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- 潛水傳感器可快速檢測出水中的細(xì)菌污染
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2020/9/25
當(dāng)圣地亞哥下雨時(shí)，圣地亞哥河及其Alvarado Creek支流之類的水道經(jīng)常會(huì)受到細(xì)菌污染，最終被帶入海洋。這是對游泳者，沖浪者和水生生物的公共健康威脅，并且可能源于暴風(fēng)雨期間的下水道中斷，非法將廢水排入河流或化糞池漏水。
通常，遭受頻繁污染的沿海城市會(huì)在向公眾發(fā)布警告并關(guān)閉通往海灘的通道之前，收集水樣并懷疑是否受到細(xì)菌污染，以測試水質(zhì)。但是這種反動(dòng)方法需要等待 18到24小時(shí)，這對于公眾來說可能是潛在的危險(xiǎn)延誤。
圣地亞哥州立大學(xué)的環(huán)境工程師對現(xiàn)有的傳感器技術(shù)進(jìn)行了改造，可以檢測熒光并對其進(jìn)行了調(diào)整，以能夠快速檢測水中的細(xì)菌。他們計(jì)劃將這項(xiàng)技術(shù)與遙測技術(shù)相結(jié)合，以實(shí)時(shí)傳輸污染警報(bào)，這對水監(jiān)測機(jī)構(gòu)和政府機(jī)構(gòu)具有重要意義。
從牙齒上的搪瓷到衣服上的材料，每個(gè)物體都具有肉眼看不到的熒光，但可以通過特殊的傳感器檢測到。細(xì)菌也具有這些傳感器可以檢測到的相似熒光，這有助于研究人員快速識(shí)別污染物。
水質(zhì)研究人員和副教授納塔莉·姆拉德諾夫（Natalie Mladenov）說：“我們想在幾秒鐘內(nèi)迅速識(shí)別出細(xì)菌污染，并能夠像使用手持儀器一樣實(shí)時(shí)觀察強(qiáng)度的增加�！� 許多水管理者意識(shí)到的一個(gè)問題是需要實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，這可能就是答案。
長期以來，她一直對將傳感器作為地表水以及水處理和回用設(shè)施中意料不到的污染事件的預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行評估感興趣。她之前已經(jīng)展示了基于熒光的傳感器如何顯示處理設(shè)施中污染物的存在，并且這次她著手研究是否可以將其適應(yīng)地表水中的污水污染事件。
此外，Mladenov說：“用于湖泊或水庫等飲用水處理廠的原水，也是部署這種傳感器來警告污水泄漏或其他細(xì)菌污染的好地方�！�
為此目的使用的大多數(shù)采樣設(shè)備在獲得結(jié)果之前都要經(jīng)過一個(gè)潛伏期，但是她測試過的基于熒光的傳感器可以區(qū)分水中的細(xì)菌和有機(jī)材料以及植物廢料，并立即傳遞數(shù)據(jù)。該研究報(bào)告將于3月11日發(fā)表在《全面環(huán)境科學(xué)》上。
姆拉德諾夫（Mladenov）和前大學(xué)工程學(xué)學(xué)生洛雷萊·門多薩（Lorelay Mendoza）使用了便攜式潛水熒光計(jì)，該熒光計(jì)帶有多種傳感器。對于細(xì)菌廢水的追蹤，他們選擇了一種用于色氨酸的傳感器（一種氨基酸，使您在火雞晚餐后困倦）和一種用于背景熒光追蹤的腐殖質(zhì)傳感器。
姆拉德諾夫（Mladenov）的先前研究表明，色氨酸傳感器將是最有用的。為了證明這一點(diǎn)，她的團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室和阿爾瓦拉多克里克（Alvarado Creek）進(jìn)行了測試，在那里他們觀察到暴風(fēng)雨期間糞便細(xì)菌濃度的存在。
門多薩（Mendoza）將跟蹤天氣事件，并在預(yù)報(bào)暴風(fēng)雨前一晚，將熒光計(jì)放在小河中，實(shí)時(shí)跟蹤暴風(fēng)雨期間的細(xì)菌污染。
姆拉德諾夫說：“研究結(jié)果表明，由于下水道的衛(wèi)生溢出或暴風(fēng)雨期間下水道基礎(chǔ)設(shè)施的某種泄漏，廢水被排入了阿爾瓦拉多河�！� “下水道線很舊，許多正在達(dá)到使用壽命。”
門多薩說，高讀數(shù)是高大腸桿菌計(jì)數(shù)的支持，而人源污染是通過測量咖啡因濃度來證實(shí)的。
門多薩說：“我們希望這項(xiàng)研究能夠推動(dòng)熒光傳感器在水體上的部署，以便進(jìn)行長期監(jiān)測，因?yàn)橛辛藬?shù)據(jù)就是力量。” “我希望看到城市和水管理者沿著水流部署傳感器，以檢測水質(zhì)中的脆弱性，并減少污染事件的發(fā)生。在沒有預(yù)警信號的情況下，初始污染，意識(shí)和反應(yīng)之間的時(shí)間更長，并且將對環(huán)境和水生生物造成負(fù)面影響�！�
在暴風(fēng)雨期間收集樣本可能會(huì)很困難。那是研究生Federick Pinongcos和同事Alicia Kinoshita進(jìn)來的地方，以確保完整地收集樣品并迅速帶到實(shí)驗(yàn)室。然后分析每個(gè)樣品的廢水污染標(biāo)記。
姆拉德諾夫說：“以前沒有進(jìn)行過這類多方面的證據(jù)研究。” “這表明基于熒光的光學(xué)方法是將來檢測地表水中污水泄漏和其他泄漏的有效方法�！�
為了獲得支持的生物和化學(xué)數(shù)據(jù)，Mladenov與SDSU教授Matthew Verbyla和Rick Gersberg合作。接下來，她與地理學(xué)教授特倫特·比格斯（Trent Biggs）合作，將基于熒光的傳感器與遙測系統(tǒng)一起部署，以確保可以實(shí)時(shí)接收警報(bào)，并將在包括圣地亞哥河在內(nèi)的較大水域進(jìn)行研究。
現(xiàn)場部署的資金來自圣地亞哥河保護(hù)區(qū)。實(shí)驗(yàn)室研究和門多薩的津貼由美國國立衛(wèi)生研究院和SDSU的“最大限度地利用研究職業(yè)”計(jì)劃提供。
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