جهاز استشعار ضوئي يكشف المواد الكيميائية الأبدية في الماء
تاريخ النشر: 1st, February 2024 GMT
ابتكر علماء في جامعة برمنغهام البريطانية، بالتعاون مع المعهد الاتحادي الألماني لأبحاث واختبار المواد، جهاز استشعار ضوئي للكشف عن "المواد الكيميائية الأبدية" (بي إف إيه إس)، في الماء.
ويرمز "بي إف إيه إس" إلى مركبات "بير وبولي فلنورو ألكيل"، وهي مجموعة من المواد الكيميائية التي تُستخدم على نطاق واسع في مختلف المنتجات الصناعية والاستهلاكية، مثل تجهيزات المطابخ غير اللاصقة، والمعدات الخارجية المقاومة للماء، وتغليف المواد الغذائية، ورغوة مكافحة الحرائق.
وتتمتع تلك المواد بروابط كيميائية قوية تجعلها مقاومة للماء والشحوم، مما أكسبها الحضور الطاغي في كثير من المنتجات، غير أن هذه الميزة سلاح ذو حدين، إذ إنها من ناحية أخرى، تمنح تلك المواد ثباتا شديدا في البيئة ولا تتحلل بسهولة، ويمكنها البقاء في الهواء والماء والتربة والكائنات الحية لفترة طويلة جدا، ولذلك سميت بـ"المواد الكيميائية الأبدية".
وربطت دراسات بين التعرض لبعض تلك المواد، والآثار الصحية الضارة، بما في ذلك مشاكل النمو، واختلال جهاز المناعة، وزيادة خطر الإصابة ببعض أنواع السرطانات، لذلك تُبذل جهود على مستوى العالم للتوصل إلى أدوات لاكتشافها في الماء لمنع إحدى طرق انتقالها إلى الجسم، مسببة هذه الآثار الضارة. ويأتي جهاز الاستشعار الضوئي الذي أُعلن عنه في دورية "أناليتيكال كيمستري" في إطار هذه الجهود.
وعلى مدار السنوات الماضية استُخدمت عدة طرق علمية وتحليلية مختلفة لاكتشاف تلك المواد في العينات البيئية، غير أن الطبيعة المعقدة لمواد "بي إف إيه إس" واستخدامها على نطاق واسع، شكّل تحديات في الكشف الدقيق عنها وقياسها كميا.. ومن هذه الطرق:
الطرق التحليلية:استُخدمت الطرق التحليلية التقليدية مثل كروماتوغرافيا الغاز والكروماتوغرافيا السائلة، غير أن تنوع مواد "بي إف إيه إس" وخصائصها الكيميائية المتباينة، جعل من الصعب تطوير طريقة واحدة يمكنها الاكتشاف بشكل فعال.
التحليل المستهدف:ركزت بعض المحاولات على مركبات محددة من مواد "بي إف إيه إس"، وغالبا ما كانت تلك الأكثر شهرة أو التي لها استخدامات صناعية معروفة، وقد تجاهل هذا النهج المستهدف الملوثات الناشئة.
وبالإضافة إلى الافتقار لطريقة تحليلية موحدة للقياس، والاهتمام في الرصد بمواد على حساب الأخرى، كانت هناك تحديات تتمثل في أن:
1- الملوثات الأخرى الموجودة في البيئة قد تؤثر في حساسية وانتقائية الأدوات التحليلية، مما يؤدي إلى تحديات في التمييز بين مواد "بي إف إيه إس" والمواد الأخرى. 2- توجد بعض مواد "بي إف إيه إس" بتركيزات منخفضة جدا في البيئة، مما يعوق اكتشافها بالطرق التقليدية. 3- التنوع الواسع لمواد "بي إف إيه إس" يجعل من الصعب الحصول على جميع المعايير المرجعية ذات الصلة بالعمل التحليلي. 4- الطرق الحالية صعبة التنفيذ وتستغرق وقتا طويلا ومكلفة.وانطلاقا من هذه التحديات أدرك الفريق البحثي من جامعة برمنغهام البريطانية بالتعاون مع المعهد الاتحادي الألماني لأبحاث واختبار المواد، حاجتهم إلى حل مبتكر يكون سهل التنفيذ، ويستطيع اكتشاف المواد حتى لو كانت بتركيزات منخفضة، ويكون انتقائيا لتلك المواد عن غيرها من الملوثات، وفوق كل ذلك تكون كلفته بسيطة، وهو ما قادهم إلى جهاز الاستشعار الضوئي.
