Empréstimo Acadêmico: Solos ambientais em parques de NJ com SciAps XRF

Professor da Rutgers University usa SciAps XRF para projeto de parques

A história mais recente do Programa de Empréstimo Acadêmico da SciAps vem da Rutgers University, Newark, onde os pesquisadores detectaram um excesso de metais pesados ​​no solo dos parques locais.

‍Dr., um professor associado, e Suah Yekeh, um Ph.D. do segundo ano. estudante, no Departamento de Ciências da Terra e Ambientais at Rutgers University, buscou um XRF portátil para analisar solos recreativos em parques municipais em busca de contaminantes, um projeto que Yekeh estava realizando para seu doutorado.

SciAps emprestou a eles o X-200 durante o verão de 2021 (o instrumento já foi substituído por SciAps X-505), e o estudo resultante, “XRF Evaluation of Heavy Metals in Parks of Newark, New Jersey,” detectou arsênico, cobalto e chumbo em concentrações acima dos limites do Departamento de Proteção Ambiental de New Jersey nesses solos recreativos de alto contato.

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Os resultados fizeram o seu caso para uma análise mais aprofundada. No verão de 2022, a equipe trabalhará com um novo sistema One Box com SciAps X-505 XRF e Z-903 LIBS, adquirido por meio de uma bolsa da National Science Foundation. O trabalho do ano passado, incluído na proposta de concessão, foi fundamental para conseguir o dinheiro da concessão.

“Mal podemos esperar para voltar ao campo com nosso próprio sistema no verão”, diz Rouff. “Estamos muito animados.”

Uma nova ferramenta para pesquisa baseada na comunidade

A Rutgers é considerada uma instituição âncora em Newark, e um projeto como esse avança em sua missão de pesquisa, aprendizado e ensino baseados na comunidade. O XRF portátil não foi apenas crítico para a validade científica do estudo, mas também chamou a atenção como uma ferramenta de relações públicas na comunidade onde Yekeh foi criado.

“Minha parte favorita da realização do estudo foi poder mostrar a todas as crianças curiosas o que eu estava fazendo com o analisador”, diz Yekeh. “Um dos parques fica perto de onde moram muitos espanhóis, cubanos e brasileiros. Um menino de 5 anos me fez muitas perguntas e depois se desculpou por me incomodar. Claro, não foi um incômodo. Gostei”, diz ela.

Depois de aprender sobre o XRF e observar seu trabalho (com permissão dos pais dele), ela diz que ele disse a ela: “'Quero ser cientista quando crescer. Achei que seria uma operária como minha mãe, mas agora quero ser uma cientista como você.' Foi tão fofo ”, diz Yekeh com um grande sorriso.

Envolver a comunidade é um elemento da concepção do projeto. Na verdade, as raízes do projeto remontam a um dos primeiros projetos estudantis de Rouff e ao desenvolvimento de fertilizantes na Rutgers. Esse estudo analisou solos em hortas comunitárias e identificou uma prevalência de chumbo.

Quando Yekeh, moradora de Newark, ingressou no programa, ela sabia onde queria testar mais contaminantes: os parques que ela, sua família e amigos frequentavam. Ela pesquisou quando os parques foram desenvolvidos e, em seguida, investigou como e onde os moradores provavelmente teriam exposição máxima a solos e potenciais contaminantes.

“Trabalhar com a contaminação do solo e da água, principalmente em áreas onde as pessoas brincam, foi muito importante para mim. Eu vim da Libéria, então muita poluição do solo e da água me afetou quando eu era mais jovem. Trabalhar no projeto do parque durante o verão me mostrou como a ciência ambiental é importante. Havia muitas crianças no parque onde eu estava amostrando - muitas equipes nos campos e crianças pequenas em várias atividades - e não foi apenas por uma hora ou mais, mas consistentemente durante todo o dia ”, diz Yekeh .

