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吉檀迦利·饶（Gitanjali Rao），科罗拉多州的一名七年级学生，最近因发明一种检测饮用水中铅含量的设备，而被授予美国顶尖科学家奖（America’s Top Young Scientist）。这项发明比世界上其他任何检测水中铅含量的方法都要更快速，更低廉。
吉檀迦利·饶与她的奖牌
吉檀迦利·饶与她的发明
这项发明的起因是饶受到了密歇根州弗林特的水危机的启发。去年十月，因水中铅含量过高，弗林特爆发了饮水短缺的危机。看到那里无数人的生活遭受重创，饶下决心要尽己所能来帮助他们。
铅是一种有毒金属，即使浓度很低，对人体也是有害的。 如果摄入，对儿童尤其危险，并可能导致发育问题。早期的输水管是铅制的，因为当时人们还尚未意识到铅对人体的巨大危害。尽管随着科学研究的深入，人们意识到了铅的危害并逐步用其他材料如不锈钢制成的管道取代了铅管，但还是有一部分铅管保留了下来，并随着年月流逝而逐渐腐蚀老化，使得上面的铅逐渐脱落并随着管道进入整个水循环系统。（由于铅管机械性能佳且具耐压及延展性，能够灵活转弯及适应狭窄的角落地带，故常用于输送水、瓦斯和酸性液体等。在1920年代至1970年代曾广泛用于制造水管。世界各国发展较早的城市，如英国伦敦，荷兰阿姆斯特丹、德国柏林、比利时安特卫普等，仍有一部分水管使用铅管-----译者注）
以保护人类健康和环境为使命的美国政府机构—EPA（环境保护局），将饮用水中铅的“最高污染物水平目标”设置为零，这意味着完全没有铅的水源才是适合人类饮用的。 然而，由于含铅管道的广泛使用，这是不现实的，因此该目标并未实施。
现今EPA规定实际允许的含量是十亿分之十五，被称为“行动水平”，因为如果来自同一水源的10％的水样的含铅量超过该数值，则必须采取行动。 相比之下，世界卫生组织则将可接受水平设定在更为严格的十亿分之十。
弗林特居民向媒体展示受污染的水的样品
令人惊讶的是，截至2016年6月，在美国，约有5,300个供水系统违反了美国环保局的铅和铜含量条例，使1760万人暴露于污染，部分家庭饮水中铅含量更是国家标准数十倍之多！
铅含量超标的饮用水
“由于铅不会影响水的味道，外观以及气味，判断水中铅的含量的唯一方法就是进行测试。 目前有两种主要方式可以做到这一点，家庭测试条或实验室测试。 这些测试条通常花费在15美元到30美元之间，可以检测到各种污染物并快速提供结果，但它们的精度不是最精确的。 如果要求最精确的结果，则需要更严格的实验室测试，包括在家收集水样 - 特定的试剂盒售价约为10美元 - 然后将其发送到实验室以获得详细的结果，这样的实验室测试可能需要花费额外的20美元至100美元不等。” 环保部介绍说。
饶在不断测试她的设备
饶认为她的设备可能成为一种在价格上更有竞争力的替代品：
“原型机的成本只有20美元左右，但所有材料都是定制的，在批量生产中，我预计生产成本将大大降低。”
该装置被称为“忒提斯”（古希腊象征纯净之水的女神），有一个核心装置和一个一次性的墨盒，里面装有碳纳米管。饶说：
我的解决方案是使用碳纳米管来检测水中的铅。它有一个碳纳米管传感器， 其中添加了一些特殊的原子，可以与铅发生反应。当浸入污染的水中时，特殊原子与铅分子发生反应并增加纳米管中电流的流动阻力，这种变化很容易被装置检测到，因为电阻的大小与水中铅的含量成正比。 该处理器包含一个附件，可通过蓝牙将测量结果发送至智能手机。我自定义开发的APP可捕获这些数据，并在手机上以直观的方式呈现出来。”
饶认为忒提斯会比实验室测试和测试带更好：
“实验室的水质检测是当今最准确的测试，然而，这需要时间以及昂贵的设备，并不是每个人都可以轻易获得的。另一方面，测试条是易于使用，但它们并不能量化受污染的程度，有时需要多次测试才能得到准确的结果。“
饶很擅长用电脑研究复杂的科学问题
我的解决方案解决了所有上述问题。 它使用一次性墨盒，成本低至1美元，速度快，准确，它能将铅污染水平显示在普通的智能手机上，便于人们理解并采取适当的行动。” 她说。
饶的设备成本很低
当饶有了最初的想法之后，她就报名参加了Discovery Education 3M年轻科学家挑战赛。这是一项每年一度的，为美国中学生举办的科学与工程竞赛，始于2008年。每位参加这项挑战的选手都可以得到专家的指导。于是在研究塑料专家Kathleen Shafer博士的帮助下，历时三个月，饶终于将忒提斯的原型做了出来。
吉檀迦利·饶与他的导师Kathleen Shafer
在制作过程中，吉檀迦利运用了Inventor等3D打印软件，先将检测器的原型设计出来。
然后借助3D打印技术，将主体装置的外形打印了出来。
借助3D打印打印样品
借助3D打印打印样品
核心电子元件当然少不了ARDUINO的帮助咯：）作为与树莓派齐名的开源硬件，Arduino真是电子发烧友的神器啊
有了它，简直无所不能啊，只有你想不到的，没有它做不到的！真心太强大了！
不起眼的Arduino发挥了重要的作用
这项发明让她赢得了25,000美元（约合人民币16万元）的奖金。对于如何使用这笔奖金，Rao已经有了一个初步的计划，她说：
“我计划将奖金的大部分用于进一步开发我的设备，以便它很快可以在市场上销售。”
她对其他怀揣梦想的同龄人的建议是：
不要害怕去尝试！"
她坦言：
自己也曾经失败过四，五次，但她并没有放弃，而是又重新回到实验室里，继续研究。终于有一天，她终于恍然大悟，成功将忒修斯做了出来。”
看完她的故事，我不由地对她充满了敬佩之情。不仅因为她的发明帮助了无数额度人，更因为她对科学的热情。
她让我想起了小时候的自己，对科学充满了热情，对未来充满了憧憬。真心相信靠自己的双手，可以把我们脑海中奇妙
的科学涂鸦变为现实，让世界变得更加美好。
用自己的双手，让世界变得更美好！
但是后来，迫于环境的压力，抑或是内心的动摇，让我们逐渐偏离了最初的方向，变得迷茫不定，不知何去何从。
感谢她，让我们又看到了曾经的那一抹光亮，让我们的灵魂得以觉醒。逝去的时光已经逝去，但未来犹可追。
不求少年扬名天下知，但求信步向梦终不悔。
永远追随自己的梦想
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