Messung von Blei in Leitungswasser mit tragbarer RFA

Dr. Marya Lieberman, eine analytische Chemikerin an der University of Notre Dame, fuhr Anfang 2017 zur Arbeit, als sie eine Geschichte hörte, die den Verlauf ihrer Arbeit veränderte. NPR lüftete a Reuters-Ermittlungsgeschichte Dies enthüllte, dass in Tausenden von Gebieten in den USA eine schlimmere Bleivergiftung herrschte als in Flint, Michigan. Auch in der Nähe in South Bend. Lieberman erinnert sich an die Details: „Sie fanden öffentlich zugängliche Daten über Bleiwerte im Blut von Kindern in Landkreisen im ganzen Land. Der Artikel enthielt Links und Karten, um zu sehen, wie die einzelnen Landkreise eingestuft wurden, aber ich musste nicht auf den Link gehen, da South Bend als eine der Städte mit einer hohen Rate an Kindern mit erhöhten Blutbleiwerten bezeichnet wurde In einem Bericht heißt es, dass im Zensusbezirk 6 von South Bend, anderthalb Meilen vom Campus von Notre Dame entfernt, „31 Prozent der zwischen 2005 und 2015 getesteten Kleinkinder hohe Werte aufwiesen – mehr als das Sechsfache von Flints Rate im letzten Jahr.“ Lieberman legte sie beiseite Sie führte eine normale Recherche zur Aufdeckung gefälschter Arzneimittel durch und machte sich sofort an die Arbeit, um zu recherchieren, was sie gegen das Problem mit dem Bleigehalt tun könnte. Lieberman war nicht das einzige Fakultätsmitglied, das die Geschichte hörte und zum Handeln bewegt wurde. „Wir fanden heraus, dass es eine kleine Gruppe von etwa fünf Fakultäten gab, die an verschiedenen Aspekten der umweltbedingten Bleigefahr in South Bend arbeiteten“, sagt sie. Der Notre Dame leitet das Innovationsteam entdeckte, dass der Bundesstaat Indiana eine der Hauptmethoden zur Erkennung von Blei in der Umwelt ist, wenn ein Kind eine Bleivergiftung erleidet. Das Gesundheitsamt führt dann eine Risikobewertung für den Haushalt durch. „Wenn ich in einem Forschungsvorschlag vorschlagen würde, dass wir Kinder zum Nachweis von Blei verwenden, würde das IRB (Institutional Review Board) dem niemals zustimmen.“ Aber auf diese Weise erkennen viele Staaten im Wesentlichen Umweltblei. Wir hatten das Gefühl, dass wir es besser machen könnten“, sagt Lieberman.

Messleitung in Leitungswasser mit tragbarem RFA

Es gibt einen Teil der ...Das Notre-Dame-Team musste die häufigsten Schadstoffe sammeln. Für Farb-, Staub- und Erdproben entwickelten Lieberman und ihre Kollegen bürgerwissenschaftliche Sammelsets. Aber die Messung von Blei im Leitungswasser war ein ganz anderes Thema. Derzeit gibt es keine Möglichkeit, einen Wassertest zu Hause durchzuführen. Eine Person muss eine Wasserprobe entnehmen und sie dann an ein Labor schicken, wo Analysten ein Experiment mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP) mit einem teuren Instrument durchführen, das empfindlich genug ist, um Blei zu messen. Aber durch Forschung und mehrere Versuche haben Lieberman und ihre Doktorandin Meghanne Tighe hat eine Methode zum Testen von Blei in Wasser mithilfe einer Zwei-Liter-Flasche und eines speziellen Kohlefilters entwickelt, der das Blei beim Durchströmen des Wassers auffängt. Die verbleibende Schwierigkeit bestand darin, eine bessere Möglichkeit zu finden, diese Proben auf Blei zu testen. Lieberman hatte das tragbare SciAps-RFA für andere Forschungsprojekte verwendet und es an den Proben ausprobiert. „Wir haben festgestellt, dass unser Kohlefiltertest mit dem SciAps-RFA fast so empfindlich ist wie das ICP. Unsere Nachweisgrenze für den Kohlefilter und eine Zwei-Liter-Wasserprobe lag bei etwa sechs Teilen pro Milliarde im Wasser, und unser ICP geht auf drei Teile pro Milliarde zurück. Für ein Handgerät ist das ziemlich gut“, sagt sie. Jetzt können sie die Wasserfilter vor Ort testen. Die SciAps-Technologie hat das Spiel verändert.

