丹麦团队发明新型饮用水在线细菌监测传感器

时间：2020-07-03 13:59:19 来源：IWA国际水协会 作者：

这套设备由格兰富公司提供，丹麦技术大学和格兰富位于Bjerringbro的实验室使用其进行冲击测试。

丹麦技术大学采用的测试样品包括：

（a）污水厂进水原水

（b）地表水径流（雨后水滩取样）

（c）消防栓中采集的饮用水管网沉积物

在格兰富Bjerringbro实验室采用的测试用样品包括：

（a）当地污水处理厂预处理后的污水原水

（b）地表水径流（10cm厚土壤采集）

（c）当地家禽协会的一个鸽子繁殖场取得的鸟类粪便

采集的样品固体先悬浮在自来水里（经过滤消毒的），经一小时静置后倒出上清液。除此之外，分析项目还包括细胞总直接计数（TDCC）、异养菌总数(HPC)、浊度和电导率。

测试结果

如下图4结果显示，传感器检测到的细菌和非生物颗粒总数和各单独污染模拟事件的浊度有较高的相关性。不同污染源的斜率有显著差异，但不同地点进行的同类测试斜率则相当接近。这些结果和此前的研究结果吻合。

图4. 每个冲击测试颗粒总浓度和电导率的比

他们此前的研究就显示，传感器检测的细菌数量和通过显微镜人工计数得到的TDCC之间有较好的相关性。而下图所示，此次实验的结果也与此吻合，两者的比例约为1：1。

图5. 细菌浓度(传感器所测)和TDCC的浓度的比较图

平板菌落计数法已经实践多年，但是无论它的普及程度再怎么提高，这种方法还是只能反映整个群落的部分情况。其次，传统方法耗时多日，而传感器只要10分钟左右就能读数，已经相当接近实时测量。虽然研究团队也承认，目前这种方法无法对聚集在一起的每个细胞进行计数，但相比而言，细菌传感器测得的TDCC或者细菌数量似乎为更加准确的近似值。

除了在丹麦，其实荷兰开展了新型微生物传感器的测试和研究。荷兰的KWR研究所得到了TKI项目资助，对格兰富公司的BACMON传感器，以及microLAN 的BACTcontrol两款产品进行测试。项目从2017年1月开始，在2019年底结束。其中BACMON只用于鉴定微生物的总活性，但考察内容除了饮用水，还有地下水、地表水和冷却塔的水，至于BACTcontrol，除了可以用于微生物活性鉴定，还可以分析肠球菌(enterococci)数量，主要针对饮用水和地表水。他们会对两种装置的表现进行对比，最终还会对检测肠球菌的BACTcontrol作进一步的研发和优化。

图6. 在线监测河水微生物质量的装置BACTCONTROL(MICROLAN) | 图源：KWR

小结

社会对水资源要求的不断提高，意味着水务部门要不断提高自身管理水平。丹麦团队的研究显示了传感器测得的细菌信号和实验室得到的TDCC之间良好的相关性，而且检出限远低于浊度传感器。这些结果都显示了这款光学传感器的优势，能够帮助相关机构更好地实时监测饮用水的细菌，它可以作为早期预警工具，更快速地应对潜在的污染事件。但另一方面，作为一个全新的解决方案，这一基于光学传感饮用水污染监测系统能否快速普及还有待时间验证，毕竟对于目前的监测人员来说，它还是陌生的新事物。

参考资料

Detectionof drinking water contamination by an optical real-time bacteria sensor,

B.Højris, S. N. Kornholt, S. C. B. Christensen, H.-J. Albrechtsen, L. S. Olesen, H2Open Journal (2018) 1 (2): 160168.

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