林文琦展示了她的电子铅传感器设计。 它可以使城市和房主能够找出用铅污染水的管道。 （图片来源：Evan Dougherty /密歇根州工程传播与市场部/美国密歇根州）

一个新的电子传感器可以监测家庭或城市的水质，在9天内通知居民或官员水中含铅，所有这些都在20附近。

弗林特水危机向国家表明，如果水质的变化腐蚀导管，几十年来相信已经稳定的老水系统可能会突然暴露数千人成为神经毒素。

另外，标准的水样测试要求使用者将水运行几分钟，以避免任何从家里自己的管道渗入水中的铅。

密歇根大学的化学工程教授马克·伯恩斯（Mark Burns）和他的同事着手开发一种便宜的传感器，可以放在城市供水系统和家庭水龙头的关键位置。

伯恩斯说：“我希望这会产生一些影响，因为考虑在水中含铅是可怕的。

诀窍在于将铅从可能存在于水中的所有其他金属中分离出来，其中大多数仅在非常高的剂量下才是有害的。

“由于铁是水中最常见的金属，基本上是无害的（除了有难闻的气味），我们认为它是干扰我们的传感器，”最近的化学工程博士研究生林文琦说。

所以，她设计了一个能区分铅和其他金属如铁的传感器。 它依靠两对电极。 正电极和中性邻居建立了一个缺电子环境，而负电极和中性邻居建立了一个富电子环境。

负电极向正离子提供电子，捕获大多数金属。 这些金属已经在水中氧化了，这意味着他们已经放弃了一些电子，所以他们更喜欢有机会获得电子。

然而，铅被吸引到电极组的正极 - 它是唯一容易失去更多电子并进一步氧化的污染金属。

林在各种环境中测试传感器：从实际水龙头模拟自来水和水，加上金属与否。 当铅在正电极上积累时，最终到达中性电极，闭合电路并产生电压。 高于1伏的信号，系统注册一个命中。

这是一个类似的故事在负极，捡起高浓度的铁，锌和铜，这也可能成为健康问题。 传感器可以区分引导问题和其他金属之一的问题。

Burns说：“可能有一个应用程序可以监控所有的水龙头，并且只要发现了一个事件就可以给你发一封电子邮件。

林特别注意到误报 - 一个检测意味着电极已经失效（但不是整个传感器），这可能会导致一个家庭或官员不必要的恐慌。

一个潜在的虚假铅警报是如果铜浓度太高。 铜是如此擅长夺取额外的电子，它可以堆积在正极旁边的中性电极上。 但是，铜仅在高浓度下产生电压，接近其环保局每十亿份1,300份额的行动极限。

相比之下，铅在15十亿分之一的数量上出现 - 大约一周后，美国环保局的行动限制。 疾病控制中心的数据显示，这种暴露水平并不能提高成年人的血液水平。 根据水的化学性质，仅在一两天后就可以得到更高浓度的铅（十亿分之一150）。

林先生认为，通过优化，正极可以更好地吸引铅而不是铜。

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该研究出现在 分析化学.

密歇根大学通过Barbour奖学金，Rackham Predoctoral奖学金和TC Chang捐赠教授资助了这项工作。

Sumber: 密歇根大学

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