جهاز الاستشعار الضوئي.. كيف يعمل؟والجهاز الجديد عبارة عن مستشعر ضوئي يصدر ضوءا أحمر عند تعرضه للأشعة فوق البنفسجية، وتشير التغيرات في إشارة التألق المنبعثة من المعدن الموجود بالمستشعر إلى وجود مواد "بي إف إيه إس".
ووفق ما جاء بالدراسة يمكن تبسيط آلية عمل هذا المستشعر كالآتي:
جزيئات الضوء الصغيرة: تخيل أن لدينا جزيئات صغيرة تتوهج عند تسليط الضوء عليها، وتتكون هذه الجزيئات من معدن يسمى الإيريديوم، ولها سلاسل محبة للدهون (سلاسل هيدروكربونية مكونة من 6 و12 ذرة كربون على التوالي) متصلة بها. السلاسل الخاصة: وهذه السلاسل تشبه مخالب الجزيئات، أي أنها تساعد الجزيئات على تشكيل هياكل محددة. الكشف عن مواد "بي إف إيه إس": فعندما تضع هذه الجزيئات في الماء وكان به مواد "بي إف إيه إس"، ستتداخل تلك المواد مع الجزيئات ليغير ذلك من طريقة توهجها. الضوء المتوهج الطويل: فما يميز هذه الجزيئات هو أنها تستمر في التوهج مدة طويلة، ويمكننا قياس مدة توهجها، وأي تغييرات في التوهج تخبرنا بوجود مواد "بي إف أيه إس". دعم الذهب: فهذه الجزيئات ترتبط بسطح مصنوع من الذهب، مما يساعدها على البقاء ثابتة وعدم فقدان توهجها.يقول أستاذ الكيمياء غير العضوية والفيزياء الضوئية البروفيسور زوي بيكرامينو، في بيان صحفي أصدرته جامعة برمنغهام: إن "المستشعر تمكن من اكتشاف 220 ميكروغراما من مواد بي إف إيه إس لكل لتر من الماء، وهو مناسب لمياه الصرف الصناعي، ومع ذلك هناك حاجة إلى مزيد من التحسين لتعزيز الحساسية للكشف عن مستويات النانوغرام، وخاصة في مياه الشرب".
ويصف بيكرامينو اختراعهم بأنه في غاية الأهمية، مضيفا أن "مواد بي إف إيه إس تُستخدم في البيئات الصناعية بسبب خصائصها المفيدة، على سبيل المثال في الأقمشة المقاومة للبقع، ولكن إذا لم يتم التخلص منها بشكل آمن، فإن هذه المواد الكيميائية تشكل خطرا حقيقيا على الحياة المائية وصحتنا والبيئة الأوسع، هذا النموذج الأولي هو خطوة كبيرة إلى الأمام في إيجاد طريقة فعالة وسريعة ودقيقة للكشف عن هذا التلوث، مما يساعد على حماية عالمنا الطبيعي وربما الحفاظ على مياه الشرب نظيفة".
اختراق ينتظره تحدي التطبيق الموسعومن جانبه، أثنى أستاذ العلوم الكيميائية بجامعة ألمنيا المصرية وائل أبو المجد في حديث هاتفي مع "الجزيرة نت"، على نتائج الدراسة التي قدمت حلا لتحديات واجهها المجتمع البحثي لسنوات، ولكنه شدد على أنه يجب وضع هذا الإنجاز في حجمه الطبيعي، وهو أنه "لا يزال في إطار العمل المختبري، ولم يخرج للتطبيق العملي على نطاق واسع".
