Разработанное в ЮУрГУ устройство фиксирует опасный металл даже при низких концентрациях
Опасную ртуть теперь можно обнаружить буквально за две минуты — даже если её почти нет. Учёные из Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) разработали новый метод, который «видит» металл в сверхнизких концентрациях.
Как работает новый метод
Учёные создали специальный электрод, который определяет ионы ртути в водных растворах. Его покрыли особым материалом с редкоземельным металлом празеодимом, что сделало датчик намного чувствительнее. Он может обнаружить ртуть даже в очень маленьких количествах — от одного наномоля. Это примерно 200 нанограмм на литр, то есть ниже уровня, который считается допустимым.
Почему разработка важна
Проблема загрязнения воды ртутью остаётся одной из самых опасных в мире. Этот металл накапливается в организме и может вызывать тяжёлые заболевания.
Один из известных примеров — болезнь минамата в Японии, которая возникла из-за промышленных сбросов ртути.
При этом обнаружить ртуть в питьевой воде, почве или продуктах — например, чае и кофе — крайне сложно. Предельно допустимая концентрация по нормам ВОЗ составляет всего 0,001 мг/л.
Какие результаты показал сенсор
Разработка челябинских учёных показала высокую чувствительность и точность.
Сенсор стабильно определяет ртуть в диапазоне от 1 до 5 наномоль. Предел обнаружения — всего 0,15 нМ, что позволяет находить даже следовые количества вещества.
Даже при наличии других ионов — свинца, меди, железа — и органических веществ, таких как мочевина и фенол, прибор не давал ошибок и точно определял именно ртуть.
Проверка в реальных условиях
Метод протестировали на реальных образцах.
Учёные добавляли микроскопические дозы ртути в водопроводную воду, почву, а также в экстракты чая и кофе. Во всех случаях прибор показал высокую точность — коэффициент восстановления составил от 85% до 95%.
Чем метод лучше традиционных
Помимо точности, у разработки есть ещё два важных преимущества — скорость и доступность.
Традиционные методы требуют сложного и дорогого оборудования, например атомно-эмиссионных спектрометров или хроматографов, стоимость которых может достигать десятков миллионов рублей.
Новый метод использует компактный прибор.
Сейчас исследования проводятся на стационарном потенциостате стоимостью около 1,5 млн рублей. Также идут эксперименты с портативным датчиком за примерно 300 тысяч рублей, который может работать вместе с ноутбуком или даже смартфоном. По словам разработчиков, наладить выпуск таких систем в России не составит большого труда.
Где это будут применять
Разработка может быть востребована в экологических службах. Портативный анализатор позволит быстрее и с меньшими затратами проводить проверки, выезжать на места загрязнений и получать результаты прямо на месте.
Также метод пригодится производителям чая, кофе и морепродуктов — для оперативной проверки сырья.
Есть перспективы и в медицине. Если адаптировать материал под другие биомаркеры, можно создавать сенсоры для анализа мочи или пота.
Кроме того, технология может использоваться для контроля сточных вод промышленных предприятий — особенно в химической, горнодобывающей и кожевенной промышленности — в режиме реального времени.