2月26日2020年
铅、砷和其他重金属在世界各地的水系统中越来越多地存在，这是由于人类活动，例如杀虫剂的使用，以及最近不适当的电子废物处理。即使是长期接触微量的这些污染物(浓度为十亿分之一)，也会导致孕妇、儿童和其他弱势群体的健康状况恶化。
MIT研究生艾米丽Hanhauser表明可以简化监测水的物流的痕量金属污染物，特别是在资源受限的区域中的新设备。图片来源：梅勒妮Gonick / MIT
然而，监测重金属的水是一个强大的任务，特别是对于工人必须在将许多升水和化学保存样品的资源受限区域，在将它们运送到遥远的实验室进行分析之前。
为了简化监测过程，麻省理工学院研究人员已经开发了一种叫做术的方法，用于固相提取，保存，储存，运输和痕量污染物的分析。该方法基于团队开发的小型用户友好的设备，这在水中吸收痕量污染物并以干燥状态保存，因此样品可以容易地丢弃在邮件中并运送到实验室以进行进一步分析。
这种装置类似于一个小型的、灵活的螺旋桨，或者说是搅拌器，可以装在一个典型的取样瓶里。当在瓶内旋转几分钟时，仪器可以吸收水样中的大部分微量污染物。用户可以风干设备或用纸吸干设备，然后将设备压平，装在信封里寄到实验室。在实验室里，科学家可以将设备浸泡在酸溶液中去除污染物，并收集它们以供实验室进一步分析。
“最初，我们设计了这个在印度使用，但它教会了我很多关于在美国我们自己的水问题和痕量污染物，”设备设计师艾米丽Hanhauser，研究生机械工程的麻省理工学院的部门说。“例如，有人听说过密歇根州弗林特的水危机，现在想知道他们的水里有什么，可能有一天会在网上订购类似这样的东西，自己做测试，并把它送到实验室。”
Hanhauser和她的同事最近在杂志上发表了他们的研究结果环境科学与技术欧洲杯线上买球．她在麻省理工学院的合著者是塔塔技术与设计中心和麻省理工学院斯隆管理学院的Chintan Vaishnav;约翰·哈特，机械工程副教授;机械工程教授、教育部副主任罗希特·卡尼克(Rohit Karnik)，以及波士顿大学(Boston University)的迈克尔·波诺(Michael Bono)。
从茶包到搅拌器
该团队最初着手了解印度的水质监测基础设施。水样的数百万件由当地实验室在全国各地，这是装备用于执行基本的水质分析人员代收。然而，分析痕量污染物，工人在这些地方的实验室需要化学保留大量水样和运输船只，往往在几百公里，到州首府，这里集中实验室有设施，以正确分析痕量污染物。
“如果你收集了很多这些样本并试图把它们带到实验室，那么它的工作非常繁重，并且有一个重要的运输障碍，”汉豪斯说。
为了简化水监测的物流，她和她的同事们想知道，他们是否可以绕过运输水的需要，而是在干燥的状态下自己运输污染物。
他们最终发现了一种在干血斑点中的灵感，这是一种简单的技术，涉及刺穿一个人的手指并在纤维素卡上收集一滴血。干燥时，血液中的化学物质稳定并保存，并且可以邮寄卡进行进一步分析，避免需要保护和占大量血液。
该团队开始思考一个类似的重金属收集系统，并查阅了文献，寻找既能从水中吸收微量污染物，又能在干燥时保持其稳定的材料。欧洲杯足球竞彩
他们最终沉淀在离子交换树脂上，一类以小聚合物珠子形式的材料，几百微米宽。这些珠子含有与氢离子结合的分子组。当浸入水中时，氢气脱落，可以与另一个离子（例如重金属阳离子）交换，使氢珠在珠子上取氢。以这种方式，珠子可以从水中吸收重金属和其他痕量污染物。
研究人员随后寻找将珠子浸泡在水中的方法，并首先考虑了一种类似茶包的设计。他们在一个网状的口袋里装满珠子，然后把它浸入水中，在水中加入重金属。然而，他们发现，如果只是把茶包留在水中，这些珠子需要几天的时间才能充分吸收污染物。当他们搅动茶包时，湍流稍微加快了这一过程，但装在一个大茶包里的小珠子仍然需要很长时间来吸收污染物。
最终，Hanhauser发现手持搅拌设计能够最好地占用金属污染物在水中在合理的时间量之内。该装置由一个聚合物网切制成几个螺旋桨状的板。在每个面板，Hanhauser手工缝制小口袋，这是她填充聚合物珠。然后，她缝周围形成聚合物粘每个面板类似于一种打蛋器或拂尘。
试水
研究人员制造多台装置，然后测试他们的波士顿附近采集的天然水，其中包括查尔斯和神秘的河流样本。它们掺入样品与各种重金属污染物，如铅，铜，镍，镉，然后在瓶子每个样品的卡住的装置，并且由手围绕它旋转着捕捉并吸收污染物。然后，他们放置在柜台干通宵的设备。
以恢复来自该装置的污染物，它们蘸装置盐酸。在溶液中的氢有效地敲远离连接到聚合物珠粒，包括重金属，然后可将其收集并用仪器如质谱仪分析的任何离子。
研究人员发现，通过水样中搅拌装置，该装置是能够吸收和保存关于每个样品中的金属污染物的94％。在他们的最近的试验中，他们发现他们可能仍然检测到污染物和预测的原始水样中它们的浓度，为10〜20％的精确度范围内，即使在干燥状态下储存设备长达两年。
小于2 $成本，研究人员认为，该设备可以方便样品运输到中心实验室，收集和对未来的分析样品的保存，以及收购的水质数据以集中的方式，这反过来，可以帮助识别污染，导政策的来源，能够改善水质管理。
研究人员现在已经与印度的一家公司合作，希望将这种设备商业化。他们的项目最近被选为印度政府在阿塔尔新印度挑战计划下资助的950多个提案中的26个提案之一。
这项研究是由Abdul Latif Jameel水和食品系统实验室、麻省理工学院塔塔中心和国家科学基金会资助的。欧洲杯线上买球
来源：http://news.mit.edu/