Unzureichende Wasserqualität ist ein globales Problem, von dem Milliarden von Menschen weltweit betroffen sind. Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) haben schätzungsweise 2,2 Milliarden Menschen keinen Zugang zu einer sicheren Trinkwasserversorgung und 4,2 Milliarden Menschen keinen Zugang zu einer sicheren Abwasserentsorgung. Das bedeutet, dass fast die Hälfte der Weltbevölkerung dem Risiko von durch Wasser übertragenen Krankheiten wie Durchfall, Cholera und Typhus ausgesetzt ist. Es wird geschätzt, dass unsicheres Wasser, sanitäre Einrichtungen und Hygiene (WASH) jedes Jahr zu fast 440.000 Todesfällen bei Kindern unter fünf Jahren beitragen. Unsicheres WASH trägt auch zu einer Reihe anderer Gesundheitsprobleme bei, darunter Unterernährung, Stunting und Trachom.
Neben den gesundheitlichen Auswirkungen hat unsichere Wasserqualität auch erhebliche wirtschaftliche Folgen. Nach Schätzungen der WHO belaufen sich die weltweiten wirtschaftlichen Kosten von unsicherem WASH auf 2,6 Billionen US-Dollar pro Jahr, was 1,8 % des weltweiten BIP entspricht. Diese Kosten sind auf eine Reihe von Faktoren zurückzuführen, darunter Produktivitätsverluste, Gesundheitskosten und die Kosten für die Behandlung von durch Wasser übertragenen Krankheiten.
Die Überwachung der Wasserqualität ist unerlässlich, um Verschmutzungen zu erkennen und zu bekämpfen, die Sicherheit der Trinkwasserversorgung zu gewährleisten und die aquatische Umwelt zu schützen. Herkömmliche Methoden zur Überwachung der Wasserqualität beruhen häufig auf Laboranalysen. Zu den traditionellen Testmethoden gehören physikalische Tests (Trübung, Temperatur, Farbe), chemische Tests (pH-Wert, gelöster Sauerstoff, Leitfähigkeit, Nährstoffe) und biologische Tests (fäkalcoliforme Bakterien, gesamtcoliforme Bakterien, Krankheitserreger). Diese traditionellen Testmethoden können zeitaufwändig und teuer sein. Außerdem liefern sie unter Umständen keine Echtzeitdaten, so dass es schwierig ist, schnell auf Veränderungen der Wasserqualität zu reagieren.
Elektrochemische und physikalisch-chemische Sensoren bieten eine vielversprechende Alternative zu den herkömmlichen Methoden zur Überwachung der Wasserqualität. Diese Sensoren können eine breite Palette von Schadstoffen nachweisen, darunter Schwermetalle, organische Verbindungen und Krankheitserreger. Sie sind auch in der Lage, Daten in Echtzeit zu liefern, was eine rasche Identifizierung und Reaktion auf Probleme mit der Wasserqualität ermöglicht.
Elektrochemische Sensoren beruhen auf dem Prinzip, dass bestimmte Chemikalien ein elektrisches Signal erzeugen, wenn sie mit einer Elektrode interagieren. Dieses Signal kann gemessen und zur Bestimmung der Konzentration des Schadstoffs im Wasser verwendet werden. Auf diese Weise ist es möglich, viele typische Wasserqualitätsparameter wie Leitfähigkeit, Temperatur, Gehalt an freiem Chlor, pH-Wert und REDOX, aber auch Metalle wie Arsen oder andere Schadstoffe zu ermitteln. Eine solche Überwachung ist unerlässlich, um die Qualität des Trinkwassers, Industrieabfälle oder die Auswirkungen der Landwirtschaft zu beurteilen.
Elektrochemische Sensoren bieten mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Methoden zur Überwachung der Wasserqualität:
- Selektivität: Elektrochemische Sensoren können so konstruiert werden, dass sie hochselektiv für bestimmte Schadstoffe sind, wodurch Störungen durch andere Chemikalien im Wasser reduziert werden.
- Empfindlichkeit: Elektrochemische Sensoren können sehr niedrige Konzentrationen von Schadstoffen erkennen und sind daher ideal für die Überwachung von Spurenverunreinigungen.
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- Echtzeitdaten: Elektrochemische Sensoren können Daten über die Wasserqualität in Echtzeit liefern, so dass Veränderungen der Wasserqualität schnell erkannt werden können und darauf reagiert werden kann.
- Portabilität: Elektrochemische Sensoren sind oft klein und tragbar, so dass sie leicht an abgelegenen oder schwer zugänglichen Orten eingesetzt werden können.
- Geringe Kosten: Elektrochemische Sensoren sind relativ kostengünstig in der Herstellung und im Betrieb, was sie zu einer kosteneffektiven Lösung für die Überwachung der Wasserqualität macht.
Außerdem sind elektrochemische Sensoren eine sich schnell entwickelnde Technologie mit dem Potenzial, die Überwachung der Wasserqualität zu revolutionieren. Mit der weiteren Entwicklung der Technologie werden elektrochemische Sensoren immer empfindlicher, selektiver und erschwinglicher, was sie zu einem noch leistungsfähigeren Instrument für den Schutz der Wasserressourcen und der öffentlichen Gesundheit macht.
Da die Überwachung der Wasserqualität für den Schutz der menschlichen Gesundheit und der Umwelt von entscheidender Bedeutung ist, bieten elektrochemische Sensoren eine vielversprechende Alternative zu den herkömmlichen Methoden zur Überwachung der Wasserqualität, da sie Echtzeit-, genaue und kostengünstige Daten über die Wasserqualität liefern. Mit der weiteren Entwicklung der Technologie werden elektrochemische Sensoren eine immer wichtigere Rolle bei der Gewährleistung der Sicherheit und Nachhaltigkeit unserer Wasserressourcen spielen.