Medición de plomo en agua del grifo con XRF portátil

La Dra. Marya Lieberman, química analítica de la Universidad de Notre Dame, conducía camino al trabajo a principios de 2017 cuando escuchó una historia que cambió el rumbo de su trabajo. NPR emitió un artículo de investigación de Reuters revelando que miles de áreas en los EE. UU. tenían peor envenenamiento por plomo que Flint, Michigan. Incluso cerca de South Bend. Lieberman recuerda los detalles: “Encontraron datos de acceso público sobre los niveles de plomo en la sangre de los niños en condados de todo el país. El artículo tenía enlaces y mapas para ver cómo se clasificaba cada condado, pero no tuve que ir al enlace porque se mencionó a South Bend como una de las ciudades con altas tasas de niños que tienen niveles elevados de plomo en la sangre”. El informe indicó que en el tramo censal 6 de South Bend, a una milla y media del campus de Notre Dame, "el 31 por ciento de los niños pequeños evaluados entre 2005 y 2015 tenían niveles altos, más de seis veces la tasa de Flint el año pasado". Lieberman dejó de lado su investigación normal sobre la detección de productos farmacéuticos falsos e inmediatamente se puso a trabajar investigando qué podía hacer con el problema del nivel de plomo. Lieberman no fue el único miembro de la facultad que escuchó la historia y se movió a la acción. “Descubrimos que había un pequeño grupo de aproximadamente cinco profesores que estaban trabajando en diferentes aspectos del peligro ambiental del plomo en South Bend”, dice ella. El Equipo líder de innovaciones de Notre Dame descubrió que una de las principales formas en que el estado de Indiana detecta el plomo ambiental es cuando un niño se envenena con plomo. Luego, el departamento de salud hará una evaluación de peligros en el hogar. “Si sugiero en una propuesta de investigación que usemos niños para detectar plomo, el IRB (Junta de Revisión Institucional) nunca lo aceptaría. Pero así es esencialmente como muchos estados detectan el plomo ambiental. Sentimos que podíamos hacerlo mejor”, dice Lieberman.

Medición de plomo en agua del grifo con XRF portátil

El equipo de Notre Dame necesitaba recolectar los contaminantes comunes. Para muestras de pintura, polvo y tierra, Lieberman y sus colegas crearon kits de recolección de ciencia ciudadana. Pero medir el plomo en el agua del grifo era otro problema. Actualmente no hay forma de hacer una prueba de agua en el hogar. Una persona tiene que recolectar una muestra de agua y luego enviarla a un laboratorio donde los analistas realizan un experimento de plasma acoplado inductivamente (ICP) con un instrumento costoso lo suficientemente sensible como para medir el plomo. Pero a través de la investigación y múltiples ensayos, Lieberman y su estudiante graduada Meghanne Tighe creó un método para probar el plomo en el agua utilizando una botella de dos litros y un filtro de carbón especial que recoge el plomo a medida que pasa el agua. La dificultad restante fue encontrar una mejor manera de analizar esas muestras para detectar plomo. Lieberman había estado usando el SciAps XRF portátil para otros proyectos de investigación y lo probó en las muestras. “Descubrimos que nuestra prueba de filtro de carbón con el SciAps XRF es casi tan sensible como el ICP. Nuestro límite de detección para el filtro de carbón y una muestra de agua de dos litros fue de aproximadamente seis partes por mil millones en el agua, y nuestro ICP se reduce a tres partes por mil millones. Para un instrumento portátil, eso es bastante bueno”, dice. Ahora, pueden hacer pruebas en el lugar de los filtros de agua. La tecnología SciAps se convirtió en un cambio de juego.

