开发了污水环境中大肠杆菌风险检测传感器

水和废水的见解

• 有效地检测水中的污染物对饮用水的健康至关重要。60%与肠道有关的死亡也与水质有关。目前，数十亿人的饮用水中至少含有一些粪便物质，这可能会导致健康风险。然而，寻找这些类型的污染物的方法是昂贵的，需要大量的培训，并且需要更长的时间才能得到结果。
• 根据一项研究的发现，研究人员能够发明一种具有机器学习方面的新型传感器，利用荧光来突出粪便污染的峰值。荧光技术使用UV LED灯来检测污染物。这项研究的主要作者Emily Bedell最近获得了专利，她计划利用这些进展继续推进这项技术，以改善世界各地的水质。

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科罗拉多大学博尔德分校的研究人员开发并验证了一种用于大肠杆菌风险检测的新型传感器，该传感器在检测地表水污染时的准确率高达83%。

研究结果最近发表在《水研究》杂志上并且可以提高对全球和美国水系统中各种污染物的快速有效检测。大肠杆菌风险检测是这项研究的重点之一。

艾米丽·比德尔(22年博士)是这篇论文的主要作者摩顿森全球工程中心。她说，全世界大约有20亿人使用的饮用水源中含有一定程度的粪便物质，这可能导致从腹泻到发育迟缓等健康问题，尤其是对幼儿来说。

她说:“全球约60%的腹泻死亡与水质有关。”“这是一个切实存在的问题，但目前在饮用水中寻找粪便的方法价格昂贵，准入门槛很高，需要大量培训，或者需要大约24小时才能得出结果。我们发明了一种结合了机器学习(ML)模型的传感器，它使用荧光实时显示粪便污染峰值。”

传感器和机器学习模型的组合已经被美国专利局批准为专利。

比德尔说，荧光的工作原理是将紫外LED光源照射在水样上，并测量在更高波长下被吸收和重新发射的光量。这些信息可以迅速显示潜在的污染，但它对许多环境和物理因素(如样品温度)很敏感，这些因素会在数据中产生噪声，使其难以解释。

比德尔说:“我们使用机器学习技术来消除噪音，以便更好地检测异常情况。”

快速、准确地评估水质越来越有必要——不仅在低收入国家，而且在密歇根州弗林特市水危机这样的情况下，由于政府政策不力，市民暴露在危险水平的铅中。

埃文·托马斯教授，摩顿森中心主任，是这篇论文的合著者。他说，气候变化也是这次讨论的一个因素，因为更频繁的停电可能会影响处理设施的运行，恶劣的天气可能会污染重要的水源。

他说:“我们将需要更多关于水质的数据，而且我们需要这些数据能够广泛获得。”“每天测量一次不足以确保我们接收到的水不含生物或化学污染物，这些污染物会在短期和长期内对我们造成伤害。”

比德尔现在受雇于博尔德的Virridy公司，并致力于进一步推进这项技术。理想情况下，它将与一个更大的家庭处理系统合作，为那些使用私人井(水质不受EPA监管)的人提供饮用水。

她说:“该传感器将是本文设计的小型化版本，并将安装在从井里出来的房屋主水管上。”“传感器的数据将通过用户的WiFi发送到一个在线数据库，在那里机器学习模型将被用于预测风险水平，并将信息发送到一个移动应用程序，当检测到污染时，该应用程序将提醒用户。”

比德尔说，她一直对工程、环境和社会公平的交叉感兴趣，而这个研究项目在她在摩顿森中心工作期间将这些方面结合在一起。

“水质研究在很多方面都触及了所有这些问题。有了更多的数据，我们就可以明确指出社区是如何以及何时因环境不公正而受到损害的，从而可以解决造成损害的政策和做法。”

-由CFE媒体和技术副主编摩根·格林编辑，mgreen@cfemedia.com．

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