Préstamo académico: Suelos ambientales en parques de NJ con SciAps XRF

Profesor de la Universidad de Rutgers utiliza SciAps XRF para proyecto de parques

La historia más reciente del Programa de préstamos académicos de SciAps proviene de la Universidad de Rutgers, Newark, donde los investigadores detectaron un exceso de metales pesados ​​en el suelo de los parques locales.

Dra. Ashaki Rouff, profesor asociado, y Suah Yekeh, Ph.D. de segundo año. estudiante, en el Departamento de Ciencias Ambientales y de la Tierra at Universidad Rutgers, buscó un XRF portátil para analizar suelos recreativos en parques municipales en busca de contaminantes, un proyecto que Yekeh estaba realizando para su doctorado.

SciAps les prestó el X-200 durante el verano de 2021 (desde entonces, el instrumento ha sido reemplazado por SciAps X-505), y el estudio resultante, "Evaluación XRF de metales pesados ​​en parques de Newark, Nueva Jersey", detectó arsénico, cobalto y plomo en concentraciones superiores a los límites del Departamento de Protección Ambiental de Nueva Jersey en esos suelos recreativos de alto contacto.

Los hallazgos hicieron su caso para un análisis más profundo. En el verano de 2022, el equipo trabajará con un nuevo sistema One Box con SciAps X-505 XRF y Z-903 LIBS, adquirido a través de una subvención de la Fundación Nacional de Ciencias. El trabajo del año pasado, incluido en la propuesta de subvención, fue fundamental para obtener el dinero de la subvención.

“Estamos ansiosos por volver al campo con nuestro propio sistema en el verano”, dice Rouff. “Estamos muy emocionados”.

Una nueva herramienta para la investigación basada en la comunidad

Rutgers se considera una institución ancla en Newark, y un proyecto como este promueve su misión de investigación, aprendizaje y enseñanza basados ​​en la comunidad. El XRF portátil no solo fue fundamental para la validez científica del estudio, sino que también llamó un poco la atención como herramienta de relaciones públicas en la comunidad donde se crió Yekeh.

“Mi parte favorita de realizar el estudio fue poder mostrarles a todos los niños curiosos lo que estaba haciendo con el analizador”, dice Yekeh. “Uno de los parques está cerca de donde viven muchos españoles, cubanos y brasileños. Un niño de 5 años me hizo tantas preguntas y luego se disculpó por molestarme. Por supuesto, no fue una molestia. Lo disfruté”, dice ella.

Después de aprender sobre el XRF y ver su trabajo (con el permiso de sus padres), dice que él le dijo: “Quiero ser científica cuando sea grande. Pensé que iba a ser un trabajador de fábrica como mi mamá, pero ahora quiero ser un científico como tú.' Fue tan lindo”, dice Yekeh con una gran sonrisa.

Involucrar a la comunidad es un elemento del diseño del proyecto. De hecho, el proyecto tiene sus raíces en uno de los primeros proyectos estudiantiles de Rouff y el desarrollo de fertilizantes en Rutgers. Ese estudio analizó suelos en jardines comunitarios y identificó una prevalencia de plomo.

Cuando Yekeh, residente de Newark, se unió al programa, sabía dónde quería realizar más pruebas para detectar contaminantes: los parques que ella y su familia y amigos frecuentaban. Investigó cuándo se desarrollaron los parques y luego investigó cómo y dónde es probable que los residentes tengan la máxima exposición a los suelos y los posibles contaminantes.

“Trabajar con la contaminación del suelo y el agua, especialmente en áreas donde la gente juega, fue muy importante para mí. Vine de Liberia, así que mucha de la contaminación del suelo y el agua me afectó cuando era más joven. Trabajar en el proyecto del parque durante el verano me mostró cuán importante es la ciencia ambiental. Había muchos niños en el parque donde estaba tomando muestras, muchos equipos en los campos y niños pequeños en diversas actividades, y no fue solo durante una hora más o menos, sino de manera constante durante todo el día”, dice Yekeh. .

