Een nieuwe elektronische loodsensor, mogelijk kost ongeveer $ 20, de waterkwaliteit thuis en in de stad in de gaten kunnen houden, bewoners en ambtenaren binnen negen dagen waarschuwen voor de aanwezigheid van lood. Onderzoekers van de University of Michigan zoeken partners om de technologie op de markt te brengen.

De watercrisis in Flint heeft de natie laten zien dat oude watersystemen waarvan wordt aangenomen dat ze al tientallen jaren stabiel zijn, duizenden mensen plotseling kunnen blootstellen aan een neurotoxine als loden leidingen worden aangetast door een verandering in de waterkwaliteit. In aanvulling, standaard watermonstertests vereisen dat gebruikers hun water enkele minuten laten lopen, het missen van lood dat in het water uitspoelt vanuit de eigen leidingen van het huis.

Mark Brands, de TC Chang hoogleraar chemische technologie aan de UM, en zijn collega's wilden een goedkope sensor ontwikkelen die zowel op belangrijke punten in stadswatersystemen als bij de kranen in huizen zou kunnen worden geplaatst.

"Ik hoop dat het enige impact zal hebben, want het is eng om te denken aan lood in je water, ' zei Brands.

De truc is om lood te scheiden van alle andere metalen die in water aanwezig kunnen zijn, de meeste zijn alleen gevaarlijk in zeer hoge doses.

"Omdat ijzer het meest voorkomende metaal in water is en in principe onschadelijk is (behalve dat het een slechte geur heeft), we zien het als interferentie met onze sensor, " zei Wen-Chi Lin, een recente Ph.D. afgestudeerd in chemische technologie.

Dus, ze ontwierp een sensor die onderscheid kon maken tussen lood en andere metalen zoals ijzer. Het is gebaseerd op twee paar elektroden. De positieve elektrode en zijn neutrale buur zorgen voor een elektronenarme omgeving, terwijl de negatieve elektrode en zijn neutrale buur een elektronenrijke omgeving creëren.

De negatieve elektrode biedt elektronen aan positieve ionen, het vangen van de meeste metalen. De metalen zijn al geoxideerd in water, wat betekent dat ze een deel van hun elektronen hebben opgegeven, dus geven ze de voorkeur aan een kans om elektronen terug te krijgen.

Echter, lood wordt aangetrokken door de positieve kant van de elektrodenset - het is het enige verontreinigende metaal dat gemakkelijk meer elektronen verliest en verder oxideert.

Lin testte de sensoren in verschillende omgevingen:gesimuleerd kraanwater en water uit een echte kraan, met metalen spijkers of niet. Als lood zich ophoopt op de positieve elektrode, het bereikt uiteindelijk de neutrale elektrode, het circuit sluiten en een spanning opwekken. Boven een één-volt signaal, het systeem registreert een treffer.

Het is een soortgelijk verhaal over de negatieve elektrode, het opnemen van hoge concentraties ijzer, zink en koper, die ook gezondheidsproblemen kunnen worden. De sensor kan onderscheid maken tussen een loodprobleem en een probleem met een van deze andere metalen.

"Er zou een app kunnen zijn die alle tikken zou monitoren, en het kan je gewoon een e-mailbericht sturen wanneer het een gebeurtenis detecteert, ' zei Brands.

Lin was zich vooral bewust van valse positieven - een detectie betekent dat de elektrode voorgoed buiten gebruik is (maar niet de hele sensor), en het kan een gezin of ambtenaar onnodig schrikken.

De enige mogelijkheid voor een valse lead-waarschuwing is als de koperconcentratie te hoog is. Koper is zo goed in het opvangen van extra elektronen dat het zich kan ophopen op de neutrale elektrode naast de positieve elektrode. Maar koper wekt pas spanning op bij hoge concentraties, nadert de actielimiet van de Environmental Protection Agency van 1, 300 delen per miljard.

Leiding, in tegenstelling tot, verschijnt na ongeveer een week op 15 delen per miljard - de EPA-actielimiet. Er wordt niet gedacht dat dit blootstellingsniveau de bloedspiegels bij volwassenen verhoogt, volgens de Centers for Disease Control. Een grotere concentratie van lood, 150 delen per miljard, werd al na een of twee dagen opgehaald, afhankelijk van de waterchemie.

Lin gelooft dat met optimalisatie, de positieve elektrode kan nog beter zijn in het aantrekken van lood, maar niet in het aantrekken van koper.

De studie is gepubliceerd in Analytische scheikunde , getiteld, "Een drinkwatersensor voor lood en andere zware metalen."