Ученые левитировали капли воды для лучшего обнаружения загрязнений

В новом исследовании ученые показали, что использование звуковых волн для левитации капель воды помогает эффективнее выявлять загрязнение тяжелыми металлами, вроде свинца и ртути.

Новая технология способна привести к инструментам для мониторинга загрязнения на месте и в реальном времени, сообщает eurekalert.org. Это позволит предотвратить такие случаи, как инцидент во Флинте, Мичиган.

«Несмотря на обилие датчиков для непрерывного наблюдения, только отправка в лабораторию позволяет выявить тяжелые металлы в образцах, — сказал лидер группы, Виктор Контрерас из Национального автономного университета Мексики. – Наш способ на шаг приближает создание более простого аналитического подхода, который можно использовать на месте и в реальном времени. Он подойдет для сельского хозяйства, фармацевтики, водоочистных сооружений и других объектов, где нужно следить за качеством воды».

Исследование представлено в журнале Optics Letters.

Авторы использовали лазерную оптико-эмиссионную спектроскопию (ЛОЭС) для выявления тяжелых металлов в левитирующих каплях воды. Поднятие в воздух позволило испарять их в заданном положении, что увеличило массовую концентрацию загрязнителей в образце и упростило анализ. Исследователи показали, что методика выявляет малые количества тяжелых металлов, вроде бария, кадмия или ртути, за несколько минут. Например, кадмий был обнаружен в концентрации 0,7 мг/л, барий – 0,2 мг/л. Авторы также показали, что левитация звуковыми волнами была достаточно стабильной для проведения анализа с помощью ЛОЭС.

Традиционно техника используется для работы с твердыми веществами. На образец направляется мощный лазер, испаряя его и генерируя плазму. Анализ излучаемого ней света позволяет определить состав материала. В случае с жидкостью плазма слишком быстро охлаждается, а сопутствующие брызги влияют на показатели спектроскопа. Левитация позволила решить эти проблемы.

«Технология способна одновременно выявлять в воде тяжелые металлы быстро и дешево, — сказал Контрерас. – Поточный анализатор, основанный на нашем методе, может в будущем предотвращать экологически катастрофы и способствовать улучшению контроля качества воды».