SENSORS FOR WATER CONTAMINANT DETECTION AND MONITORING

用于水污染物检测和监测的传感器

基本信息

  • 批准号:
    10361888
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 20.74万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-09-07 至 2027-06-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

ABSTRACT Groundwater in Superfund sites is contaminated with a wide range of hazardous chemicals originating from anthropogenic and natural sources. Individuals exposed to these chemicals through contaminated drinking water can be subjected to adverse health effects. The YSRTP will focus on 1,4-dioxane (1,4-DX) and its co-occurring contaminants: trichloroethylene (TCE), 1,1,1-trichloroethane (TCA), and 1,1-dichloroethane (DCA). To protect drinking water supplies and human health, rapid approaches for the detection and monitoring of these contaminants are crucial. The overall goal of this project is to develop sensors for 1,4-DX and its co-contaminants with real-time monitoring via a wireless network. The project includes four specific aims: (1) developing and characterizing biosensors for 1,4-DX detection and quantification, (2) developing and characterizing chemical sensors for 1,4-DX co-occurring contaminants (TCE, TCA, and DCA), (3) 1,4-DX and co-contaminant detection via portable vacuum gas chromatography, and (4) demonstrating detection in a distributed wireless sensor network for contaminant monitoring. The main innovative aspects of the research include the following: (i) developing the first sensor for detecting low, health relevant concentrations of 1,4-DX, by employing an evolutionary selection process, an artificially antibody affinity maturation technique, and organometallic pre- binding molecules; (ii) developing a chemical sensor that exploits the unique solubility-based selectivity of lipid and block-copolymer bilayer vesicles for detecting TCE, DCA, and TCA as a proxy for 1,4-DX contamination; and (iii) demonstrating the use of 1,4-DX sensors and adapted portable vacuum gas chromatographers in a wireless sensor network (WSN) to enable responses to dynamic contamination and exposure events. The project is well integrated with the overall YSRTP. The real time data of contaminant concentrations provided by the WSN will be integrated Project 4 to improve remediation strategies and measure remediation effectiveness and help inform the biomedical projects (Projects 1,2) on exposures for communities in the vicinity of the Superfund sites, and inform the community—through the Community Engagement Core—on real-time concentrations of the target contaminants in drinking water sources. The project will also be engaged with the Data Management & Analysis Core (DMAC) to appropriately store and analyze all contaminant occurrence and concentration data pursuant to the above project interactions and for assistance in the WSN to meet the stated measurement goals.
抽象的 超级基金站点的地下水被源自来自多种危险化学物质污染 人为和自然来源。通过受污染的饮用水暴露于这些化学物质的人 可能受到不利的健康影响。 YSRTP将专注于1,4-二氧烷(1,4-DX)及其同时发生 污染物:三氯乙烯(TCE),1,1,1-三氯乙烷(TCA)和1,1-二氯乙烷(DCA)。保护 饮用水供应和人类健康,快速检测和监测这些方法 污染物至关重要。该项目的总体目标是开发1,4-DX及其共同剂的传感器 通过无线网络实时监视。该项目包括四个具体目标:(1)开发和 表征用于1,4-DX检测和定量的生物传感器,(2)开发和表征化学 1,4-DX共发生污染物(TCE,TCA和DCA)的传感器,(3)1,4-DX和Co-Contaminals检测 通过便携式真空气相色谱法,(4)在分布式无线传感器中演示检测 污染物监控网络。研究的主要创新方面包括:(i) 开发第一个检测低,健康相关浓度为1,4-DX的传感器,通过采用 进化选择过程,一种人为的抗体亲和力成熟技术,有机前 结合分子; (ii)开发一种化学传感器,该化学传感器利用脂质的唯一溶解度选择性 以及用于检测TCE,DCA和TCA的块聚合物双层蔬菜作为1,4-DX污染的代理; (iii)证明使用1,4-DX传感器和适应的便携式真空气体色谱仪 无线传感器网络(WSN)可以响应动态污染和暴露事件。项目 与整体YSRTP完全集成在一起。 WSN提供的污染物浓度的实时数据 将集成项目4,以提高补救策略并衡量补救效果并帮助 告知生物医学项目(项目1,2),以了解超级基金站点附近社区的暴露, 并通过社区参与核心通知社区,以实时集中 靶向饮用水中的污染物。该项目还将与数据管理和 分析核心(DMAC)适当存储和分析所有污染物的发生和浓度数据 根据上述项目互动,并在WSN中提供帮助,以实现既定的测量目标。

项目成果

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