快速水質(zhì)測(cè)試可以更好地保護(hù)海灘游客

計(jì)劃去海灘旅行?除了期待一些夏日的樂趣，海灘游客可能會(huì)考慮他們的海濱目的地的安全。水是否足夠干凈，適合游泳，沖浪，涉水以及人們享受國(guó)家海岸線的所有其他方式?

在美國(guó)，縣，市和州水質(zhì)管理者測(cè)量指示菌的水平以測(cè)量水質(zhì)。當(dāng)細(xì)菌如大腸桿菌 -二手監(jiān)測(cè)淡水海灘像大湖和腸球菌 -二手海洋海灘，都存在，所以可能等危險(xiǎn)細(xì)菌和病毒是棘手和更昂貴的測(cè)量。

高水平的指示菌細(xì)菌表明，與人類健康有關(guān)的微生物，如沙門氏菌和諾如病毒，也可能存在于水中。可能讓你生病的病毒和細(xì)菌有時(shí)會(huì)通過雨水徑流，意外污水泄漏甚至是化糞池系統(tǒng)失效進(jìn)入海灘水域。當(dāng)數(shù)大腸桿菌或腸球菌的水樣從海灘超過一定閾值時(shí)，官員或者張貼標(biāo)志市民建議不要游泳，或者干脆關(guān)閉海灘。

該系統(tǒng)通常運(yùn)行良好，但目前一個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)是在收集水樣后獲得結(jié)果所需的時(shí)間 - 將近24小時(shí)。這意味著如果海灘游客在星期二檢查她最喜歡的海灘的報(bào)告水質(zhì)，她看到的結(jié)果將來自周一早上收集的水樣。盡管各國(guó)海灘的水質(zhì)普遍良好，但每年都會(huì)發(fā)出數(shù)以萬計(jì)的建議。

由于潮汐，風(fēng)和風(fēng)暴，海灘的水質(zhì)條件會(huì)迅速變化，所以24小時(shí)是公眾等待準(zhǔn)確通知的長(zhǎng)時(shí)間。海灘管理人員正在尋找更快速，更具成本效益的方法來保持水質(zhì)。我是一名環(huán)境微生物學(xué)家，他開發(fā)了一種這樣的解決方案并申請(qǐng)了專利。

這是它的工作原理。使用者收集一杯感興趣的水，然后將樣品通過一個(gè)大小約50美分的過濾器，捕獲細(xì)菌。使用傳統(tǒng)方法，將過濾器放置在專門配制的培養(yǎng)皿中以幫助細(xì)菌生長(zhǎng)。使用者將培養(yǎng)板約20至24小時(shí)，然后計(jì)數(shù)生長(zhǎng)的細(xì)菌菌落。然后，他或她可以報(bào)告最終濃度，并評(píng)估水是否清潔 - 昨天。

使用更新的方法，包括我開發(fā)的版本，操作員將相同類型的過濾器放在管中。她沒有等待細(xì)菌生長(zhǎng)，而是凈化管中的DNA并添加一系列化學(xué)物質(zhì)和酶。然后一臺(tái)機(jī)器進(jìn)行定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，這種技術(shù)可以多次復(fù)制DNA。臨床實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)廣泛使用該技術(shù)十多年來快速測(cè)試細(xì)菌感染，流感和抗生素抗性細(xì)菌。

qPCR機(jī)加熱并冷卻樣品，使酶和化學(xué)物質(zhì)復(fù)制DNA; 水樣中的一個(gè)大腸桿菌 DNA 拷貝變?yōu)?個(gè)，然后是4個(gè)，然后是8個(gè)，然后是16個(gè)，依此類推。每種都含有一種化學(xué)物質(zhì)，可作為新DNA鏈中的熒光標(biāo)記。然后機(jī)器可以測(cè)量所有副本組合中存在多少熒光。熒光越大意味著原始水樣中的細(xì)菌越多。

進(jìn)行這些測(cè)量只需要大約45分鐘到一個(gè)小時(shí)，機(jī)器會(huì)發(fā)出一個(gè)易于使用的結(jié)果電子表格?？偟膩碚f，水質(zhì)測(cè)試過程只需要一兩個(gè)小時(shí)，這是一個(gè)很大的節(jié)省時(shí)間。

2012年，美國(guó)環(huán)境保護(hù)局建議使用快速方法進(jìn)行海灘水質(zhì)測(cè)試，但迄今為止發(fā)布的大多數(shù)方法都是繁瑣而復(fù)雜的。需要簡(jiǎn)化測(cè)試，以便快速結(jié)果可以直接發(fā)送給水質(zhì)管理者，水質(zhì)管理員確定海灘是否超過建議的安全水平。

更快的結(jié)果使公眾能夠了解與訪問時(shí)間更相關(guān)的海灘條件。

另一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)是，在風(fēng)暴或意外的污水溢流事件發(fā)生后，可以立即使用快速測(cè)試，以確保海灘的水質(zhì)恢復(fù)正常，并恢復(fù)休閑。

更快的結(jié)果還使海灘管理人員能夠了解通常推動(dòng)海灘水質(zhì)的條件 - 河流流量，雨水輸入和風(fēng)力混合和方向。他們可以在經(jīng)常危害公共健康的特定條件下發(fā)出警告。

目前，一些個(gè)別州 - 包括威斯康星州，加利福尼亞州和夏威夷州 - 使用快速方法。盡管EPA推廣使用依賴于分析DNA而不是等待細(xì)菌生長(zhǎng)的這類快速檢測(cè)，但它們的采用并不普遍。這是因?yàn)槠駷橹顾扑]的大多數(shù)測(cè)試都需要技術(shù)能力并且相對(duì)昂貴。

我目前正在與私營(yíng)企業(yè)合作，試圖使快速測(cè)試更快，更簡(jiǎn)單易用。我開發(fā)了一種對(duì)大腸桿菌的快速檢測(cè)，這對(duì)淡水海灘有好處。另一個(gè)版本尋找腸球菌，用于海洋海灘。最終，我的目標(biāo)是讓這些測(cè)試變得輕松便攜。救生員等海灘人員可以快速進(jìn)行水樣采集和分析，通過手機(jī)將數(shù)據(jù)輸送到報(bào)告網(wǎng)站。

海灘水質(zhì)不僅對(duì)公眾有影響，對(duì)依賴海灘游覽的企業(yè)也有影響，如餐館，商店，停車場(chǎng)，租賃供應(yīng)商和小吃店。使用快速測(cè)試方法確?；謴?fù)良好的水質(zhì)并每天重新開放擁有數(shù)千名海灘用戶的高用途海灘，這可以為海灘經(jīng)濟(jì)帶來福音，使餐廳和商店保持開放和活躍。

但最重要的，快速水質(zhì)量結(jié)果將減少一些游泳的休閑沙灘相關(guān)疾病。