ويضيف أبو المجد أن هناك ثلاثة أسئلة يجب معالجتها في دراسات لاحقة، حتى يمكن اعتماد هذا المستشعر في البيئة العملية التطبيقية، وهذه الأسئلة هي:
أولا: ما مدى استقرار معدن الإيريديوم المضيء بمرور الوقت، وكيف يصمد أداء المستشعر في ظل الظروف البيئية المختلفة؟ ثانيا: هل يمكن للمستشعر تقديم نتائج موثوق بها باستمرار على مدى فترات طويلة؟ ثالثا: ما مدى جدوى جعل المستشعر محمولا للقياسات في الموقع، خاصة في المواقف التي تتطلب استجابة فورية؟ويَعِد رئيس قسم الاستشعار الكيميائي والبصري بالمعهد الاتحادي الألماني لأبحاث واختبار المواد كنوت روراك، والباحث المشارك بالدراسة، بمعالجة هذه الأسئلة.
ويقول روراك في البيان الصحفي: "الآن بعد أن أصبح لدينا نموذج أولي لشريحة استشعار، نعتزم تحسينها ودمجها لجعلها محمولة وأكثر حساسية بحيث يمكن استخدامها في موقع الانسكابات، وتحديد مدى وجود هذه المواد الكيميائية في مياه الشرب".
المصدر: الجزيرة
كلمات دلالية: المواد الکیمیائیة هذه الجزیئات تلک المواد تحدیات فی فی البیئة فی الماء
إقرأ أيضاً:
الأوقاف تعلن موضوع خطبة الجمعة القادمة
حددت وزارة الأوقاف المصرية، موضوع خطبة الجمعة القادمة 8 نوفمبر 2024م بعنوان: "حافظ على كل قطرة ماء.. واحذر من القمار بكل صوره".
وقالت وزارة الأوقاف إن الهدف المراد توصيله إلى جمهور المسجد من خلال هذه الخطبة هو التنبيه إلى ضرورة الحفاظ على كل قطرة ماء، والتحذير البالغ من هدر الماء والتفريط فيه، والنهي المشدد عن المقامرة المادية والإلكترونية.
وفيما يلي نص خطبة الجمعة:
حَافِظْ عَلَى كُلِّ قَطْرَةِ مَاءٍ.. وَاحْذَرْ مِنَ القِمَارِ بِكُلِّ صُوَرِهِ
الحَمْدُ للهِ رَبِّ العَالَمِينَ، اللَّهُمَّ لَكَ الحَمْدُ كَمَا تَقُولُ، وَلَكَ الحَمْدُ خَيْرًا مِمَّا نَقُولُ، سُبْحَانَكَ لَا نُحْصِي ثَنَاءً عَلَيْكَ، أَنْتَ كَمَا أَثْنَيْتَ عَلَى نَفْسِكَ، وأَشهدُ أنْ لَا إلهَ إِلا اللهُ وحدَهُ لا شَريكَ لَهُ، إلهًا أَحَدًا فَرْدًا صَمَدًا، وأَشهدُ أنَّ سَيِّدَنَا مُحَمَّدًا عَبْدُهُ وَرَسُولُهُ، أَرْسَلَهُ اللهُ تَعَالَى رَحْمَةً لِلْعَالَمِينَ، وَخِتَامًا لِلأَنْبِيَاءِ وَالمُرْسَلِينَ، اللَّهُمَّ صَلِّ وسلِّمْ وبارِكْ علَيهِ، وعلَى آلِهِ وَأَصحَابِهِ، ومَنْ تَبِعَهُمْ بِإِحْسَانٍ إلَى يَومِ الدِّينِ، وَبَعْدُ:
فَإِنَّ مِنْ حُسْنِ الإِيمَانِ وَلَوَازِمِ الأَدَبِ مَعَ المُنْعِمِ الوَهَّابِ سُبْحَانَهُ أَنْ نَسْتَقْبِلَ نِعَمَهُ بِالشُّكْرِ وَالامْتِنَانِ، فَيَمْتَلِئُ القَلْبُ إِقْرَارًا وَعِرْفَانًا، وَيَنْطَلِقُ اللِّسَانُ ثَنَاءً وَاعْتِرَافًا، وَتَقُومُ الجَوَارِحُ بِدَوْرِهَا حَارِسَةً لِلنِّعَمِ حَافِظةً لَهَا، قَالَ سُبْحَانَهُ: {وَاشْكُرُوا نِعْمَةَ اللهِ إِنْ كُنْتُمْ إِيَّاهُ تَعْبُدُونَ}، وَقَالَ تَعَالَى: {وَإِذْ تَأَذَّنَ رَبُّكُمْ لَئِنْ شَكَرْتُمْ لَأَزِيدَنَّكُمْ}.
