"Wat zit er in je water?" is een steeds beladen vraag geworden voor veel mensen in de VS en over de hele wereld. Het antwoord krijgen is niet altijd gemakkelijk of goedkoop. Vandaag, wetenschappers melden dat ze het bekende "koffiering-effect" gebruiken om gemakkelijk meerdere componenten in een enkele druppel water te analyseren, snel en goedkoop. En op een dag, het publiek kon de methode gebruiken om hun eigen leidingwater te testen.

De onderzoekers presenteren hun werk vandaag op de 254e National Meeting &Exposition van de American Chemical Society (ACS).

In een notendop, het koffieringeffect is het bekende fenomeen waarbij de deeltjes in een druppel water de neiging hebben zich te concentreren rond de randen van de druppel als het water verdampt. "Maar de patronen die het koffieringeffect achterlaat voor echte kraanwatermonsters zijn ingewikkelder en unieker voor elke waterbron, " zegt Rebecca Lahr, doctoraat "Er is daar een verbluffende hoeveelheid informatie om te analyseren. De residupatronen voor kraanwater zijn als vingerafdrukken die kunnen worden gebruikt om te identificeren wat er in een monster zit."

Lahr wijst erop dat de bezorgdheid over de volksgezondheid pas de laatste jaren naar voren kwam in steden als Flint, Michigan; Washington, gelijkstroom; Toledo, Ohio; en Charleston, West Virginia, nadat mensen besmet kraanwater hadden gedronken. Deze ervaringen tonen aan dat er behoefte is aan verbeterde monitoringtechnieken voor de waterkwaliteit, ze zegt.

Lahr bestudeert het koffieringeffect sinds ze aan haar Ph.D. stelling, oorspronkelijk gebruikt om toxines in water te concentreren voor latere spectroscopische analyse. Nutsvoorzieningen, ze past het toe in haar laboratorium aan de Michigan State University om het publiek te helpen meer te weten te komen over de vloeistof die uit hun kranen komt. Het blijkt dat het unieke patroon dat een watermonster achterlaat, informatie geeft over de inhoud en eigenschappen van de in water opgeloste vaste stoffen, hardheid, alkaliteit en metaalionen, bijvoorbeeld. Het bepalen van elk van deze items in een monster vereiste traditioneel een andere analysemethode. De kosten van die individuele tests lopen op. "Als u zich zorgen maakt over uw drinkwater, het kan overweldigend zijn om naar een kostenschema voor watertesten te kijken om te beslissen welke watertests moeten worden uitgevoerd, Lahr merkt op. "Je moet van tevoren weten waar je naar op zoek bent."

Om de koffieringanalyse uit te voeren, Lahr, afgestudeerde student Xiaoyan Li, en studenten Selett Allen en Alyssa Sanderson gedroogde druppels van verschillende leidingwatermonsters op goedkope aluminiumsubstraten. Vervolgens, ze fotografeerden het resulterende koffieringeffect met een mobiele telefoon door een goedkope juweliersloep. Na vele experimenten, ze verkregen reproduceerbare residupatronen voor kraanwater van gemeenschappen in het zuiden van Michigan. Ze creëerden ook synthetische kraanwateroplossingen om gemeentelijk leidingwater na te bootsen met verschillende hoeveelheden hardheid, alkaliteit, natrium, chloride, sulfaat, hoeveelheid opgeloste stoffen, ijzer en koper.

Het doel, Lahr zegt, "is het creëren van een bibliotheek van patronen geproduceerd door de koffieringeffecten voor bekende watermonsters die kunnen worden gebruikt om de patronen van onbekende monsters te identificeren." Ze werkt ook aan programma's om de vergelijking van onbekende watermonsters met de bibliotheek te automatiseren.

Dus, zou het koffieringeffect zijn gebruikt om het probleem van loodverontreiniging van de Flint-watervoorziening te identificeren? "Het is te vroeg om te zeggen, Lahr reageert. "Het idee hier is om een ​​snellere en goedkopere manier te ontwikkelen om monsters te screenen om rode vlaggen te verhogen wanneer er verdere analyses moeten worden uitgevoerd. Deze methode heeft niet de gevoeligheid van standaard analytische technieken, maar het is veel goedkoper."

Ze merkt op dat het koffieringeffect ook in klaslokalen kan worden gebruikt om leerlingen enthousiast te maken voor milieuwetenschappen. "Ik sta versteld hoe krachtig het is als educatief hulpmiddel, " zegt ze. "Studenten brengen hun eigen monsters mee en zien snel de verschillen in de achtergelaten patronen."