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01. Oktober 2018

Smartphone-System

Wenn es Blei im Wasser hat

Die Entdeckung von Blei in Michigans Trinkwasser lenkte die Aufmerksamkeit erneut auf die Gesundheitsrisiken des Metalls. Jetzt haben Forschungsteams der Universität von Houston ein kostengünstiges System mit einem Smartphone und einer Linse entwickelt, das Blei im Leitungswasser auf einem allgemein als gefährlich geltenden Niveau erkennen kann.

Das neue Testsystem baut auf früheren Arbeiten von Wei-Chuan Shih, Professor für Computer Engineering, und Mitgliedern seines Labors auf, darunter die Entdeckung einer kostengünstigen Elastomerlinse, die ein einfaches Smartphone in ein Mikroskop verwandeln kann. Die neueste Entdeckung kombiniert Nanofarbmetrik mit Dunkelfeldmikroskopie, die in die Smartphone-Mikroskop-Plattform integriert ist, um Bleigehalte unterhalb der von der Umweltschutzbehörde festgelegten Sicherheitsschwelle zu erkennen. "Die Nanofarbmetrik für Smartphones ist schnell, kostengünstig und hat das Potenzial, es jedem einzelnen Bürger zu ermöglichen, Inhalte im Trinkwasser auf Abruf in praktisch jeder Umgebung zu untersuchen", schreiben die Forscher.

 

Nicht empfindlich genug

Schon kleine Mengen Blei können zu ernsthaften gesundheitlichen Problemen führen, wobei kleine Kinder besonders anfällig für neurologische Schäden sind. Standards verlangen, dass die Bleigehalte im Trinkwasser unter 15 Teilen pro Milliarde liegen, und Wie-Chuan Shih sagte, dass die derzeit verfügbaren Verbrauchertestsätze nicht empfindlich genug sind, um Blei auf dieser Ebene genau zu erkennen.
Durch die Verwendung eines preiswerten Smartphones, das mit einer tintenstrahlbedruckten Linse ausgestattet ist, und den Dunkelfeld-Bildmodus konnten die Forscher ein System herstellen, das sowohl tragbar und einfach zu bedienen ist als auch Bleikonzentrationen von 5 Teilen pro Milliarde im Leitungswasser erkennen kann. Die Empfindlichkeit erreichte 1,37 Teile pro Milliarde in deionisiertem Wasser.
Shih und seine Studenten haben im vergangenen Jahr einen Open-Source-Datensatz veröffentlicht, der nun erklärt, wie man ein mit der Elastomerlinse ausgestattetes Smartphone in ein Fluoreszenzmikroskop umwandelt. Dieses Dokument ist seit seiner Veröffentlichung das am häufigsten heruntergeladene Paper der Zeitschrift.

Der Bleigehalt vom Trinkwasser ist kein Problem in der Schweiz. Blei in Trinkwasserrohren ist in der Schweiz seit 1904 verboten. Trotzdem sind viele Armaturen aus Messing gefertigt, einer Legierung aus Kupfer, Zink und ganz geringen Anteilen von Blei. 2007 wurde die Anforderung an die Armaturen in der Schweiz vom SVGW zusätzlich verschärft und seither umgesetzt. Siehe auch Artikel in der NZZ vom 6. Januar 2012.

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