汚染水

米国全土で、何百もの土地や湖、川が人間の活動によって生成された有害廃棄物によってひどく汚染されています。環境保護庁によってスーパーファンドのサイトとして指定されているこれらの場所の多くは、私と同僚が住んで働いているテキサス州ヒューストンにあります。 これらの場所には、多環芳香族炭化水素 (PAH) など、発がんリスクを高める可能性のある有害な汚染物質が土壌や水中に広く存在しています。これらの汚染物質を検出することは、それらを浄化して環境を保護するための第一歩です。 たとえば、井戸からの水サンプルを分析するための EPA の標準方法には、別の場所で実行する必要がある高価な技術が含まれており、数週間かかります。 私たちの化学研究グループは、土壌、水、さらには血液中の有毒汚染物質を検出するための、よりアクセスしやすく持ち運びが容易な新しい方法を開発しています。 私と同僚は機械学習手法を使用して、混合物中の個々の化合物を分離せずに検出し、デジタル データベースと比較することで自動的に識別します。機械学習により、汚染現場の分析を合理化し、危険な汚染物質を現場で迅速に検出して、より効率的な環境モニタリングを実現できます。 ナノマテリアルは非常に敏感です 頭の髪の毛を見ようとしていると想像してください。小さなフィラメントの幅はほとんど見えないでしょう。ここで、髪の毛の幅の 1,000 分の 1 の材料を想像してみてください。何も見えなくなります。私の研究では、ほぼ同じサイズのナノ粒子として知られる微小な物体を使用します。 これらのナノ粒子は、虫眼鏡が太陽光を集光するように、独特の方法で光と相互作用します。ナノ粒子の近くにある物質はすべて、この集束された光にさらされます。この特性を利用して、ナノ粒子に赤外線のビームを照射すると、ナノ粒子の周囲の物質が強い光を吸収して信号を生成します。特定の周波数の光の量を測定する機器である分光光度計を使用して信号を検出できます。 ナノ粒子の近くにある有毒汚染物質は、通常よりも多くの赤外線を吸収し、測定できる信号を増加させます。このプロセスは、汚染物質がナノ粒子の表面に近づいた場合にのみ発生します。しかし、これらの汚染物質が近くにある場合は、ナノ粒子の強化を使用して、これらの汚染物質の最小濃度であっても検出できます。 私たちの研究室では、金属塩の溶液を使用してナノ粒子を作成しています。次に、それらを液体に溶かしてインクを作り、それを顕微鏡のガラス板に塗ります。インクが乾燥すると、ダイヤモンド塗装キットのビーズのように、ガラスの表面にナノ粒子が密集した状態で残りました。 サンプルの調製に使用されるナノ粒子「インク」は、これらのナノマテリアルが光と相互作用する特別な方法を反映しています。液体はある角度からは赤く、別の角度からは緑に見えます。ブランドン・マーティン/ライス大学…