随着有毒藻类大量繁殖，全球水体的治理迫在眉睫，托莱多大学的研究人员们制作了一个密封的小型塑料储存桶，这只小小的桶里包含一项的新技术，或许可以改变游戏规则，以应对日益严重的环境问题。

托莱多大学的藻类科学家正在托莱多水处理厂测试实时光学传感器，作为其水源监测的一部分，可以在有害藻华季节保护公共饮用水的正常供应。

每隔 15 分钟，该设备就会吸取一口流入工厂的伊利湖水，读取样本并将测量数据放到网上，供研究人员和水务管理人员远程访问。

生态学教授兼 UToledo 伊利湖中心主任 Thomas Bridgeman 博士（右）和博士后研究助理 Kuo-Pei Tsai 博士读取来自该市原水中正在测试的在线藻类监测系统的数据在有害藻华季节保护公共饮用水供应的泵站。图片来源：Daniel Miller，托莱多大学

它最大的价值是能够判断在伊利湖中构成有害藻华的被称为蓝细菌的微小单细胞生物是否脆弱并开始破裂。如果细胞破裂，它们会释放毒素。对于水处理厂来说，去除溶解的毒素更具挑战性，因为它可以通过过滤器，并且必须在水离开植物进入我们的水龙头之前通过化学方法去除。

自 7 月以来，UToledo 科学家一直在检查设备的电线和管道，以确保其正常运行。他们还在 UToledo 伊利湖中心进行实验室实验，这些实验表明该技术正在按照预期的方式工作。

“我们今年夏天使用 PhycoSens 设备的工作是在美国一家饮用水厂对这种在线藻类监测系统的首次测试，”生态学教授兼 UToledo 伊利湖中心主任 Thomas Bridgeman 博士说：“如果我们在托莱多水处理厂和整个地区取得成功，立即检测并通知毒素释放，那么它可以在全国范围内扩大规模。到目前为止，它显示出巨大的希望。”

先进监测传感器系统的测试部署是美国陆军工程兵团资助的 140 万美元 UToledo 项目的一部分，该项目于一年多前开始，重点是早期检测和管理有害藻华。

自从 2014 年托莱多水危机导致 50 万居民连续三天没有安全的自来水后，研究人员更加清楚地知道，重要的不仅仅是藻华的大小和外观，还有细胞中发生的情况。

由德国公司 bbe Moldaenke 制造的布里奇曼设备使用光学传感器实时测量进入水处理厂的藻类和种类，包括蓝藻。更重要的是，传感器可以提供蓝藻细胞破裂并将其内容物（包括它们可能含有的任何毒素）泄漏到水中的警告。

“毒素的大量释放可能会在几个小时内发生，对于水厂运营商来说，掌握这些信息至关重要，这样他们才能在溶解的毒素通过工厂之前快速调整处理水平，”布里奇曼说：“数据每隔几分钟就会生成一次，这使其成为潜在快速变化的藻类情况的有用预警工具。”

研究人员值得注意的是 7 月下旬收集的数据，显示了盛开的高峰期和下降期。

“到目前为止，我们还没有使用自动传感器在水处理厂或湖中取水口附近检测到任何细胞破损，这是个好消息，”布里奇曼说：“然而，我们研究船上的 UToledo 工作人员在伊利湖西部盆地的湖中采集水样——不在取水口附近——本赛季使用同一设备的手动版本检测到细胞破损。”

布里奇曼说，导致大量溶解毒素释放的细胞破裂事件不会在伊利湖每年发生。

Kuo-Pei Tsai 博士是 UToledo 伊利湖中心的博士后研究员，他在该市的原水泵站工作，他的塑料储水桶内装有一种对抗有毒藻类的颠覆性技术。图片来源：Daniel Miller，托莱多大学

“它发生在 2019 年，也可能发生在 2014 年，但在很大程度上不会在今年夏天发生，至少不在湖中水处理厂的取水口附近，”布里奇曼说。

托莱多水处理厂的实验室充分利用了这些数据。

托莱多水处理厂首席化学家 Jeff Martin 说：“在原水泵站测试的实验性光学传感器对于湖中藻类水平的变化和严重程度来说是一个有用的来源。由于计算机问题，直到开花季节的一部分，我们才能远程访问数据，但从那时起，它一直是治疗决策中受欢迎的工具。”

布里奇曼研究有害藻华已有二十年了。他的实验室是追踪伊利湖西部盆地有害藻华并提供预警的关键地点之一。

他说，虽然新仪器可以检测蓝藻的健康或生理状况，但它们不能提供实际的毒素读数，这使它们成为水务管理人员武器库中的补充武器，可以有效和经济地调整处理以维持饮用水安全。

“测量毒素仍然需要一个单独的、相当耗时的测试，”布里奇曼说：“因此，快速光学测量将与较慢的化学毒素测量相协调，以提供进入水厂的湖水中发生的情况的完整画面。”

该设备将于 10 月从水处理厂移出进行分析，然后他的团队将研究结果，并可能在明年夏天将其放回工厂。

Bridgeman 的设备监控测试是美国陆军工程兵团资助的一个更大、范围广泛的项目的一部分，该项目还包括 UToledo 工程学院的教师。

土木与环境工程和化学工程教授 Youngwoo Seo 博士领导了这个为期三年的项目，旨在改善从源头到水龙头的水质。

UToledo 正在测试的一些技术和技术对于西半球的水处理厂来说是新的。

该项目具有两个不同的部分一起工作：

先进的监测传感器和分子遗传分析，以增强早期有害藻华检测和实时状况诊断能力；

受自然启发的生物处理方法与除藻剂相结合，可攻击蓝藻并降解其产生的毒素。

土木与环境工程助理教授 Dae-Wook Kang 博士领导了一种分子方法来开发一种强大的检测方法，他的分析将有助于更好地了解是什么触发了蓝藻毒素基因的产生。

Seo 专注于缓解和去除毒素的治疗方法。他的实验室正在利用湖中天然存在的细菌和病毒以及 NSF 批准的化学处理方法研究蓝藻及其毒素的生物降解。