فَكَيْفَ إِذَا كَانَتْ تِلْكَ النِّعْمَةُ سِرَّ الحَيَاةِ وَأَصْلَ الوُجُودِ وَأَسَاسَ البَقَاءِ؟! كَيْفَ إِذَا كَانَتْ هِيَ الماءَ؟! إِنَّ الماءَ أَغْلَى مِنَ الذَّهَب، إِنَّ الماءَ هُوَ الجَوْهَرُ الَّذِي يَنْبَغِي أَنْ نُحَافِظَ عَلَيْهِ لِحَيَاتِنَا وَحَيَاةِ الأَجْيَالِ القَادِمَةِ، وَيَكْفِي أَنَّ اللهَ تَعَالَى وَصَفَهُ فِي القُرْآنِ وَصْفًا عَظِيمًا يَدُلُّ عَلَى قُدْسِيَّتِهِ، وَيُرْشِدُ إِلَى صَوْنِه وَصِيَانَتِهِ، وَيَحُثُّ عَلَى الحِفَاظِ عَلَى كُلِّ قَطْرَةٍ مِنْهُ، حَيْثُ قَالَ سُبْحَانَهُ: {وَجَعَلْنَا مِنَ الْـمَـاءِ كُلَّ شَيْءٍ حَيٍّ}، وقال تعالى: {وَالَّذِي نَزَّلَ مِنَ السَّمَاءِ مَاءً بِقَدَرٍ فَأَحْيَيْنَا بِهِ بَلْدَةً مَيْتًا كَذَلِكَ تُخْرَجُونَ}.
أَيُّهَا النَّاسُ! إِذَا أَرَدْتُمْ أَنْ تَعْرِفُوا قَدْرَ الماءِ فَتَأَمَّلُوا كَيْفَ حَضَرَتْ هَذِهِ النِّعْمَةُ فِي مِضْمَارِ الحُبِّ النَّبَوِيِّ، فَهَذَا سَيِّدُنَا عَلِيُّ بْنُ أَبِي طَالِبٍ رَضِيَ اللهُ عَنْهُ يُسأَلُ سُؤَالًا عَظِيمًا: كَيْفَ كَانَتْ مَحَبَّتُكُمْ لِرَسُولِ اللهِ صَلَّى اللهُ عَلَيْهِ وَسَلَّمَ؟ فَيَقُولُ رَضِيَ اللهُ عَنْهُ: «كَانَ- وَاللهِ- أَحَبَّ إِلَيْنَا مِنْ أَمْوَالِنَا وَأَوْلَادِنَا وَآبَائِنَا وَأُمَّهَاتِنَا، وَمِنَ الماءِ البَارِدِ عَلَى الظَّمَأِ»، أَرَأَيْتُمْ كَيْفَ أَنَّهُ رَضِيَ اللهُ عَنْهُ لَمْ يَجِدْ شَيْئًا يُعَبِّرُ بِهِ عَنْ قَدْرِ مَحَبَّتِهِ لِلْجَنَابِ الأَنْوَرِ صَلَّى اللهُ عَلَيْهِ وَسَلَّمَ أَبْلَغَ مِنْ تَصَوُّرِ حَالِهِ وَهُوَ يَشْرَبُ مَاءً بَارِدًا يَرْوِي بِهِ غَلِيلَ ظَمَئِهِ وَيَشْفِي بِهِ شِدَّةَ عَطَشِهِ!
أَيُّهَا السَّادَةُ! هَلْ يَسْتَقِيمُ فِي دِينِنَا وَيَصِحُّ فِي أَذْهَانِنَا بَعْدَ ذَلِكَ كُلِّهِ أَنْ نُهْدِرَ قَطْرَةَ مَاء! كَيْفَ يُبِيحُ إِنْسَانٌ لِنَفْسِهِ أَنْ يُهْدِرَ الماءَ حَالَ تَنْظِيفِ أَسْنَانِهِ أَوْ مَنْزِلِهِ أَوْ أَوَانِيهِ أَوْ سَيَّارَتِهِ؟! كَيْفَ يُجِيزُ لِنَفْسِهِ أَنْ يُسْرِفَ فِي الماءِ وَهُوَ يَسْقِي زَرْعَهُ أَوْ يَرُشُّ طَرِيقَهُ! إِنَّهَا عَادَاتٌ يَكْرَهُهَا الشَّرْعُ، وَتَأْبَاهَا العُقُولُ الرَّشِيدَةُ.