Una vez que se delineó la forma del proyecto, se hizo aún más evidente que necesitarían un XRF portátil que les permitiera ver automáticamente qué metales y conjuntos de metales estaban presentes. “Eso nos permitió tomar decisiones realmente concertadas sobre qué suelos queríamos muestrear para la evaluación”, dice Rouff.

Instrumentación crítica con hXRF

Rouff había descubierto dos cosas durante el proyecto de jardines comunitarios: primero, solo mirar los suelos de los jardines comunitarios no sería suficiente en una ciudad como Newark que tiene un historial de contaminación; segundo, perdieron mucho tiempo trayendo demasiadas muestras al laboratorio.

Utilizando los límites del NJDEP para suelos de contacto residencial como estándar para evaluar los suelos, Yekeh y dos estudiantes universitarios a los que ella asesoraba utilizaron el préstamo académico de SciAps para identificar y recolectar muestras. Ahora en el laboratorio, están agregando los datos de arsénico, plomo y cobalto con coordenadas de GPS en su GIS para mostrar la concentración y la potencia de un área a otra.

Rouff dice que SciAps XRF mejoró la eficiencia y la experiencia del usuario del proyecto. Anteriormente intentaron trabajar con el analizador de otra empresa y no habían recibido mucho apoyo ni orientación, dice ella.

“De hecho, SciAps vino e hizo una demostración para nosotros, que fue bastante informativa”, dice Rouff. “Cuando tomamos prestado el XRF a través del programa Academic Loaner, recibimos capacitación sobre cómo usarlo y recopilamos datos invaluables. Consolidó la decisión de comprar analizadores de SciAps”.  

Para Yekeh, los datos del préstamo académico no solo impulsaron su proyecto, sino que también se incluirán en la parte de presentación del examen de calificación para su doctorado. “Sin el Programa de Préstamos Académicos de SciAps, no estaría tan adelantado como lo estoy actualmente. Empecé este viaje con un grupo de estudiantes, pero ahora estoy muy por delante en mi proyecto”, dice Yekeh. “Entonces, muchas gracias por tener este programa. Es muy necesario, especialmente para laboratorios como el del Dr. Rouff y otros laboratorios que podrían necesitarlo en el futuro”.

Próximos pasos: Análisis completo, ahora con carbono incluido

En la siguiente fase, los investigadores utilizarán SciAps X-505 para realizar un análisis completo de los suelos para obtener una evaluación de la movilidad potencial de los contaminantes y el potencial de los suelos contaminados para infiltrarse en el aire. SciAps Z-903 LIBS (láser) les permitirá ampliar el estudio para ver qué sucede también con el carbono en el suelo.

“Quiero entender cómo se correlacionan los contenidos de metal y el contenido de carbono. Ya sabemos por nuestros análisis de especiación que tenemos metales unidos a una gran cantidad de material orgánico, por lo que creo que será interesante e informativo cuantificar también el carbono en los suelos y ver cómo son las correlaciones”, dice Rouff.

Expandiendo la experiencia del campus

En el campus, Rouff ya ha agregado el análisis XRF a los módulos de suelo en los cursos de medioambiente y geoquímica para aquellos estudiantes que no necesariamente participan en la investigación pero que se beneficiarán del análisis inmediato de muestras en el salón de clases. “Vamos a desarrollar y modificar los módulos del curso para incluir el XRF siempre que podamos”, dice Rouff.

Rouff también implementará los analizadores XRF y LIBS en proyectos de investigación de pregrado a menor escala que se conectan a todo el proyecto. “Podemos involucrar a una gama más amplia de estudiantes en este tipo de investigación pública o comunitaria. Así que puedo ejecutar programas de verano con estudiantes universitarios, y usar el XRF será un salvavidas en términos de hacer análisis en el campo”, dice Rouff.

Y cuando Yekeh tiene la oportunidad de hablar con estudiantes de secundaria sobre su proyecto, puede contarles sobre el programa de Ciencias Ambientales en Rutgers y cómo la universidad ofrece programas de verano para ellos. “Cuando les digo que soy un Ph.D. candidato en el programa, creo que es genial para ellos ver a alguien de su área yendo más allá con la educación”, dice Yekeh.

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