Une nouvelle méthode de mesure simultanée de 71 éléments inorganiques dans les liquides, y compris l'eau, breuvages, et les fluides biologiques - rend les tests d'éléments beaucoup plus rapides, plus efficace, et plus complet que cela n'était possible par le passé.

Les chercheurs ont étudié des échantillons de liquide provenant de diverses sources dans le monde, y compris l'eau du robinet d'une banlieue de New York, neige d'Italie et de Croatie, pluie du Brésil et du Pakistan, l'eau des lacs de Suisse et de Croatie, et l'eau de mer du Japon et du Brésil. Le test de chaque échantillon donne un motif élémentaire distinct, créer une « empreinte digitale » qui peut aider à différencier les substances ou à retracer un liquide jusqu'à son origine environnementale.

La méthode—développée par des chercheurs du laboratoire d'isotopes du NYU College of Dentistry et décrite dans la revue Avances RSC , publié par la Royal Society of Chemistry - peut être utilisé pour explorer et comprendre la distribution des éléments inorganiques au-delà des quelques éléments généralement mesurés. Elle a des implications dans des domaines tels que la nutrition, écologie et climatologie, et la santé environnementale.

Une technique analytique appelée spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (ICP-MS) est utilisée pour mesurer les éléments. Historiquement, Les instruments ICP-MS ont mesuré les éléments de manière séquentielle, ou un par un, mais un nouveau type d'instrument ICP-MS au NYU College of Dentistry et environ deux douzaines d'autres endroits dans le monde a le potentiel de mesurer la gamme complète des éléments inorganiques à la fois.

« Grâce à cette nouvelle méthode, notre spectromètre de masse peut mesurer simultanément tous les éléments inorganiques du lithium à l'uranium. Nous sommes en mesure de mesurer les éléments en beaucoup moins de temps, à moindre frais, utilisant beaucoup moins de matériel, " dit Timothée Bromage, professeur de biomatériaux et de sciences fondamentales et de biologie craniofaciale au NYU College of Dentistry et auteur principal de l'étude.

Cette avancée technologique peut aider à combler les lacunes dans notre compréhension de la répartition des éléments et des concentrations dans des substances comme l'eau. Par exemple, l'Environmental Protection Agency des États-Unis surveille et fixe des limites de concentration maximales pour 19 éléments dans l'eau potable considérés comme des risques pour la santé, pourtant, de nombreux éléments connus pour avoir des conséquences sur la santé, comme le lithium ou l'étain, ne sont ni surveillés ni réglementés.

« La cartographie élémentaire des niveaux de concentration dans l'eau en bouteille et l'eau du robinet pourrait nous aider à mieux comprendre les niveaux de concentration « normaux » de la plupart des éléments dans l'eau, " dit Bromage.

Bromage et ses collègues ont conçu une méthode d'utilisation simultanée de l'ICP-MS pour détecter 71 éléments du spectre inorganique impliquant un ensemble spécifique d'étalonnage et d'étalons internes. La méthode, pour lesquels ils ont un brevet en instance, détecte régulièrement des éléments en quelques secondes à plusieurs minutes et dans des échantillons aussi petits que 1 à 4 millilitres.

Bromage et son équipe de recherche ont testé la méthode sur les eaux, breuvages, et des échantillons biologiques. La neige contenait le plus d'éléments de tout échantillon d'eau :50 dans la neige collectée en Italie et 42 dans un échantillon en Croatie. « De telles évaluations de la neige peuvent représenter un moyen nouveau et complet de surveiller les concentrations atmosphériques d'éléments et de surveiller les modèles d'éléments dans les flux d'air mondiaux, " a déclaré Bromage.

Lorsque vous testez l'eau du robinet, les chercheurs ont mesuré 37 éléments lorsque le robinet a été ouvert pour la première fois, mais seulement 34 éléments après que l'eau ait coulé pendant cinq minutes, suggérant que des éléments tels que le fer et le zinc peuvent être lessivés des tuyaux domestiques dans l'eau.

Les chercheurs ont également mesuré des éléments dans l'eau en bouteille, Bière, vin, et du lait, ainsi que dans des échantillons de salive, urine, et du sang. Le lait se distingue des autres boissons testées par ses fortes concentrations en titane, zinc, palladium, et de l'or.

Dans chaque échantillon, Bromage et son équipe ont trouvé une "empreinte digitale" ou un motif élémentaire distinct, suggérant que les échantillons peuvent être reconnus et différenciés par ces modèles. Le contenu élémentaire de l'eau, par exemple, reflète généralement son environnement naturel, donc comprendre la composition élémentaire peut nous dire si l'eau a ses origines d'une source avec de la roche volcanique par rapport au calcaire, une roche alcaline. Dans l'eau en bouteille, les chercheurs ont observé des variations qui peuvent probablement être attribuées à une mise en bouteille à la source et à une chloration pour le transport de la source à l'usine d'embouteillage.

Les études futures mesureront et rendront compte de plus grands échantillons d'eau, vin, Le Lait, et d'autres fluides; une étude de plus de 1, 000 vins de 34 pays est en cours. En outre, une fois que les modèles élémentaires pour des environnements spécifiques ont été établis, la méthode peut être appliquée pour répondre à des questions dans des domaines qui relient le présent au passé, comme le paléoenvironnement et le changement climatique.

"L'eau est un arbitre du fonctionnement réel d'un système. Si vous échantillonnez l'eau d'un étang ou d'une rivière et mesurez les éléments, vous mesurez ce qui s'intègre dans toute vie - l'eau nourrit les plantes, les animaux mangent les plantes, nous mangeons les plantes et les animaux. Nous pourrions utiliser ces connaissances pour étudier les fossiles humains et potentiellement rétrodire quelle était la nature de l'eau de la région il y a des centaines de milliers ou des millions d'années, " dit Bromage.