Es gibt einen Teil der ...Auf der Suche nach der Quelle

Es gibt einen Teil der ...Nirgendwo im Land gibt es eine Karte, die die Lage von Bleiproblemen im Wassersystem genau anzeigt, aber irgendwo zwischen der Quelle und einem Spülbecken gelangt Blei ins Wasser. „In den meisten Städten gibt es Bleiprobleme, wenn die Leitungen alt genug sind alte Zuleitungen, die aus Blei bestehen, und diese Rohre sind gut mit einer Passivierungsschicht überzogen, um zu verhindern, dass sich das Blei im Wasser auflöst. Aber wenn etwas die Passivierungsschicht beschädigt, kann Blei ins Wasser gelangen und Tausende von Menschen im System beeinträchtigen“, sagt Lieberman. Allerdings kann es auch lokalere Probleme geben. In älteren Häusern könnte Blei ins Wasser gelangen, während es über Nacht in Rohren verbleibt. Das erste Wasser, das aus dem Wasserhahn kommt, könnte einen Bleigehalt haben, der über dem Grenzwert der Environmental Protection Agency von 23 Teilen pro Milliarde liegt. Aber wenn die Person das Wasser drei Minuten lang laufen lässt, wird das Wasser ausgespült. Zu diesem Zeitpunkt beträgt der Bleigehalt möglicherweise nur zwei oder drei Teile pro Milliarde. Mithilfe des Kohlefiltersatzes und der RFA im Haus kann festgestellt werden, ob das Problem im Haus oder in einem Teil des größeren Systems liegt, was zu Liebermans ultimativem Ziel führt: „Wenn wir mehr Menschen dazu bringen können, an diesen Tests teilzunehmen, könnten wir eine Verlosung erzielen.“ Erstellen Sie eine Karte und finden Sie heraus, welche Teile des Wassersystems einen hohen Bleigehalt aufweisen und welche kein Problem darstellen, und überwachen Sie regelmäßig den Zustand des Wassersystems. Wir müssen nur herausfinden, wie wir die Leute dazu bringen, diesen Test tatsächlich durchzuführen, und wie wir Tausende von Proben schnell analysieren können, damit wir schnell die Ergebnisse erhalten“, sagt sie.

Es gibt einen Teil der ...Schule für Schule

Es gibt einen Teil der ...Eine Möglichkeit könnten naturwissenschaftliche Labore an Grund- und weiterführenden Schulen sein. Viele Studenten testen bereits die Wasserhärte und den pH-Wert, daher ist die Zugabe von Blei zum Test eine einfache Ergänzung. Lieberman hat bereits begonnen, dieses Ziel zu verwirklichen, indem sie kürzlich mit einer privaten High School in New York zusammenarbeitete, wo sie etwa 100 Wasserproben sammeln konnte. „Wir haben tatsächlich zwei Proben gefunden, die über dem EPA-Grenzwert lagen, und zwei weitere Proben, die hübsch waren.“ nahe dran, wenn man die Kohlefiltertests verwendet. Wir sind wirklich daran interessiert zu sehen, wie das mit den Erkenntnissen der New York Water Authority übereinstimmt“, sagt Lieberman. (Einwohner von New York können ihr Wasser mehrmals pro Jahr kostenlos testen lassen, aber die Schüler, die Blei in ihrem Wasser fanden, haben ihre staatlichen Testergebnisse noch nicht erhalten.) Lieberman konnte die SciAps-RFA in die High School bringen im Klassenzimmer, sodass die Schüler den RFA-Betrieb beobachten und die Ergebnisse sofort sehen konnten. Lieberman führte alle Tests durch, da RFA-Anwender im Umgang mit dem Instrument geschult werden und einen Ringausweis tragen müssen, der die Strahlungsexposition überwacht. „Die RFA ist kein gefährliches Instrument, aber sie erzeugt dennoch Röntgenstrahlung, die direkt an der Düse des Instruments lokalisiert ist“, sagt sie. In Notre Dame sind die Studenten zugelassen, die den Strahlenschutzkurs absolvieren und ein Ringabzeichen erhalten Sie haben das Instrument selbst verwendet und es für andere Forschungsprojekte verwendet, beispielsweise um herauszufinden, dass es immer noch Verbraucherhaarfärbemittel gibt, die einen hohen Bleigehalt enthalten. Für Lieberman ist es aufregend, die Ergebnisse wissenschaftlicher Instrumente zu sehen und in ihrer Gemeinde etwas zu bewirken . „Die Erkennung von Blei ist ein wichtiges Projekt. Ich bin froh, dass SciAps da draußen ist und ein RFA erstellt, das seine Aufgabe erfüllt.“

Akademisches Spotlight mit Professor Marya Lieberman, University of Notre Dame

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Marya Lieberman, Hochschule für Wissenschaft. Foto von Barbara Johnston/Universität Notre Dame

Professor Lieberman arbeitet mit Highschool-Schülern in New York City zusammen, um Wasserproben zu Hause zu sammeln und zu messen.

Lieberman demonstriert die Eigenschaften von SciAps Handheld XRF.

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Kontaktiere uns (academic@sciaps.com) mit einer kurzen Beschreibung dessen, was Sie messen möchten. Während Ihre Arbeit voranschreitet, würden wir uns über weitere Updates freuen. Machen Sie sich keine Sorgen, wir verstehen, dass Sie bei einer zukünftigen Veröffentlichung keine Kompromisse eingehen können. Wir besorgen Ihnen den Analysator und schulen Sie zu einem regelmäßigen Termin (oft über GoTo Meeting oder Skype, aber auch eine persönliche Sitzung funktioniert). Ziel ist es, das Bewusstsein für die erstaunliche Welt der verfügbaren Anwendungen für Handheld-LIBS und RFA zu schärfen. [Bitte beachten Sie, dass wir das Leihprogramm derzeit auf Forscher beschränken müssen, die an US-amerikanischen und kanadischen Institutionen arbeiten. Forscher aus diesen Ländern können jedoch mit dem Analysegerät weltweit reisen.

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