潜水传感器可快速检测出水中的细菌污染

当圣地亚哥下雨时，圣地亚哥河及其Alvarado Creek支流之类的水道经常会受到细菌污染，最终被污染到海洋。这是对游泳者，冲浪者和水生生物的公共健康威胁，并且可能起因于暴风雨期间的下水道中断，非法将废水排入河流或化粪池漏水。

通常，遭受频繁污染的沿海城市会在向公众发布警告并关闭通往海滩的通道之前，收集水样并怀疑是否受到细菌污染，以测试水质。但是这种反动方法需要等待18到24小时，这对公众来说是潜在的危险延误。

圣地亚哥州立大学的环境工程师采用了现有的传感器技术，可以检测荧光并对其进行了调整，从而可以快速检测水中的细菌。他们计划将这项技术与遥测技术相结合，以实时传输污染警报，这对于水监测机构和政府机构来说是有益的。

从牙齿上的搪瓷到衣服的材料，每个物体都具有肉眼看不到的荧光，但是可以通过特殊的传感器检测到。细菌也具有这些传感器可以检测到的类似荧光，这有助于研究人员快速识别污染物。

水质研究员兼副教授娜塔莉·姆拉德诺夫(Natalie Mladenov)表示：“我们想在几秒钟内迅速识别出细菌污染，并能够像使用手持仪器一样实时观察强度的增加。”许多水管理者意识到的一个问题是需要实时数据，这可能就是答案。

长期以来，她一直对将传感器作为地表水以及水处理和回用设施中意料不到的污染事件的预警系统进行评估感兴趣。她之前已经展示了基于荧光的传感器如何指示处理设施中污染物的存在，并且这次她着手研究是否可以将其适应地表水中的污水污染事件。

此外，Mladenov说：“用于湖泊或水库等饮用水处理厂的原水，也是部署这种传感器来警告污水泄漏或其他细菌污染的好地方。”

为此目的使用的大多数采样设备在获得结果之前都要经过一个潜伏期，但是她测试过的基于荧光的传感器可以区分水中的细菌和有机材料以及植物废料，并立即传递该数据。该研究报告将于3月11日发表在《全面环境科学》上。

姆拉德诺夫(Mladenov)和以前的工科学生洛雷莱·门多萨(Lorelay Mendoza)使用了便携式潜水荧光计，它带有多种传感器。对于细菌废水的跟踪，他们选择了一种用于色氨酸的传感器(一种使您在火鸡吃完饭后便昏昏欲睡的氨基酸)和一种用于背景荧光跟踪的腐殖质传感器。

姆拉德诺夫(Mladenov)的先前研究表明，色氨酸传感器将是最有用的。为了证明这一点，她的团队在实验室和阿尔瓦拉多克里克(Alvarado Creek)进行了测试，在那里他们观察到暴风雨期间粪便细菌浓度的存在。

门多萨(Mendoza)将跟踪天气事件，并在预报暴风雨前一夜，将荧光计放在小河中，实时跟踪暴风雨期间的细菌污染。

姆拉德诺夫说：“研究结果表明，由于下水道的卫生溢出或暴风雨期间下水道基础设施的某种泄漏，废水被排入了阿尔瓦拉多河。”“下水道线很旧，许多正在达到使用寿命。”

门多萨说，高读数是高大肠杆菌计数的支持，而人源污染是通过测量咖啡因浓度来证实的。

门多萨说：“我们希望这项研究能够推动荧光传感器在水体上进行长期监测，因为有了数据就可以了。”“我希望看到城市和水管理者在水流上部署传感器，以检测水质中的脆弱性，并减少污染事件的发生。在没有预警信号的情况下，初始污染，意识和反应之间的时间更长，并且将对环境和水生生物造成负面影响。”

在暴风雨期间收集样本可能是一个挑战。那是研究生Federick Pinongcos和同事Alicia Kinoshita进入的地方，以确保完整地收集样品并迅速带到实验室。然后分析每个样品的废水污染标记。

姆拉德诺夫说：“以前没有进行过这类多方面的证据研究。”“这表明基于荧光的光学方法是将来检测地表水中污水泄漏和其他泄漏的有效方法。”

为了获得支持的生物和化学数据，Mladenov与SDSU教授Matthew Verbyla和Rick Gersberg合作。接下来，她与地理学教授特伦特·比格斯(Trent Biggs)合作，将基于荧光的传感器与遥测系统一起部署，以确保可以实时接收警报，并将在包括圣地亚哥河在内的较大水域进行研究。

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