Buscando la fuente

En ninguna parte del país hay un mapa que identifique la ubicación de los problemas de plomo en el sistema de agua, pero en algún lugar entre la fuente y el fregadero de la cocina, el plomo se mete en el agua. “En la mayoría de las ciudades, si la plomería es lo suficientemente vieja, hay viejas líneas de alimentación que están hechas de plomo, y esas tuberías están bien recubiertas con una capa de pasivación para evitar que el plomo se disuelva en el agua. Pero si algo daña la capa de pasivación, el plomo puede comenzar a filtrarse en el agua y afectar a miles de personas en el sistema”, dice Lieberman. Sin embargo, también puede haber problemas más localizados. En las casas más antiguas, el plomo podría filtrarse en el agua mientras permanece en las tuberías durante la noche. La primera agua que sale del grifo puede tener un nivel de plomo por encima del límite de la Agencia de Protección Ambiental de 23 partes por billón. Pero si la persona deja correr el agua durante tres minutos, esa agua desaparecerá. En ese momento, el contenido de plomo podría ser solo de dos o tres partes por billón. El uso del kit de filtro de carbón y el XRF en el hogar puede determinar si el problema está en la casa o es parte del sistema más grande, lo que lleva al objetivo final de Lieberman. “Si podemos lograr que más personas participen en estas pruebas, podríamos dibujar haga un mapa y averigüe qué partes del sistema de agua tienen un alto contenido de plomo y qué partes no son un problema y controle la salud del sistema de agua con regularidad. Solo tenemos que descubrir cómo lograr que las personas realmente realicen esta prueba y cómo analizar miles de muestras de manera rápida para que podamos obtener los resultados rápidamente”, dice.

escuela por escuela

Una forma podría ser a través de los laboratorios de ciencias de las escuelas primarias y secundarias. Muchos estudiantes ya prueban la dureza del agua y los niveles de pH, por lo que agregar plomo a la prueba es una simple adición. Lieberman ya comenzó a hacer realidad este objetivo al trabajar recientemente con una escuela secundaria privada en Nueva York, donde pudo recolectar alrededor de 100 muestras de agua. cerca de él utilizando las pruebas de filtro de carbón. Estamos realmente interesados ​​en ver cómo eso coincide con los hallazgos de la Autoridad del Agua de Nueva York”, dice Lieberman. (Los residentes de Nueva York pueden analizar el agua de forma gratuita una cierta cantidad de veces al año, pero los estudiantes que encontraron plomo en el agua aún no han recibido los resultados de las pruebas estatales). Lieberman pudo llevar el SciAps XRF a la escuela secundaria. aula para que los estudiantes pudieran ver el funcionamiento del XRF y ver los resultados inmediatamente. Lieberman hizo todas las pruebas porque los usuarios de XRF deben recibir capacitación sobre cómo usar el instrumento y usar una insignia de anillo, que monitorea la exposición a la radiación. “El XRF no es un instrumento peligroso, pero aun así produce radiación de rayos X localizada justo en la boquilla del instrumento”, dice. usar el instrumento ellos mismos y haberlo usado para otros proyectos de investigación, como descubrir que todavía hay tintes para el cabello de consumo que contienen altos niveles de plomo. Para Lieberman, ver los resultados de la instrumentación científica y marcar la diferencia en su comunidad es lo que ha sido emocionante. . “La detección de plomo es un proyecto importante. Me alegro de que SciAps esté haciendo un XRF que haga el trabajo”.

Foco académico con la profesora Marya Lieberman, Universidad de Notre Dame

Marya Lieberman, Facultad de Ciencias. Foto de Barbara Johnston/Universidad de Notre Dame

El profesor Lieberman trabaja con estudiantes de secundaria en la ciudad de Nueva York para recolectar y medir muestras de agua en el hogar.

Lieberman demuestra los atributos del XRF portátil SciAps.

¿Tienes una aplicación académica?

Contáctenos (academic@sciaps.com) con una breve descripción de lo que desea medir. A medida que avanza su trabajo, agradeceríamos actualizaciones continuas. No te preocupes, entendemos que no puedes comprometer una publicación futura. Le entregaremos el analizador, lo capacitaremos en un horario programado regularmente (a menudo a través de GoTo Meeting o Skype, pero también funciona en persona). El objetivo es crear conciencia sobre el increíble mundo de las aplicaciones disponibles para LIBS y XRF portátiles. [Tenga en cuenta que en este momento debemos limitar el programa de préstamo a investigadores que trabajen en instituciones estadounidenses y canadienses. Sin embargo, los investigadores de estos países pueden viajar por todo el mundo con el analizador.