Ev ve Şehir Suyu Hatları İçin Uygun Fiyatlı Kurşun Sensörü!

Potansiyel olarak yaklaşık 20 dolara mal olan yeni bir elektronik kurşun sensörü, konut sakinlerini ve yetkilileri dokuz gün içinde sudaki kurşun varlığına karşı uyararak, ev ve şehir suyu kalitesine göz kulak olabilir. Michigan Üniversitesi araştırmacıları, bu teknolojiyi piyasaya sunmak için iş ortakları arıyorlar.

Flint (Michigan’da bir şehir) su krizi, onlarca yıldır sağlam olduğuna inanılan eski su sistemlerinin kurşundan yapılmış boruları, su kalitesinde oluşan bir değişiklik ile aşınırsa, aniden binlerce insanı nörotoksine maruz bırakabileceğini insanlara gösterdi. Buna ek olarak, standart su numunesi testleri, kullanıcıların sularını birkaç dakika çalıştırmalarını ve evin kendi borularından suya bulaşan herhangi bir kurşunun bulunmadığından emin olunmasını gerektirir.

Michigan Üniversitesi’nde Kimya Mühendisliği Profesörü Mark Burns ve meslektaşları, evdeki muslukların yanı sıra şehir su sistemlerinin de anahtar noktalarına yerleştirilebilecek, ucuz bir algılayıcı geliştirmeye karar verdiler.

Burns, “Umarım bu sensörlerin bir etkisi olacaktır, çünkü sularınızın içinde kurşun bulunduğunu düşünmek bile korkutucudur.” dedi.

Cihazın püf noktası, kurşunu çoğu çok yüksek dozlarda tehlikeli olan, suda bulunabilecek diğer metallerden ayırıyor olmasıdır.

Kimya Mühendisliği doktora eğitimden yeni mezun olan Wen-Chi Lin, “Demir suda ki en yaygın metaldir ve temel olarak zararsızdır (kötü bir kokuya sahip olması haricinde), bu nedende biz onu sensörümüzün sinyallerini karıştırıcı olarak görüyoruz” dedi.

Bu nedenle, kurşunu demir gibi diğer metallerden ayırt edebilecek bir sensör tasarladı. Bu sensör iki çift elektrot kullanıyor. Pozitif elektrot ve onun nötr komşusu elektoronca fakir bir ortam oluştururken, negatif elektrot ve onun nötr komşusu elektoronca zengin bir ortam oluşturuyor.

Negatif elektrot, çoğu metali yakalayan pozitif iyonlara elektronlar sunar. Metaller zaten suyun içinde oksitlenmiştir, yani elektronlarından bir kısmını bırakmışlardır. Bu nedenle elektronlarını geri alma fırsatı tercih ederler.

Bununla birlikte, kurşun elektrot setinin pozitif tarafına çekilir. Kurşun tek kirletici metaldir ve daha çok elektron kaybeder bu nedenle daha fazla okside olur.

Lin, metalllerle çivilenmiş veya çivilenmemiş borulardan gelen, yapay olarak hazırlanmış musluk suyu ve gerçek bir musluk suyu gibi çeşitli ortamlarda sensörleri test etti. Kurşun pozitif elektrot üzerinde biriktiğinde, en sonunda nötr elektrota ulaşır. Böylece devreyi kapatır ve bir voltaj oluşturur. 1 voltun üzerinde oluşan sinyalleri, sistem vuruş olarak kaydeder.

Negatif elektrot üzerinde de aynı durum söz konusudur. Sağlık açısından endişe haline gelebilecek yüksek konsantrasyondaki demir, çinko ve bakırı üzerinde toplar. Sensör, kurşun sorunu ile diğer metallerden herhangi birinin oluşturduğu sorun arasındaki farkı ayırt edebilir.

Burns, “Tüm muslukları izleyecek bir uygulama olabilir ve yalnızca bir sorun tespit ettiğinde size bir e-posta mesajı gönderebilir” dedi.

Elektrotun sürekli olarak çalışmıyor durumda olduğu anlamına gelen bir algılamada (fakat tüm sensör için değil), Lin özellikle yanlış bir pozitiflik olduğunun bilincindeydi ve bu uyarı bir aile veya resmi bir kurum için gereksiz bir korkuya neden olabilirdi.

Bir diğer potansiyel de, bakır konsantrasyonu çok yüksek olduğunda, yanlış bir kurşun içeriği uyarısı alma olasılığıdır. Bakır, ekstra elektronlar yakalamakta iyidir bu nedenle pozitif elektrotun yanındaki nötr elektrot üzerinde de birikebilir. Fakat bakır, sadece Çevre Koruma Ajansı’nın etki limiti olan milyar başına 1,300 partiküle yaklaşan, yüksek konsantrasyonda gerilim oluşturur.

Öte yandan, kurşun, yaklaşık bir hafta sonunda milyarda 15 partiküle (ÇKA eylem sınırı) kadar yükselir. Hastalık Kontrolü Merkezlerine göre, bu maruz kalma düzeyinin yetişkinlerin kan değerlerini yükselttiği düşünülmemektedir. Milyar başına 150 partikülden oluşan daha yüksek bir kurşun konsantrasyonu, suyun kimyasına bağlı olarak, sadece bir veya iki gün sonra algılanıyor.

Lin, optimizasyonla pozitif elektrotun bakır değil, kurşunu çekme konusunda daha iyi olabileceğine inanıyor.

Araştırma Analitik Kimya dergisinde, “Kurşun ve diğer ağır metaller için bir içme suyu sensörü” adlı başlıkla yayınlandı.

Kaynak : phys.org