt und Blei in Konzentrationen über den Grenzwerten des New Jersey Department of Environmental Protection in diesen Freizeitböden mit hohem Kontakt nach.

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Die Ergebnisse gaben Anlass zur weiteren Analyse. Im Sommer 2022 wird das Team mit einem brandneuen One-Box-System mit SciAps X-505 XRF und Z-903 LIBS arbeiten, das durch ein Stipendium der National Science Foundation erworben wurde. Die Arbeit des letzten Jahres, die im Förderantrag enthalten war, war ausschlaggebend für die Beschaffung der Fördergelder.

„Wir können es kaum erwarten, im Sommer mit unserem eigenen System wieder ins Feld zu gehen“, sagt Rouff. „Wir sind sehr aufgeregt.“

Ein neues Tool für gemeinschaftsbasierte Forschung

Rutgers gilt als eine Ankerinstitution in Newark, und ein Projekt wie dieses treibt ihre Mission der gemeinschaftsbasierten Forschung, des Lernens und der Lehre voran. Die Hand-RFA war nicht nur entscheidend für die wissenschaftliche Gültigkeit der Studie, sondern erregte auch als PR-Instrument in der Gemeinde, in der Yekeh aufwuchs, einiges Aufsehen.

„Mir gefiel bei der Durchführung der Studie am besten, dass ich allen neugierigen Kindern zeigen konnte, was ich mit dem Analysegerät gemacht habe“, sagt Yekeh. „Einer der Parks liegt in der Nähe eines Ortes, an dem viele Spanier, Kubaner und Brasilianer leben. Ein 5-jähriger Junge stellte mir so viele Fragen und entschuldigte sich dann dafür, dass er mich belästigt hatte. Natürlich war es kein Problem. Es hat mir Spaß gemacht“, sagt sie.

Nachdem sie von der RFA erfahren und ihr bei der Arbeit zugesehen hatte (mit Erlaubnis seiner Eltern), sagte sie, er habe ihr gesagt: „Wenn ich groß bin, möchte ich Wissenschaftlerin werden.“ „Ich dachte, ich würde Fabrikarbeiterin werden wie meine Mutter, aber jetzt möchte ich Wissenschaftlerin werden, genau wie du.“ Es war so süß“, sagt Yekeh mit einem breiten Lächeln.

Die Einbindung der Community ist ein Element des Projektdesigns. Tatsächlich gehen die Wurzeln des Projekts auf eines von Rouffs früheren Studentenprojekten und die Düngemittelentwicklung bei Rutgers zurück. Diese Studie analysierte Böden in Gemeinschaftsgärten und eine Prävalenz von Blei festgestellt.

Als Yekeh, eine Einwohnerin von Newark, dem Programm beitrat, wusste sie, wo sie weitere Tests auf Schadstoffe durchführen wollte: in den Parks, die sie, ihre Familie und Freunde häufig besuchten. Sie untersuchte, wann die Parks entwickelt wurden, und untersuchte dann, wie und wo die Bewohner wahrscheinlich am stärksten dem Boden und potenziellen Schadstoffen ausgesetzt sind.

„Der Umgang mit Boden- und Wasserverschmutzung, insbesondere in Bereichen, in denen Menschen spielen, war mir sehr wichtig. Ich komme aus Liberia und war daher in meiner Jugend stark von der Boden- und Wasserverschmutzung betroffen. Die Arbeit am Parkprojekt im Sommer hat mir gezeigt, wie wichtig Umweltwissenschaften sind. „Es waren viele Kinder im Park, in dem ich Proben nahm – viele Teams auf den Feldern und kleine Kinder bei verschiedenen Aktivitäten – und das nicht nur für etwa eine Stunde, sondern durchgängig den ganzen Tag“, sagt Yekeh .

Nachdem die Form des Projekts umrissen war, wurde noch deutlicher, dass sie ein tragbares RFA benötigen würden, mit dem sie automatisch erkennen könnten, welche Metalle und Metallverbindungen vorhanden seien. „Dadurch konnten wir wirklich abgestimmte Entscheidungen darüber treffen, welche Böden wir für die Bewertung beproben wollten“, sagt Rouff.

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Kritische Instrumentierung mit hXRF

Rouff hatte während des Gemeinschaftsgartenprojekts zwei Dinge entdeckt: Erstens würde es in einer Stadt wie Newark, die eine Rekordbelastung durch Umweltverschmutzung aufweist, nicht ausreichen, sich nur die Böden der Gemeinschaftsgärten anzusehen; Zweitens verschwendeten sie viel Zeit damit, zu viele Proben zurück ins Labor zu bringen.