أَخِي الكَرِيم، لَا تَسْتَصْغِرْ وَلَا تَسْتَقِلَّ كُلَّ قَطْرَةِ مَاءٍ، فَتُهْدِرهَا وَلَا تُبَالِي! إِنَّ مُعْظَمَ النَّارِ مِنْ مُسْتَصْغَرِ الشَّرَرِ! وَمَنِ اسْتَسْهَلَ هَدْرَ القَلِيلِ مِنَ الماءِ أَضَاعَ الماءَ، وَأَضاعَ الحَيَاةَ نَفْسَهَا، وَأَضَاعَ الأَجْيَالَ القَادِمَةَ، تَذَكَّرْ هَذَا وَأَنْتَ تَغْسِلُ يَدَيْكَ، تَذَكَّرْ هَذَا وَأَنْتَ تَتَوَضَّأُ، تَذَكَّرْ هَذَا وَأَنْتَ تَرْوِي حَقْلَكَ، تَذَكَّرْ هَذَا وَأَنْتَ تَغْسِلُ سَيَّارَتَكَ.
وَاعْلَمْ أَنَّ الشَّرْعَ الحَنِيفَ وَقَفَ بِكُلِّ قُوَّةٍ ضِدَّ إِهْدَارِ الماءِ وَالتَّفْرِيطِ فِي اسْتِعْمَالِهِ فِي أَيِّ غَرَضٍ مِنْ شُرْبٍ أَوْ زِرَاعَةٍ أَوْ صِنَاعَةٍ أَوْ غَيْرِهَا، بَلْ أَعْظَمُ مِنْ ذَلِكَ! إِنَّ الإِسْرَافَ فِي اسْتِخْدَامِ الماءِ مَمْنُوعٌ فِي دِينِنَا وَلَوْ كَانَ ذَلِكَ الإِسْرَافُ حَالَ العِبَادَةِ! فَإِنَّ البَيَانَ النَّبِوِيَّ الشَّرِيفَ الَّذِي جَعَلَ الطّهُورَ شَطْرَ الإِيمَانِ هُوَ ذَاتُهُ الَّذِي سَمَّى الإِسْرَافَ فِي الوُضُوءِ إِسَاءَةً وَتَعَدِّيًا وَظُلْمًا، فَقَدْ جَاءَ رَجُلٌ إِلَى النَّبِيِّ (صَلَّى اللهُ عَلَيْهِ وَسَلَّمَ) لِيَتَعَلَّمَ مِنْهُ الوُضُوءَ، فَأَرَاهُ (صَلَوَاتُ رَبِّي وَسَلَامُهُ عَلَيْهِ) الوُضُوءَ ثَلَاثًا ثَلَاثًا، ثُمَّ قَالَ صَلَوَاتُ رَبِّي وَسَلَامُهُ عَلَيْهِ: «هَذَا الْوُضُوءُ، فَمَنْ زَادَ عَلَى هَذَا، فَقَدْ أَسَاءَ، أَوْ تَعَدَّى، أَوْ ظَلَمَ».
