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科学家开发发光传感器来检测水中的“永久化学物质”

2024-01-18 14:35:57  来源:激光网原创    

研究人员创造了一种新方法,通过发光传感器检测水中的“永久化学”污染。

伯明翰大学化学与环境科学系的科学家与德国联邦材料研究与测试研究所的科学家合作,开发了一种通过发光检测水中“永久化学物质”污染的新方法。

PFAS或“永久化学品”是制造的氟化学品,广泛用于不同行业,从食品包装到半导体生产和汽车轮胎。它们是不可降解的,会在环境中积累。近年来,人们对它们造成的有毒污染,尤其是水中的有毒污染的担忧一直在上升。

伯明翰大学环境化学教授斯图尔特·哈拉德与同事、无机化学和光物理学教授佐伊·皮克拉梅努教授共同领导了一种新传感器的设计,他说:“能够识别饮用水或工业泄漏环境中的'永久化学物质'对我们自己的健康和地球的健康至关重要。

“目前测量这些污染物的方法困难、耗时且昂贵。显然,迫切需要一种简单、快速、经济高效的方法来测量现场水样中的PFAS,以帮助控制和修复,特别是在痕量浓度下。但直到现在,事实证明要做到这一点非常困难。

研究人员在《分析化学》杂志上发布了他们的研究结果,他们创建了一个原型模型,可以检测“永久化学”全氟辛酸。该方法使用附着在传感器表面的发光金属络合物。如果设备浸入受污染的水中,它会通过金属发出的发光信号的变化来检测PFOA。

Pikramenou教授评论说:“该传感器通过使用与铱金属络合物接枝的小金片来工作。然后使用紫外线激发铱,铱发出红光。当金屑浸入被'永久化学物质'污染的样品中时,观察到金属发光寿命信号的变化,从而可以检测到不同浓度的'永久化学物质'的存在。

“到目前为止,该传感器已经能够检测出每升水中220微克的PFAS,这适用于工业废水,但对于饮用水,我们需要这种方法更加灵敏,并能够检测纳克级的PFAS。”

该团队与柏林的表面和传感器科学家BAM合作,在纳米尺度上进行检测开发和专门分析。BAM 表面和薄膜分析部门负责人 Dan Hodoroaba 强调了芯片表征的重要性,“先进的成像表面分析对于在定制传感器芯片上开发专用化学纳米结构以确保最佳性能至关重要。

BAM化学和光学传感部门负责人Knut Rurack补充说:“现在我们有了原型传感器芯片,我们打算对其进行改进和集成,使其便携且更灵敏,以便它可以在泄漏现场使用,并确定饮用水中是否存在这些化学物质。

Pikramenou教授总结道:“PFAS因其有用的特性而被用于工业环境,例如在防污织物中。但是,如果不安全处置,这些化学物质会对水生生物、我们的健康和更广泛的环境构成真正的危险。这个原型是向前迈出的一大步,带来了一种有效、快速和准确的方法来检测这种污染,有助于保护我们的自然世界,并可能保持我们的饮用水清洁。

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