Ny enhed forenkler måling af fluorforurening i vand

Tilsætning af fluor til vand er almindelig praksis i en række lande, inklusive USA, Australien, Brasilien, Malaysia, Indien og Vietnam. I lave koncentrationer (under 1,5 mg/L), det kan forhindre huller i tænderne og endda styrke knoglerne, men niveauer over det kan have den modsatte effekt, forårsager alvorlig tand- og knoglesygdom, især hos børn og fostre under udvikling.

For at holde tingene i skak, WHO har sat 1,5 mg/L som maksimumgrænse for fluor i drikkevand. "For at afgøre, om drikkevand er sikkert, vi er nødt til at detektere fluorid i vand på niveauet af dele pr. million (ppm), " siger Kyriakos Stylianou ved Laboratory of Molecular Simulation på EPFL Valais Wallis. "Omkring 1 til 1,5 ppm er godt for tænderne, men i mange lande, vandkilderne har koncentrationer over 2 ppm, som kan forårsage alvorlige helbredsproblemer."

Men at måle fluor i så lave koncentrationer med tilstrækkelig nøjagtighed er dyrt og kræver et veludstyret kemisk laboratorium. På grund af dette, fluorforurening i vand påvirker en række udviklingslande i dag, og endda dele af udviklede lande.

Anført af Stylianou, et team af forskere har nu bygget en enhed, der nøjagtigt kan måle fluoridkoncentrationer ved hjælp af kun få dråber vand - selv med lavt niveau forurening - hvilket resulterer i en simpel ændring i farvens lysstyrke. Udgivet i Journal of the American Chemical Society ( JACS ), enheden hedder SION-105. Den er bærbar, betydeligt billigere end de nuværende metoder, og kan bruges på stedet af stort set alle.

Nøglen til enheden er designet af et nyt materiale, som forskerne syntetiserede (og som enheden er opkaldt efter). Materialet tilhører familien af ​​"metal-organiske rammer" (MOF'er), forbindelser, der består af en metalion (eller en klynge af metalioner) forbundet med organiske ligander, således danner en-, to-, eller tredimensionelle strukturer. På grund af deres strukturelle alsidighed, MOF'er kan bruges i en stadigt voksende liste af applikationer, herunder adskillelse af petrokemikalier, afgiftende vand, og få brint eller endda guld ud af det.

SION-105 er selvlysende som standard, men bliver mørkere, når den støder på fluorioner. "Tilsæt et par dråber vand og ved at overvåge farveændringen på MOF'en, vi kan afgøre, om det er sikkert at drikke vandet eller ej, " forklarer Mish Ebrahim, avisens første forfatter. "Dette kan nu gøres på stedet, uden nogen kemisk ekspertise."

Forskerne brugte enheden til at bestemme fluorindholdet i grundvandsprøver fra Vietnam, De Forenede Arabiske Emirater, og Saudi-Arabien. Dataene svarede meget godt sammenlignet med målinger foretaget ved hjælp af ionkromatografi, en standardmetode til måling af fluoridkoncentration i vand.

"Denne sammenligning viser ydeevnen og pålideligheden af ​​SION-105, hvilken, kombineret med enhedens bærbarhed og brugervenlighed, gør det til en meget brugervenlig løsning til vandprøvetagning i fjerntliggende områder, hvor hyppig overvågning af fluoridkoncentration er altafgørende, " siger Stylianou.