Uus lähenemisviis prügilaga seotud reostuse avastamise parandamiseks

American Foreign Policy During the Cold War - John Stockwell (Juuli 2019).

Anonim

Paljud ohtlikud ained lähevad prügilatest mulla ja põhjaveesse, ohustades inimeste tervist ja keskkonda. Kuid praegused meetodid nende ainete seireks on tülikad ja võivad luua täiendavaid ohtlikke kemikaale.

Laser-indutseeritud lõhkeaine spektroskoopia (LIBS) tuntud meetod pakub puhtamat, kiiremat ja lihtsamat lähenemisviisi kui olemasolevad tehnoloogiad prügilasse jõudvate vedelike saasteainete tuvastamiseks, mida nimetatakse lekkeks. Optiliste ühingute ajakirjanduses Applied Optics, Brasiilia firma Embrapa Instrumentation töötavate teadlaste meeskond teatas LIBS-i tehnoloogia täpsustustest ja kinnitas, et LIBS-i saab kasutada elavhõbeda lekke tuvastamiseks.

"LIBS on keskkonnasõbralik tehnoloogia, mis ei sisalda keemilisi jääke, võrreldes samade analüüsidega praegu kasutatavate standardsete võrdlusmeetoditega, " ütles Brasiilia São Paulo ülikool Carlos Menegatti ja selle esimene autor. "Peale selle on LIBSid palju kiirem tehnika ja ei nõua proovide ettevalmistamist."

Prügilate nõrgvete analüüsimine

Kui vihmavee voolab prügilasse, kogub see mitmesuguseid lahustunud ja suspendeeritud saasteaineid. Prügiladirektorid peavad koguma ja ravima seda vedelikku enne, kui see võib reostust ümbritsevasse pinnasesse viia. Et teada saada, milliseid ravimeetodeid tööandjad kasutavad, peavad juhid tuginema testidele, mis tuvastavad konkreetsete saasteainete olemasolu ja mida tuleb vähendada madalamate juriidiliste kontsentratsioonide piirväärtustest.

Elavhõbe on üks ohtlikest saasteainetest prügilate nõrgvees. See kahjustab loodust ja on seotud inimeste neuroloogiliste ja arenguprobleemidega. Enamik keskkonnastandardeid nõuab, et elavhõbedat vähendataks alla 0, 5 osa miljoni kohta (ppm); seda esineb sageli eeltöötluse lekkevedelikuna kontsentratsioonidel 0, 05 kuni 160 ppm.

Praegused meetodid elavhõbeda ja muude metalli saasteainete tuvastamiseks nõrgvees on aatomabsorptsioonspektroskoopia, röntgenfluorestsents, induktiivselt paardunud plasma aatomi emissioonide spektroskoopia ja induktiivselt sidestatud plasma mass-spektromeetria. Kuigi need meetodid on väga täpsed, vajavad nad proovide keerukat ettevalmistamist, muutes reaalajas katsetulemuste saamise võimatuks. Mõned neist meetoditest tekitavad ka keemilisi jäätmeid.

Uus uuring on esimene, kes kohaldab LIBSi elavhõbeda avastamiseks prügilasse. LIBS-is valitakse proov intensiivse laserimpulsiga, mis tekitab väga kuuma plasma. Sellest plasmast eralduvat valgust võetakse seejärel ja mõõdetakse spektromeetriga, mida saab kalibreerida, et tuvastada konkreetsete saasteainete keemilisi allkirju.

LIBSi seadistuse täiustamine

Tavalised LIBSid ei ole piisavalt tundlikud elavhõbeda tuvastamiseks prügilasse nõrgvees olevatele kontsentratsioonitasemele. Selle piirangu ületamiseks kasutasid teadlased kahekordse impulsi seadistust, milles kaks proovi laserbeamsid seeria suunati, tekitades veelgi intensiivsema plasma. See suurendab plasma väljutatava valguse kogust, mis parandab tundlikkust.

"See oli esimene kord, kui elavhõbeda mõõtmiseks tahke proovis kasutati kahekordset impulssi LIBSi, " ütles Menegatti. "Kirjanduses on hästi teada, et kahekordse impulsi LIBS-il on rohkem tundlikkust kui üksiku impulsi LIBS, nii et oleme saavutanud tahkete proovide puhul paremad avastamispiirid kui eelmine töö."

Kahekordse impulsi lähenemine võimaldas ka kasutada erinevat emissiooniliini (heitkoguste spektri piirkond, mida teadlased kasutavad huvipakkuvat kemikaali identifitseerimiseks) elavhõbeda avastamiseks. Elavhõbeda avastamiseks kasutatakse tihti 253 nanomeetri (nm) läheduses olevat heitevooga, kuid kui raua esineb ka, võib rauasisalduse tekitamine põhjustada häireid 253 nm juures, mis eeldab elavhõbeda sõrmejälje eraldamist rauast. Kahekordse impulsi laseriga on võimalik jälgida erinevat elavhõbeda levikuala 194 nm lähedal, vältides seeläbi rauasisalduse piiramist.

Meeskond katsetasid oma süsteemi eksperimentaalselt, kasutades elavhõbedaga ühendatud nõrgvee. Madalaim elavhõbeda kontsentratsioon, mida nende testides leiti, oli 76 ppm. Uurijad väitsid, et edasised täpsustused peaksid võimaldama tuvastada madalama elavhõbeda taseme, lõpuks 5 ppm või alla selle, et süsteem oleks kasulik õigusnormide järgimise tagamiseks. Valideerimiskatsetes näitas süsteem keskmist viga umbes 20 protsenti, mis teadlaste sõnul peaks olema rahuldav elavhõbedat kvantifitseerides prügilate nõrgvees.

Järgmised sammud

Uurijad kavatsevad veelgi täpsustada LIBS-seadmeid, et parandada madalamate kontsentratsioonide abil elavhõbedat ja täpsemalt hinnata olemasoleva elavhõbeda kogust. Lisaks sellele, kuigi selle kontseptsiooni tõestusmaterjali keskmes oli elavhõbe, võiks süsteemi kalibreerida muude saasteainete kui elavhõbeda keemiliste allkirjade mõõtmiseks.

"Seda kontseptsiooni saab rakendada ka muudele keemilistele elementidele, " ütles Menegatti. "Sõltuvalt proovi tüübist saate valida sobivamaid read, et vältida häireid spektris, mida põhjustavad teiste elementide helisignaalid."

menu
menu