"Cosa c'è nella tua acqua?" è diventata una domanda sempre più spinosa per molte persone negli Stati Uniti e in tutto il mondo. Ottenere la risposta non è sempre facile o economico. Oggi, gli scienziati riferiscono che stanno usando il familiare "effetto anello di caffè" per analizzare facilmente più componenti in una singola goccia d'acqua, rapido ed economico. E un giorno, il pubblico potrebbe utilizzare il metodo per testare la propria acqua di rubinetto.

I ricercatori presentano oggi il loro lavoro al 254th National Meeting &Exposition dell'American Chemical Society (ACS).

In poche parole, l'effetto anello di caffè è il fenomeno familiare in cui le particelle in una goccia d'acqua tendono a concentrarsi attorno ai bordi della goccia mentre l'acqua evapora. "Ma i modelli lasciati dall'effetto dell'anello di caffè per i campioni di acqua del rubinetto del mondo reale sono più intricati e unici per ogni fonte d'acqua, "dice Rebecca Lahr, dottorato di ricerca "C'è una quantità incredibile di informazioni da analizzare. I modelli di residui per l'acqua del rubinetto sono come impronte digitali che possono essere utilizzate per identificare cosa c'è in un campione".

Lahr sottolinea che le preoccupazioni per la salute pubblica sono emerse solo negli ultimi anni in città come Flint, Michigan; Washington, DC; Toledo, Ohio; e Charleston, Virginia dell'ovest, dopo che le persone hanno consumato acqua del rubinetto contaminata. Queste esperienze dimostrano la necessità di migliorare le tecniche di monitoraggio della qualità dell'acqua, lei dice.

Lahr ha studiato l'effetto dell'anello di caffè da quando ha lavorato al suo dottorato di ricerca. tesi, originariamente lo utilizzava per concentrare le tossine nell'acqua per le successive analisi spettroscopiche. Ora, lo sta applicando nel suo laboratorio alla Michigan State University per aiutare il pubblico a conoscere meglio il liquido proveniente dai loro rubinetti. Si scopre che il modello unico lasciato da un campione d'acqua fornisce informazioni sul contenuto e sulle proprietà dell'acqua:solidi disciolti, durezza, alcalinità e ioni metallici, Per esempio. La determinazione di ciascuno di questi elementi in un campione richiedeva tradizionalmente un metodo analitico diverso. I costi di questi test individuali aumentano. "Se sei preoccupato per la tua acqua potabile, può essere opprimente guardare un piano tariffario per i test dell'acqua per decidere quali test dell'acqua eseguire, " sottolinea Lahr. "Devi sapere in anticipo cosa stai cercando".

Per condurre l'analisi dell'anello di caffè, Lahr, studente laureato Xiaoyan Li, e gli studenti universitari Selett Allen e Alyssa Sanderson hanno essiccato goccioline di vari campioni di acqua di rubinetto su substrati di alluminio a basso costo. Quindi, hanno fotografato l'effetto dell'anello di caffè risultante con un telefono cellulare attraverso una lente di ingrandimento da gioielliere. Dopo molti esperimenti, hanno ottenuto modelli di residui riproducibili per le acque del rubinetto da comunità nel sud del Michigan. Hanno anche creato soluzioni sintetiche per l'acqua del rubinetto per imitare le acque del rubinetto della comunità con varie quantità di durezza, alcalinità, sodio, cloruro, solfato, solidi totali disciolti, ferro e rame.

L'obiettivo. il gol, Lahr dice, "è creare una libreria di modelli prodotti dagli effetti dell'anello di caffè per campioni di acqua noti che possono essere utilizzati per identificare i modelli da campioni sconosciuti". Sta anche lavorando a programmi per automatizzare il confronto di campioni d'acqua sconosciuti con la biblioteca.

Così, l'effetto anello di caffè potrebbe essere stato utilizzato per identificare il problema della contaminazione da piombo dell'approvvigionamento idrico di Flint? "È troppo presto per dire, " Lahr risponde. "L'idea qui è di sviluppare un modo più rapido ed economico per esaminare i campioni per sollevare bandiere rosse quando dovrebbero essere eseguite ulteriori analisi. Questo metodo non avrà la sensibilità delle tecniche analitiche standard, ma costa molto meno".

Nota che l'effetto dell'anello di caffè può essere utilizzato anche nelle aule come un modo per entusiasmare gli studenti riguardo alle scienze ambientali. "Sono stupito da quanto sia potente come strumento educativo, " dice. "Gli studenti portano i propri campioni e vedono rapidamente le differenze nei modelli lasciati indietro".