حسگر نوآورانه برای تشخیص سریع و دقیق آرسنیک در منابع آب

آرسنیک: تهدیدی جدی برای سلامت جهانی

آلودگی آب به آرسنیک، یک مشکل بهداشتی گسترده و بسیار جدی در نقاط مختلف جهان، از جمله بخش هایی از آسیا، آفریقا و آمریکای جنوبی است. این ماده سمی، بی بو و بی مزه، به راحتی می تواند وارد زنجیره غذایی و منابع آب آشامیدنی شود. قرار گرفتن طولانی مدت در معرض آرسنیک، حتی در غلظت های پایین، می تواند عواقب ویرانگری برای سلامت انسان به همراه داشته باشد. از جمله این پیامدها می توان به افزایش خطر ابتلا به انواع سرطان ها، به ویژه سرطان پوست، ریه، مثانه و کلیه، اشاره کرد. علاوه بر این، بیماری های قلبی عروقی، مشکلات پوستی نظیر ضخیم شدن و تغییر رنگ پوست، اختلالات عصبی، مشکلات رشدی در کودکان و سقط جنین نیز از دیگر عوارض ناشی از مسمومیت با آرسنیک هستند. آمارهای جهانی نشان می دهد که سالانه نزدیک به چهل و سه هزار مورد مرگ و میر در سراسر جهان، مستقیما با قرار گرفتن مزمن در معرض آرسنیک مرتبط است. این آمار تکان دهنده، ضرورت اقدامات فوری و موثر برای شناسایی و حذف این آلاینده از منابع آبی را بیش از پیش آشکار می سازد.

محدودیت های روش های سنتی تشخیص آرسنیک

تاکنون، روش های مختلفی برای تشخیص آرسنیک در آب مورد استفاده قرار گرفته اند. روش هایی مانند طیف سنجی جذب اتمی و روش های الکتروشیمیایی از حساسیت بالایی برخوردارند و می توانند مقادیر بسیار کم آرسنیک را شناسایی کنند. با این حال، این روش ها معمولا با چالش های بزرگی همراه هستند. نیاز به تجهیزات آزمایشگاهی گران قیمت و پیچیده، ضرورت حضور نیروی کار ماهر و آموزش دیده برای انجام آزمایش ها و تفسیر نتایج، و همچنین زمان بر بودن فرآیند، از جمله محدودیت های اصلی این روش های سنتی به شمار می روند. این موانع باعث می شوند که استفاده از چنین روش هایی برای پایش گسترده، مستمر و در لحظه کیفیت آب، به ویژه در مناطق دور افتاده و کشور های در حال توسعه که دسترسی به آزمایشگاه های مجهز و متخصصان محدود است، عملا غیر ممکن یا بسیار دشوار باشد. در نتیجه، بسیاری از جوامع آسیب پذیر، بدون آگاهی از میزان آلودگی آب مصرفی خود، در معرض خطرات جدی قرار می گیرند.

حسگر جدید: راهکاری امیدبخش و در دسترس

حسگر نوآورانه ای که توسط دانشمندان هندی در موسسه فناوری هند توسعه یافته است، پاسخی به این چالش ها و محدودیت هاست. این حسگر که بر پایه فناوری پیشرفته ای طراحی شده است، قادر است یون های آرسنیک را در آب با سرعت و دقت بالا، حتی در غلظت های بسیار پایین، شناسایی کند. نکته قابل توجه در مورد این حسگر، هزینه تولید پایین و سهولت استفاده از آن است. بر خلاف روش های سنتی، این حسگر برای کار کردن نیازی به تجهیزات آزمایشگاهی پیچیده یا تخصص فنی بالایی ندارد. این ویژگی، آن را به ابزاری ایده آل برای استفاده در محل و انجام آزمایش های سریع و قابل اطمینان تبدیل کرده است. به گفته محققان، این اولین حسگری است که می تواند نتایج دقیق و تکرارپذیر را بدون نیاز به زیرساخت های آزمایشگاهی پیشرفته، مستقیما در محل نمونه برداری ارائه دهد.

عملکرد و ویژگی های فنی حسگر

این حسگر پیشرفته قادر است سطح آرسنیک را تا میزان بسیار اندک ۰.۹۰ قسمت در میلیارد (ppb) اندازه گیری کند. این دقت بالا در تشخیص، اهمیت زیادی دارد زیرا حتی مقادیر کم آرسنیک نیز می توانند برای سلامتی مضر باشند. علاوه بر دقت، سرعت پاسخگویی این حسگر نیز بسیار قابل توجه است. این دستگاه می تواند تنها در عرض ۳.۲ ثانیه، نتیجه آزمایش را اعلام کند. این سرعت عمل در شرایطی که نیاز به تصمیم گیری سریع برای استفاده یا عدم استفاده از یک منبع آب وجود دارد، بسیار حیاتی است.

طراحی کاربر محور و انتقال داده ها در لحظه

پروفسور ماهش کومار، پژوهشگر ارشد این پروژه، در مورد طراحی این حسگر می گوید: “ما این حسگر را با در نظر گرفتن قابلیت استفاده آسان برای عموم مردم، به ویژه ساکنان مناطق دور افتاده، طراحی کرده ایم. هدف ما این بوده است که حتی افرادی که دانش فنی خاصی ندارند نیز بتوانند به راحتی از آن برای سنجش کیفیت آب استفاده کنند.” برای دستیابی به این هدف، حسگر به یک برد مدار الکترونیکی و یک ماژول ویژه برای انتقال داده ها در لحظه مجهز شده است. این قابلیت امکان جمع آوری و تحلیل سریع اطلاعات مربوط به آلودگی آب در مناطق مختلف را فراهم می آورد و آن را به گزینه ای ایده آل برای سیستم های پایش و تشخیص سریع تبدیل می کند.

چشم انداز آینده: آب سالم برای همه

هدف نهایی تیم تحقیقاتی از توسعه این حسگر، فراتر از یک دستاورد علمی صرف است. آن ها امیدوارند که این فناوری بتواند به طور ملموسی به کاهش تعداد مرگ و میر های ناشی از آلودگی آرسنیک و پیشگیری از بیماری های جدی مرتبط با آن کمک کند. تامین آب آشامیدنی سالم تر برای همه مردم، به ویژه در جوامعی که بیشترین آسیب را از این معضل دیده اند، چشم انداز اصلی این پروژه است. با فراهم آوردن ابزاری ارزان، دقیق و با کاربری آسان، می توان گام مهمی در جهت توانمند سازی جوامع محلی برای حفاظت از سلامت خود و مدیریت بهتر منابع آبی برداشت. این پژوهش ارزشمند و نتایج آن در مجله معتبر علمی “Nanotechnology” به چاپ رسیده است که نشان دهنده اعتبار و اهمیت علمی این دستاورد است. بدون شک، چنین نوآوری هایی مسیر را برای دستیابی به آینده ای که در آن آب سالم و ایمن در دسترس همگان باشد، هموارتر می سازند.