Yekeh und zwei von ihr betreute Bachelor-Studenten nutzten die NJDEP-Grenzwerte für Kontaktböden in Wohngebieten als Standard zur Bewertung der Böden und nutzten das akademische Leihgerät SciAps, um gezielt Proben zu sammeln. Jetzt fügen sie im Labor die Arsen-, Blei- und Kobaltdaten mit GPS-Koordinaten in ihr GIS ein, um die Konzentration und Wirksamkeit von einem Bereich zum anderen anzuzeigen.

Rouff sagt, dass SciAps XRF die Effizienz und Benutzererfahrung des Projekts verbessert hat. Sie hätten zuvor versucht, mit dem Analysegerät eines anderen Unternehmens zu arbeiten, hätten jedoch nicht viel Unterstützung oder Anleitung erhalten, sagt sie.

„SciAps kam tatsächlich vorbei und machte eine Demo für uns, die sehr informativ war“, sagt Rouff. „Als wir das RFA über das Academic Loaner-Programm ausgeliehen haben, wurden wir in der Verwendung geschult und sammelten unschätzbare Daten. Es hat die Entscheidung gefestigt, Analysegeräte von SciAps zu kaufen.“  

Für Yekeh sind die Daten der akademischen Leihgeberin nicht nur ein Starthilfe für ihr Projekt, sondern werden auch in den Präsentationsteil der Eignungsprüfung für ihren Ph.D. einbezogen. „Ohne das SciAps Academic Loaner Program wäre ich nicht so weit, wie ich es derzeit bin. Ich habe diese Reise mit einer Gruppe von Studenten begonnen, aber jetzt bin ich mit meinem Projekt weit fortgeschritten“, sagt Yekeh. „Vielen Dank, dass Sie dieses Programm haben. Es wird dringend benötigt, insbesondere für Labore wie das von Dr. Rouff und andere Labore, die es möglicherweise in Zukunft benötigen.“

Nächste Schritte: Vollständige Analyse, jetzt inklusive Kohlenstoff

In der nächsten Phase werden die Forscher mithilfe von SciAps SciAps Z-505 LIBS (Laser) wird es ihnen ermöglichen, die Studie zu erweitern, um auch zu sehen, was mit Kohlenstoff im Boden vor sich geht.

„Ich möchte verstehen, wie die Metallgehalte und der Kohlenstoffgehalt zusammenhängen. „Aus unseren Speziationsanalysen wissen wir bereits, dass wir Metalle haben, die an viel organisches Material gebunden sind, und daher denke ich, dass es interessant und aufschlussreich sein wird, auch den Kohlenstoff in den Böden zu quantifizieren und zu sehen, wie die Korrelationen aussehen“, sagt Rouff.

Erweiterung des Campus-Erlebnisses

Auf dem Campus hat Rouff bereits die XRF-Analyse zu Bodenmodulen in Umwelt- und Geochemiekursen für diejenigen Studenten hinzugefügt, die nicht unbedingt an der Forschung teilnehmen, aber von der unmittelbaren Analyse von Proben im Klassenzimmer profitieren werden. „Wir werden Kursmodule entwickeln und modifizieren, um die RFA einzubeziehen, wo immer wir können“, sagt Rouff.

Rouff wird die RFA- und LIBS-Analysatoren auch bei kleineren Bachelor-Forschungsprojekten einsetzen, die mit dem gesamten Projekt in Zusammenhang stehen. „Wir können ein breiteres Spektrum von Studierenden in diese Art öffentlicher oder gemeinschaftsbasierter Forschung einbeziehen. So kann ich Sommerprogramme mit Studenten durchführen, und die Verwendung der RFA wird bei der Durchführung von Analysen vor Ort ein Lebensretter sein“, sagt Rouff.

Und wenn Yekeh die Gelegenheit hat, mit Oberstufenschülern über ihr Projekt zu sprechen, kann sie ihnen vom Umweltwissenschaftsprogramm an der Rutgers erzählen und darüber, wie die Universität Sommerprogramme für sie anbietet. „Wenn ich ihnen erzähle, dass ich promoviert habe, Als Kandidat für das Programm finde ich es cool zu sehen, dass jemand aus seiner Gegend seine Ausbildung weiter vorantreibt“, sagt Yekeh.

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