別人的十二歲——向污染宣戰，成為美國最年輕的科學家，斬獲大獎，她的成功引人深思！
吉檀迦利·饒（Gitanjali Rao），科羅拉多州的一名七年級學生，最近因發明一種檢測飲用水中鉛含量的設備，而被授予美國頂尖科學家獎（America』s Top Young Scientist）。這項發明比世界上其他任何檢測水中鉛含量方法都要更快速，更低廉。
吉檀迦利·饒與她的獎牌
吉檀迦利·饒與她的發明
這項發明的起因是饒受到了密歇根州弗林特的水危機的啟發。去年十月，因水中鉛含量過高，弗林特爆發了飲水短缺的危機。看到那裡無數人的生活遭受重創，饒下決心要盡己所能來幫助他們。
密歇根州弗林特市
鉛是一種有毒金屬，即使濃度很低，對人體也是有害的。 如果攝入，對兒童尤其危險，並可能導致發育問題。早期的輸水管是鉛制的，因為當時人們還尚未意識到鉛對人體的巨大危害。儘管隨著科學研究的深入，人們意識到了鉛的危害並逐步用其他材料如不鏽鋼製成的管道取代了鉛管，但還是有一部分鉛管保留了下來，並隨著年月流逝而逐漸腐蝕老化，使得上面的鉛逐漸脫落並隨著管道進入整個水循環系統。（由於鉛管機械性能佳且具耐壓及延展性，能夠靈活轉彎及適應狹窄的角落地帶，故常用於輸送水、瓦斯和酸性液體等。在1920年代至1970年代曾廣泛用於製造水管。世界各國發展較早的城市，如英國倫敦，荷蘭阿姆斯特丹、德國柏林、比利時安特衛普等，仍有一部分水管使用鉛管-----譯者注）
因鉛中毒而智力受到損傷的兒童
以保護人類健康和環境為使命的美國政府機構—EPA（環境保護局），將飲用水中鉛的「最高污染物水平目標」設置為零，這意味著完全沒有鉛的水源才是適合人類飲用的。 然而，由於含鉛管道的廣泛使用，這是不現實的，因此該目標並未實施。
現今EPA規定實際允許的含量是十億分之十五，被稱為「行動水平」。因為如果來自同一水源的10％的水樣的含鉛量超過該數值，則必須採取行動。 相比之下，世界衛生組織則將可接受水平設定在更為嚴格的十億分之十。
弗林特居民向媒體展示受污染的水的樣品
令人驚訝的是，截至2016年6月，在美國，約有5,300個供水系統違反了美國環保局的鉛和銅含量條例，使1760萬人暴露於污染，部分家庭飲水中鉛含量更是國家標準數十倍之多！
鉛含量超標的飲用水
「由於鉛不會影響水的味道，外觀以及氣味，判斷水中鉛的含量的唯一方法就是進行測試。 目前有兩種主要方式可以做到這一點，家庭測試條或實驗室測試。 這些測試條通常花費在15美元到30美元之間，可以檢測到各種污染物並快速提供結果，但它們的精度不是最精確的。 如果要求最精確的結果，則需要更嚴格的實驗室測試，包括在家收集水樣 - 特定的試劑盒售價約為10美元 - 然後將其發送到實驗室以獲得詳細的結果，這樣的實驗室測試可能需要花費額外的20美元至100美元不等。 」環保部介紹說。
饒在不斷測試她的設備
饒認為她的設備可能成為一種在價格上更有競爭力的替代品：「原型機的成本只有20美元左右，但所有材料都是定製的，在批量生產中，我預計生產成本將大大降低。」
水質檢測器樣品
該裝置被稱為「忒提斯」（古希臘象徵純凈之水的女神），有一個核心裝置和一個一次性的墨盒，裡面裝有碳納米管。饒說：「我的解決方案是使用碳納米管來檢測水中的鉛。它有一個碳納米管感測器， 其中添加了一些特殊的原子，可以與鉛發生反應。當浸入污染的水中時，特殊原子與鉛分子發生反應並增迦納米管中電流的流動阻力，這種變化很容易被裝置檢測到：「電阻的大小與水中鉛的含量成正比。 該處理器包含一個附件，可通過藍牙將測量結果發送至智能手機。我自定義開發的APP可捕獲這些數據，並在手機上以直觀的方式呈現出來。」
饒的發明方便易用—只需將一次墨盒伸入待測的水中即可
通過手機APP實時讀取數據
饒認為忒提斯會比實驗室測試和測試帶更好：「實驗室的水質檢測是當今最準確的測試，然而，這需要時間以及昂貴的設備，並不是每個人都可以輕易獲得的。另一方面，測試條是易於使用，但它們並不能量化受污染的程度，有時需要多次測試才能得到準確的結果。」
饒很擅長用電腦研究複雜的科學問題
「我的解決方案解決了所有上述問題。 它使用一次性墨盒，成本低至1美元，速度快，準確，它能將鉛污染水平顯示在普通的智能手機上，便於人們理解並採取適當的行動。」她說。
饒的設備成本很低
當饒有了最初的想法之後，她就報名參加了Discovery Education 3M年輕科學家挑戰賽。這是一項每年一度的，為美國中學生舉辦的科學與工程競賽，始於2008年。每位參加這項挑戰的選手都可以得到專家的指導。於是在研究塑料專家Kathleen Shafer博士的幫助下，歷時三個月，饒終於將忒提斯的原型做了出來。
吉檀迦利·饒與他的導師Kathleen Shafer
在製作過程中，吉檀迦利運用了Inventor等3D列印軟體，先將檢測器的原型設計出來。
饒在進行3D設計
然後藉助3D列印技術，將主體裝置的外形列印了出來。
藉助3D列印列印樣品
藉助3D列印列印樣品
核心電子元件當然少不了ARDUINO的幫助咯：）作為與樹莓派齊名的開源硬體，Arduino真是電子發燒友的神器啊
有了它，簡直無所不能啊，只有你想不到的，沒有它做不到的！真心太強大了！
不起眼的Arduino發揮了重要的作用
這項發明讓她贏得了25,000美元（約合人民幣16萬元）的獎金。對於如何使用這筆獎金，Rao已經有了一個初步的計劃，她說：「我計劃將獎金的大部分用於進一步開發我的設備，以便它很快可以在市場上銷售。」
獎金支票
饒正在工作
她對其他懷揣夢想的同齡人的建議是：不要害怕去嘗試！
她坦言：自己也曾經失敗過四，五次，但她並沒有放棄，而是又重新回到實驗室里，繼續研究。終於有一天，她終於恍然大悟，成功將忒修斯做了出來。
毅力和熱情是她成功的主要原因
專心致志地研究
看完她的故事，我不由地對她充滿了敬佩之情。不僅因為她的發明幫助了無數額度人，更因為她對科學的熱情。
她讓我想起了小時候的自己，對科學充滿了熱情，對未來充滿了憧憬。真心相信靠自己的雙手，可以把我們腦海中奇妙
的科學塗鴉變為現實，讓世界變得更加美好。
用自己的雙手，讓世界變得更美好！
但是後來，迫於環境的壓力，抑或是內心的動搖，讓我們逐漸偏離了最初的方向，變得迷茫不定，不知何去何從。
感謝她，讓我們又看到了曾經的那一抹光亮，讓我們的靈魂得以覺醒。逝去的時光已經逝去，但未來猶可追。
不求少年揚名天下知，但求信步向夢終不悔。
永遠追隨自己的夢想
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