Echipa de cercetători:
Consorțiu format din: SINTEF, Norvegia, Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Materialelor (INCDFM), Romania, INCD pentru Microtehnologie – IMT București, Romania, Institute of Physical Chemistry, Polish Academy of Sciences, Polonia, Dublin City University, Irlanda, Technical University of Denmark, Danemarca.
Liderii de consorțiu: Dr. Karolina Barbara Milenko-Kuszewska, Dr. Oana Rasoga, Dr. Konrad Giżyński, Prof. Dr. Fiona Regan, Prof. Dr. Hans-Jørgen Albrechtsen.
Echipa din partea INCDFM: Dr. Mihaela Baibarac, Dr. Marcela Socol, Dr. Anca Stanculescu, Dr. Irina Zgura, Dr. Anreea Costas, Dr. Carmen Breazu, Dr. Ioan-Alexandru Baragau, Drd. Gabriela Petre, 1 masterand.
Scurtă descriere a proiectului de cercetare:
Extremele hidroclimatice, cum ar fi secetele și inundațiile, au crescut din cauza schimbărilor climatice și ar putea duce la impacturi severe asupra sectoarelor socio-economice, structurale și de mediu. Modelele de evaluare ale apei din sol au arătat că pesticidele sunt transportate în căile navigabile din cauza precipitațiilor intense. Metodele actuale de monitorizare nu sunt potrivite pentru detectarea unor astfel de impacturi asupra calității apei, care pot epuiza populațiile de nevertebrate și pot afecta biodiversitatea și sănătatea ecosistemului foarte rapid. Multe ape de suprafață și subterane sunt utilizate ca surse de apă potabilă și, prin urmare, apariția substanțelor chimice este problematică pentru instalațiile de tratare ale apei. La momentul actual, tehnologiile de detectare rapidă, în timp real, sunt inexistente, totuși acestea sunt necesare urgent pentru a aborda problema contaminării apelor. În octombrie 2022, în urma revizuirilor anexei privind poluanții prioritari la Directiva-cadru pentru apă (DCA), au fost adăugate pesticidele noenicotinoide și piretroide, punând în evidență faptul că prezența acestora în ape este din ce în ce mai îngrijorătoare.
Proiectul STARDUST își propune să dezvolte un sistem optic integrat, primul de acest fel, combinat cu o metodologie inteligentă de procesare a datelor spectrale, pentru monitorizarea multiplexată a pesticidelor din apele de suprafață și subterane și să înțeleagă impactul evenimentelor hidroclimatice extreme asupra calității apei în contextul apariţiei pesticidelor. Vom dezvolta un senzor bazat pe spectroscopie Raman complet integrată cu microfluidica, care vizează detectarea pesticidelor, amestecurilor de pesticide și metaboliților în apele de suprafață și subterane. În al doilea rând, vom folosi prognozele de precipitații pentru a identifica timpii de eșantionare pentru eșantionarea pasivă și evenimentele co-create de oamenii de știință, pentru a colecta mostre care sunt legate în mod specific de precipitații. Rezultatele eșantionării pasive vor identifica compușii pesticidelor țintă analizați cu noul senzor dezvoltat , ulterior creându-se o bază de date cu pesticidele detectate care va fi compilată și partajată public.
Proiectul STARDUST unește mai multe progrese tehnologice într-o soluție inovatoare pentru a realiza discriminarea între apa sigură și cea contaminată în mod continuu și în timp real. Ne imaginăm că, pe termen lung, orice strategie de atenuare a evenimentelor extreme hidroclimatice va trebui să se bazeze pe digitalizare și senzori.
Tipul de problemă pe care îl poate rezolva:
Proiectul STARDUST unește mai multe progrese tehnologice într-o soluție inovatoare pentru a realiza discriminarea între apa sigură și cea contaminată în mod continuu și în timp real. Ne imaginăm că, pe termen lung, orice strategie de atenuare a evenimentelor extreme hidroclimatice va trebui să se bazeze pe digitalizare și senzori.
Care era anterior/ este în prezent soluția pentru problema identificată?