Uma vez que a forma do projeto foi delineada, ficou ainda mais evidente que eles precisariam de um XRF portátil que permitisse ver quais metais e conjuntos de metais estavam presentes, automaticamente. “Isso nos permitiu tomar decisões realmente acertadas sobre quais solos queríamos amostrar para a avaliação”, diz Rouff.

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Instrumentação crítica com hXRF

Rouff descobriu duas coisas durante o projeto de hortas comunitárias: primeiro, apenas olhar para os solos das hortas comunitárias não seria suficiente em uma cidade como Newark, que tem um histórico de poluição; em segundo lugar, eles perderam muito tempo trazendo muitas amostras de volta ao laboratório.

Usando os limites NJDEP para solos de contato residencial como padrão para avaliar os solos, Yekeh e dois alunos de graduação que ela orientava usaram o empréstimo acadêmico SciAps para direcionar e coletar amostras. Agora no laboratório, eles estão adicionando os dados de arsênico, chumbo e cobalto com coordenadas de GPS em seu GIS para mostrar a concentração e a potência de uma área para outra.

Rouff diz que o SciAps XRF melhorou a eficiência e a experiência do usuário do projeto. Eles já tentaram trabalhar com o analisador de outra empresa e não receberam muito apoio ou orientação, diz ela.

“Na verdade, a SciAps veio e fez uma demonstração para nós, que foi bastante informativa”, diz Rouff. “Quando pegamos o XRF emprestado por meio do programa Academic Loaner, fomos treinados para usá-lo e coletamos dados valiosos. Isso solidificou a decisão de comprar analisadores da SciAps.”  

Para Yekeh, os dados do empréstimo acadêmico não apenas iniciaram seu projeto, mas também serão incluídos na parte de apresentação do exame de qualificação para seu doutorado. “Sem o Programa de Empréstimo Acadêmico SciAps, eu não estaria tão à frente quanto estou atualmente. Comecei essa jornada com um grupo de alunos, mas agora estou muito à frente no meu projeto”, diz Yekeh. “Então, muito obrigado por ter este programa. É muito necessário, especialmente para laboratórios como o Dr. Rouff e outros laboratórios que podem precisar dele no futuro.”

Próximas etapas: Análise completa, agora com carbono incluído

Na próxima fase, os pesquisadores usarão o SciAps X-505 para realizar uma análise completa dos solos para obter uma avaliação da mobilidade potencial dos contaminantes e do potencial de infiltração dos solos contaminados no ar. O SciAps Z-903 LIBS (laser) permitirá que eles expandam o estudo para ver o que está acontecendo com o carbono no solo também.

“Quero entender como o conteúdo de metal e o conteúdo de carbono se correlacionam. Já sabemos por nossas análises de especiação que temos metais ligados a muito material orgânico, então acho que será interessante e informativo também quantificar o carbono nos solos e ver como são as correlações”, diz Rouff.

Expandindo a experiência do campus

No campus, Rouff já adicionou a análise de XRF aos módulos de solo em cursos ambientais e de geoquímica para os alunos que não estão necessariamente participando de pesquisas, mas se beneficiarão da análise imediata de amostras em sala de aula. “Vamos desenvolver e modificar os módulos do curso para incluir o XRF sempre que pudermos”, diz Rouff.

Rouff também implantará os analisadores XRF e LIBS em projetos de pesquisa de graduação de menor escala que se conectam a todo o projeto. “Podemos envolver uma gama mais ampla de alunos nesse tipo de pesquisa pública ou baseada na comunidade. Assim, posso realizar programas de verão com alunos de graduação e usar o XRF será um salva-vidas em termos de análises de campo”, diz Rouff.

E quando Yekeh tem a oportunidade de conversar com alunos do ensino médio sobre seu projeto, ela pode contar a eles sobre o programa de Ciências Ambientais da Rutgers e como a universidade oferece programas de verão para eles. “Quando digo a eles que sou Ph.D. candidato do programa, acho legal eles verem alguém da área deles indo mais longe com a educação”, diz Yekeh.

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