« Qu'est-ce qu'il y a dans ton eau ? est devenue une question de plus en plus délicate pour de nombreuses personnes aux États-Unis et dans le monde. Obtenir la réponse n'est pas toujours facile ou bon marché. Aujourd'hui, les scientifiques rapportent qu'ils utilisent l'"effet cercle à café" familier pour analyser facilement plusieurs composants dans une seule goutte d'eau, rapidement et à moindre coût. Et un jour, le public pourrait utiliser la méthode pour tester leur propre eau du robinet.

Les chercheurs présentent leurs travaux aujourd'hui à la 254e réunion et exposition nationale de l'American Chemical Society (ACS).

En un mot, l'effet café-anneau est le phénomène familier dans lequel les particules d'une goutte d'eau ont tendance à se concentrer sur les bords de la goutte lorsque l'eau s'évapore. "Mais les motifs laissés par l'effet anneau de café pour les échantillons d'eau du robinet du monde réel sont plus complexes et uniques pour chaque source d'eau, " dit Rebecca Lahr, doctorat "Il y a une quantité étonnante d'informations à analyser. Les modèles de résidus pour l'eau du robinet sont comme des empreintes digitales qui peuvent être utilisées pour identifier ce qu'il y a dans un échantillon."

Lahr souligne que les problèmes de santé publique ne sont apparus au premier plan que ces dernières années dans des villes comme Flint, Michigan; Washington, D.C. ; Tolède, Ohio; et Charleston, Virginie-Occidentale, après que les gens aient consommé de l'eau du robinet contaminée. Ces expériences démontrent la nécessité d'améliorer les techniques de surveillance de la qualité de l'eau, elle dit.

Lahr étudie l'effet anneau de café depuis qu'elle travaille sur son doctorat. thèse, l'utilisait à l'origine pour concentrer les toxines dans l'eau en vue d'une analyse spectroscopique ultérieure. Maintenant, elle l'applique dans son laboratoire à la Michigan State University pour aider le public à en savoir plus sur le liquide provenant de leurs robinets. Il s'avère que le modèle unique laissé par un échantillon d'eau fournit des informations sur le contenu et les propriétés de l'eau - solides dissous, dureté, alcalinité et ions métalliques, par exemple. La détermination de chacun de ces éléments dans un échantillon nécessitait traditionnellement une méthode d'analyse différente. Les coûts de ces tests individuels montent en flèche. « Si vous vous inquiétez pour votre eau potable, il peut être écrasant de consulter un barème de frais d'analyse de l'eau pour décider quels tests d'eau effectuer, " Lahr fait remarquer. " Il faut savoir ce que l'on cherche à l'avance. "

Pour effectuer l'analyse du cercle de café, Lahr, étudiant diplômé Xiaoyan Li, et les étudiants de premier cycle Selett Allen et Alyssa Sanderson ont séché des gouttelettes de divers échantillons d'eau du robinet sur des substrats en aluminium à faible coût. Puis, ils ont photographié l'effet d'anneau de café résultant avec un téléphone portable à travers une loupe de bijoutier bon marché. Après de nombreuses expériences, ils ont obtenu des profils de résidus reproductibles pour les eaux du robinet des communautés du sud du Michigan. Ils ont également créé des solutions synthétiques pour l'eau du robinet pour imiter les eaux du robinet communautaires avec des degrés de dureté variés, alcalinité, sodium, chlorure, sulfate, solides totaux dissous, fer et cuivre.

Le but, Lahr dit, "est de créer une bibliothèque de modèles produits par les effets d'anneau de café pour des échantillons d'eau connus qui peuvent être utilisés pour identifier les modèles d'échantillons inconnus." Elle travaille également sur des programmes pour automatiser la comparaison d'échantillons d'eau inconnus à la bibliothèque.

Donc, l'effet cercle de café aurait-il pu être utilisé pour identifier le problème de la contamination par le plomb de l'approvisionnement en eau de Flint ? « Il est trop tôt pour dire, " Lahr répond. "L'idée ici est de développer un moyen plus rapide et moins cher de filtrer les échantillons pour lever les drapeaux rouges quand il devrait y avoir d'autres analyses effectuées. Cette méthode n'aura pas la sensibilité des techniques analytiques standard, mais c'est beaucoup moins cher."

Elle note que l'effet anneau de café peut également être utilisé dans les salles de classe comme un moyen d'intéresser les élèves aux sciences de l'environnement. "Je suis étonné de sa puissance en tant qu'outil pédagogique, " dit-elle. " Les étudiants apportent leurs propres échantillons et voient rapidement les différences dans les modèles laissés derrière. "