纳米粒子传感器检测饮用水中的砷

“约7.85亿人在没有进入安全和清洁的饮用水的情况下生活;超过50个国家的人们已经接触过140万人受到砷污染的水。“这些是来自穆罕默德阿巴斯的斯塔克开幕陈述，在最近的APS 3月会议上发言。

砷中毒是全球最重要的公共卫生问题之一。砷用于半导体，药品，木材防腐剂，杀虫剂和鸡肉饲料，它浸入地下水中。长期暴露可以导致肾脏，肝，肺和皮肤的癌症，以及引起皮肤病和其他健康问题，如高血压心脏病。因此，世界卫生组织和环境保护局建议在饮用水中推荐最大限度的10μg/ l砷。

尽管存在这些严重的健康问题，但水中砷的测试目前需要昂贵的实验室仪器，不能用于现场检测，并不适合发展中国家。巴基斯坦的笨蛋的ABBAS和同事希望通过设计能够检测饮用水中的砷的低成本传感器来解决这一短缺。 “我们的目的是开发一个传感器，对当地技术人员来说，敏感和选择性，坚固，可靠，便携，易于使用，”他说。

该传感器将基于金纳米颗粒（AUNP），这是用于检测应用的优异候选者，因为它们在可见光谱中吸收的应用并根据其尺寸，形状和表面化学改变颜色。创建其传感器，ABBAS和同事涂有二氢甲酸的AUNP。该涂层稳定纳米颗粒，其在水中以分散状态形式形成，并且是葡萄酒的颜色。添加诸如盐的电解质不会影响肛周，该肛周仍然存在分散并保持红色。

然而，如果水含有砷，则砷将与二氢甲酸结合，使其无法保护肛门壳表面。在这种情况下，添加盐会导致AUNP汇总和改变颜色。 “这种聚合与砷存在的数量成正比，这决定了颜色变化的力量，”Abbas，现在是达拉斯德克萨斯大学的博士学生。

为了测试这种方法，该团队在含有不同浓度的砷的AUNP溶液上进行了UV可见光光谱。 “我们可以看到随着砷量增加的视觉色彩变化，纳米颗粒从红色变为蓝色，”ABBA说。在加入砷之前和之后扫描电子显微镜图像证实了导致颜色变化的块状机构。

当使用肉眼观察时，传感器的检测限为50μg/ L（50亿分钟）砷，或使用UV可见光光谱观察3μg/ l。这种敏感性低于现有的高科技方法提供的，例如原子荧光光谱，原子吸收光谱或质谱法，其可以检测每万亿砷的零件。但是，ABBAS强调这些系统昂贵，不便携，并且需要培训的人员操作它们。

“Colorimetric方法是价格实惠的，便携式便携。 现在检测限越低，但它可以得到改善，“他说。 该团队还研究了各种其他金属污染物的潜在干扰，发现，除了汞外，没有任何金属强烈干扰，甚至汞均略微影响吸收光谱。 “这表明传感器将是选择性的，并且不受饮用水中存在的其他元素的选择性，”ABBAS解释说。 “在将来，这种方法可能导致微流体装置的设计用于检测砷。”