Kihisi cha Ubora wa Maji

Timu ya watafiti kutoka vyuo vikuu vya Scotland, Ureno na Ujerumani imeunda kitambuzi ambacho kinaweza kusaidia kugundua uwepo wa dawa za kuua wadudu katika viwango vya chini sana katika sampuli za maji.
Kazi yao, iliyoelezwa katika karatasi mpya iliyochapishwa leo katika jarida la Polymer Materials and Engineering, inaweza kufanya ufuatiliaji wa maji uwe wa haraka, rahisi, na wa bei nafuu.
Dawa za kuua wadudu hutumika sana katika kilimo kote ulimwenguni ili kuzuia upotevu wa mazao. Hata hivyo, tahadhari lazima ichukuliwe, kwani hata uvujaji mdogo kwenye udongo, maji ya chini ya ardhi au maji ya bahari unaweza kusababisha madhara kwa afya ya binadamu, wanyama na mazingira.

Ufuatiliaji wa mazingira wa mara kwa mara ni muhimu ili kupunguza uchafuzi wa maji ili hatua za haraka ziweze kuchukuliwa wakati dawa za kuulia wadudu zinapogunduliwa katika sampuli za maji. Hivi sasa, upimaji wa dawa za kuulia wadudu kwa kawaida hufanywa chini ya hali ya maabara kwa kutumia mbinu kama vile kromatografia na spektrometri ya wingi.
Ingawa majaribio haya hutoa matokeo ya kuaminika na sahihi, yanaweza kuchukua muda na gharama kubwa kuyafanya. Njia mbadala inayoahidi ni zana ya uchambuzi wa kemikali inayoitwa Raman Scattering iliyoimarishwa kwa uso (SERS).
Mwanga unapogonga molekuli, hutawanyika kwa masafa tofauti kulingana na muundo wa molekuli wa molekuli. SERS huruhusu wanasayansi kugundua na kutambua kiasi cha molekuli zilizobaki katika sampuli ya jaribio iliyoingizwa kwenye uso wa chuma kwa kuchanganua "alama za vidole" za kipekee za mwanga uliotawanywa na molekuli.
Athari hii inaweza kuboreshwa kwa kurekebisha uso wa chuma ili uweze kunyonya molekuli, na hivyo kuboresha uwezo wa kitambuzi wa kugundua viwango vya chini vya molekuli katika sampuli.
Timu ya utafiti iliazimia kutengeneza mbinu mpya ya majaribio inayoweza kubebeka zaidi ambayo inaweza kufyonza molekuli kwenye sampuli za maji kwa kutumia nyenzo zinazopatikana za kuchapishwa za 3D na kutoa matokeo sahihi ya awali katika uwanja huo.
Ili kufanya hivyo, walisoma aina kadhaa tofauti za miundo ya seli iliyotengenezwa kwa mchanganyiko wa polipropilini na mirija midogo ya kaboni yenye kuta nyingi. Majengo hayo yaliundwa kwa kutumia nyuzi zilizoyeyushwa, aina ya kawaida ya uchapishaji wa 3D.
Kwa kutumia mbinu za jadi za kemia mvua, chembe chembe ndogo za fedha na dhahabu huwekwa kwenye uso wa muundo wa seli ili kuwezesha mchakato wa kutawanya Raman unaoboreshwa na uso.
Walijaribu uwezo wa miundo kadhaa tofauti ya nyenzo za seli zilizochapishwa za 3D kunyonya na kufyonza molekuli za rangi ya kikaboni ya methylene bluu, kisha wakachambua kwa kutumia spektromita ya Raman inayobebeka.
Vifaa vilivyofanya vizuri zaidi katika majaribio ya awali - miundo ya kimiani (miundo ya seli ya mara kwa mara) iliyounganishwa na chembechembe ndogo za fedha - kisha viliongezwa kwenye ukanda wa majaribio. Kiasi kidogo cha dawa halisi za kuua wadudu (Siram na paraquat) kiliongezwa kwenye sampuli za maji ya bahari na maji safi na kuwekwa kwenye ukanda wa majaribio kwa ajili ya uchambuzi wa SERS.
Maji hayo huchukuliwa kutoka mdomoni mwa mto huko Aveiro, Ureno, na kutoka kwenye mabomba katika eneo hilo hilo, ambayo hupimwa mara kwa mara ili kufuatilia uchafuzi wa maji kwa ufanisi.
Watafiti waligundua kuwa vipande hivyo viliweza kugundua molekuli mbili za dawa za kuulia wadudu katika viwango vya chini kama mikromole 1, ambayo ni sawa na molekuli moja ya dawa za kuulia wadudu kwa kila molekuli milioni moja za maji.
Profesa Shanmugam Kumar, kutoka Shule ya Uhandisi ya James Watt katika Chuo Kikuu cha Glasgow, ni mmoja wa waandishi wa karatasi hiyo. Kazi hii inajengwa juu ya utafiti wake kuhusu matumizi ya teknolojia ya uchapishaji ya 3D ili kuunda latiti za kimuundo zilizotengenezwa na nano zenye sifa za kipekee.
"Matokeo ya utafiti huu wa awali yanatia moyo sana na yanaonyesha kwamba vifaa hivi vya bei nafuu vinaweza kutumika kutengeneza vitambuzi kwa ajili ya SERS kugundua dawa za kuua wadudu, hata katika viwango vya chini sana."
Dkt. Sara Fateixa kutoka Taasisi ya Vifaa vya CICECO Aveiro katika Chuo Kikuu cha Aveiro, mwandishi mwenza wa karatasi hiyo, ametengeneza chembe chembe ndogo za plasma zinazounga mkono teknolojia ya SERS. Ingawa karatasi hii inachunguza uwezo wa mfumo wa kugundua aina maalum za uchafuzi wa maji, teknolojia hiyo inaweza kutumika kwa urahisi kufuatilia uwepo wa uchafuzi wa maji.