市政水源中的铅污染始终对公共健康构成威胁。即使摄入微量铅也会危害人类大脑和神经系统，尤其是对幼儿而言。为了让人们能够检测家中铅污染，一组研究人员开发了一种称为E-Tongue的便携式水质检测系统。该设备通过一项公民科学项目在马萨诸塞州的四个城镇进行了测试。
“我被这样的现实驱动：家庭可能在不知情的情况下接触到铅，”首席研究员普拉迪普·库鲁普说。“通过E-Tongue，我们将知识和权力直接交到人们手中，以便他们能够保护自己的健康并为社区中的安全水源倡导。”
传统的水质检测费用高且耗时，需使用专业科学设备和较长的处理时间。此外，尽管水处理厂在去除污染物方面做得很好，家庭中的旧铅管和管道配件仍可能是铅污染的来源。为了解决这个问题，库鲁普领导的研究小组设计了一种可携带设备，名为E-Tongue，该设备可以分析水样，并可由普通人操作。
E-Tongue的工作原理是对水样施加电压，使任何存在的铅离子粘附在传感器的金电极上。然后，电压被反转，使铅从传感器上脱落并产生电流。这一电流的强度指示水样中的铅含量。如果检测到铅，一款与设备链接的智能手机应用会以颜色编码的读数和指示污染严重程度的浓度值警告用户。绿色屏幕表示铅浓度低于美国环境保护局（EPA）的监管限值。红色屏幕表示铅浓度超过监管限值。
为了测试E-Tongue的可用性和性能，研究人员与来自四个当地城镇的317名居民合作。居民们首先将自来水样本与预制的缓冲液混合在一个玻璃小瓶中。然后，他们在智能手机应用中遵循三个步骤：将传感器放入小瓶后点击“开始”，点击“运行”开始检测，点击“结束”保存检测结果并与研究人员和当地市政当局分享。如果检测到的铅超过EPA允许的最大水平10亿分之一，研究人员将通过认证实验室使用传统检测方法验证结果，以确保E-Tongue的准确性。
研究人员发现：
– 四个马萨诸塞州城镇的自来水样本中的铅污染量各不相同。
– 在居民收集的634个样本中，有10个超过了EPA允许的最大铅水平，其他几个样本接近该值。
– E-Tongue的读数与传统实验室检测同样准确。
这项研究证明了E-Tongue作为快速可靠的家庭饮用水铅检测设备的有效性。研究人员希望该工具能够很快成为检测和减轻市政水源中重金属污染物的实用选项，从而赋权社区保护自身安全。
*作者承认获得国家科学基金会的资助。*