*
الحَمْدُ للهِ رَبِّ العَالَمِينَ، وَالصَّلَاةُ وَالسَّلَامُ عَلَى خَاتَمِ الأَنبِيَاءِ وَالمُرْسَلِينَ، سَيِّدِنَا مُحَمَّدٍ (صَلَّى اللهُ عَلَيْهِ وَسَلَّمَ)، وَعَلَى آلِهِ وَصَحْبِهِ أَجْمَعِينَ، وَبَعْدُ:
فَإِنَّ اللهَ تَعَالَى حَرَّمَ القِمَارَ حُرْمَةً شَدِيدَةً، وَجَعَلَهُ اللهُ رِجْسًا مِنْ عَمَلِ الشَّيْطَانِ، فَقَالَ تَعَالَى: {يَا أَيُّهَا الَّذِينَ آمَنُوا إِنَّمَا الْخـَمْرُ وَالْـمَيْسِرُ وَالْأَنْصَابُ وَالْأَزْلامُ رِجْسٌ مِنْ عَمَلِ الشَّيْطَانِ فَاجْتَنِبُوهُ لَعَلَّكُمْ تُفْلِحُونَ}، وَالميْسِرُ هُوَ القِمَارُ، فَالِقَمارُ خَطِيرٌ، بَلْ وَرِجْسٌ مِنْ عَمَلِ الشَّيْطَانِ، يَسْتَقْذِرُهُ كُلُّ ذِي عَقْلٍ سَلِيمٍ.
وَرُبَّمَا عَرَفَ النَّاسُ القِمَارَ فِي صُورَتِهِ المادِّيَّةِ المَعْرُوفَةِ، فَاجْتَنَبوهُ وَنفَرُوا مِنْهُ امْتِثَالًا لِأَمْرِ اللهِ تَعَالَى، لَكِنَّ القِمَارَ اليَوْمَ فِي عَالمِ الفَضَاءِ الإِلِكتِرُونِيِّ بَدَأَ يَتَّخِذُ صُوَرًا جَدِيدَةً مُسْتَحْدَثَةً، حَيْثُ تَسَلَّلَتْ إِلَى عَادَاتِ بَعْضِ النَّاسِ قَضِيَّةُ المُرَاهَنَاتِ الإِلِكْتِرُونِيَّةِ والقِمَارِ الإِلِكْتِرُونِيِّ، فَقَدْ تَكُونُ مُبَارَيَاتٍ افْتِرَاضِيَّةً، وَقَدْ تَكُونُ أَلْعَابًا إِلِكْتِرُونِيَّةً تَقُومُ عَلَى المُخَاطَرَةِ وَالمرَاهَنَةِ، حَتَّى إِنَّ بَعْضَ المَوَاقِعِ قَدْ يُقَدِّمُ ثَلَاثِينَ مُرَاهَنَةً لِلْحَدَثِ الوَاحِدِ، وَهُوَ القِمَارُ بِعَيْنِهِ، فِي خُطُورَتِهِ، وَفِي تَدْمِيرِهِ لِأَمْوَالِ الإِنْسَانِ وَنَفْسِيَّتِهِ، وَفِي آثَارِهِ بَالِغَةِ الخُطُورَةِ الَّتِي تُدَاعِبُ حُلْمَ الشَّابِّ بِالثَّرَاءِ السَّرِيعِ، فَيَنْدَفِع وَيَنْحَرِف، وَيَنْتَهِي الحَالُ بِهَذِهِ المقَامَرَةِ أَنْ تَدْفَعَ أَحَدَهُمْ أَنْ يَبِيعَ مَنْزِلَهُ، وَتَدْفَعَ أَحَدَهُمْ لِسَرِقَةِ مُجَوْهَرَاتِ أُسْرَتِهِ، وَأَحَدُهُمْ تُحَاصِرُهُ خَسَائِرُ هَذَا القِمَارِ الإِلِكْتِرُونِيِّ الملْعُون، وَتُثْقِلُهُ الضُّغُوطُ وَالابْتِزَازُ فَيَنْتَحِر، مَعَ دُيُونٍ وَإِفْلَاسٍ وَكَوَارِثَ أُخْرَى.
أَلَا إِنَّ القِمَارَ بِكُلِّ صُوَرِهِ حَرَامٌ، المادِّيُّ وَالإِلِكْتِرُونِيُّ سَوَاءٌ، فَحَذِّرُوا مِنْهُ كُلَّ مَنْ تَعْرِفُونَ وَتُحِبُّونَ.
اللَّهُمَّ احْفَظْ بِلَادَنَا وَشَبَابَنَا وَأَفِضْ عَلَيْنَا الأَمَانِ وَالمَحَبَّةِ وَالرَّخَاء.
كاف يخطر الزمالك بموعد مباراة بلاك بولز بطل موزمبيق