Una dintre cele mai dificile probleme în controlul calității apei este lipsa unui sistem adecvat de măsurători și date privind mulți constituenți ai calității apei (multe corpuri de apă sunt măsurate doar o dată pe an, când biodiversitatea și ecologia pot fi deja afectate!). Metode tradiționale, cum ar fi cromatografia gazoasă (GC), cromatografia lichidă de înaltă performanță (HPLC), spectroscopie de masă (MS),în combinație cu eșantionarea manuală, sunt aplicate pe scară largă și vor fi întotdeauna necesare ca referință pentru scopuri de conformitate. Cu toate acestea, având în vedere că calitatea apei este foarte variabilă în timp și spațiu, metodele actuale de eșantionare și analiză scapă adesea impactul evenimentelor extreme și, prin urmare nu sunt potrivite pentru protecția mediului.
Programele de monitorizare a calității apei se concentrează adesea pe concentrațiile de constituenți care pot sufoca biota și pot provoca eutrofizare, prin urmare, necesită măsurători fiabile ale compușilor toxici și efectul acestora. Cu toate acestea, constrângerile economice și fizice actuale ale eșantionării manuale interzic colectarea datelor la frecvența necesară pentru a surprinde în mod adecvat variația concentrațiilor în timp și, astfel, evaluarea evenimentelor care poate avea un impact foarte rapid asupra biodiversităţii, precum şi asupra sănătăţii ecosistemelor. În plus, convențional analiza necesită pași de pretratare costisitoare și consumatoare de timp în laborator, împiedicând utilizarea acestora ca metode de monitorizare în timp real a apei în teren.
De ce soluția asta? (și nu oricare alta)
STARDUST va merge cu mult dincolo de soluțiile actuale prin următarele aspecte: 1) prima tehnologie de acest fel pentru monitorizarea rapidă a pesticidelor in situ în apele de suprafață și subterane, datorită 2) noii detecții ultrasensibile bazate pe SERS pentru diferențiere de pesticide și amestecuri de pesticide la o limită de detecție semnificativ mai scăzută în comparație cu metodele actuale, eventual eludarea necesității metodelor de laborator existente (LC-MS, GC-MS) și altele tehnologii competitive (captură pe bază de anticorpi și electrochimice), 3) platforma va avea un cost redus, fiabil și ușor de utilizat pentru utilizare in situ în mai multe locații, ceea ce poate afecta gestionarea apei 4) înțelegerea influenței a evenimentelor extreme hidro-climatice privind apariția pesticidelor relevante cu implicarea CS proiect, 5) să furnizeze o bază de date spectrală de pesticide relevante în mai multe țări UE, care după încheiere a proiectului poate fi folosit de profesioniști și academicieni.
La momentul actual, nu există nicio alternativă, tehnologie pentru monitorizarea în timp real și rapidă a poluanților de mediu din apele de suprafață și subterane. STARDUST propune o tehnologie de detectare digitală rapidă pentru a monitoriza prezența pesticidelor (și potențial alți poluanți de mediu emergenți din cauza evenimentelor hidroclimatice extreme și pentru a îmbunătăți în general practicile actuale de monitorizare a apei.
În ce domenii ar putea fi aplicată/ a fost aplicată?
De rezultate pot beneficia o gamă largă de „proprietari cu probleme” și societatea, răspunzând nevoii de apă curată în mod continuu (SDG 6). Detectarea pesticidelor este doar una dintre problemele existente. Soluția propusă este aplicabilă și altor compuși nocivi, dând astfel mai multă valoare și impact rezultatelor.
STARDUST vizează în primul rând „ îmbunătățirea sistemului de apă”, propunând soluții fizice și digitale, dar contribuie și la dezvoltarea strategiilor de adaptare și atenuare față de evenimentele climatice extreme fiind implicați experți atât în analiza apelor de suprafață cât și subterane.
Contact
- Website: https://water4all.ro/stardust/
- Email: [email protected]
- Telefon: 0727145350
- Adresa: Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Materialelor, Str. Atomistilor 405A, Magurele, Jud. Ilfov.
