在2014年托萊多水危機(jī)之前，三天內(nèi)沒(méi)有安全飲用水的五十萬(wàn)居民離開(kāi)，托萊多大學(xué)的Jason Huntley博士的研究重點(diǎn)是導(dǎo)致肺炎的細(xì)菌。
在有害的藻類(lèi)繁殖促使托萊多市的“不要喝酒”咨詢(xún)之后，微生物學(xué)家將他的研究項(xiàng)目擴(kuò)展到針對(duì)微囊藻毒素。
“我住在這里，我有一個(gè)小兒子，”醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)學(xué)院UT醫(yī)學(xué)微生物學(xué)和免疫學(xué)系副教授亨特利說(shuō)。“我不想在水中毒素，我致力于幫助水處理廠保護(hù)公眾。”
Huntley的研究實(shí)驗(yàn)室最近在創(chuàng)建生物過(guò)濾器方面取得了重大進(jìn)展，該生物過(guò)濾器使用天然存在的伊利湖細(xì)菌去除飲用水中有害藻華釋放的微囊藻毒素，減少或消除使用氯和其他化學(xué)物質(zhì)。
“我們已經(jīng)在伊利湖中發(fā)現(xiàn)了可以用來(lái)自然凈化水的細(xì)菌群。據(jù)我們所知，這些細(xì)菌以前從未用于對(duì)抗世界其他地區(qū)的有害藻類(lèi)，”亨特利說(shuō)。
微生物學(xué)家成功地從伊利湖中分離出降解微囊藻毒素的細(xì)菌，稱(chēng)為MC-LR - 毒性最大，最常見(jiàn)，與肝癌和其他疾病關(guān)系最密切 - 每日十億分之十( PPB)。
水分析員和毒理學(xué)家使用ppb的度量來(lái)測(cè)量微囊藻毒素和其他污染物; 一個(gè)ppb是十億分之一。這些ppb數(shù)字對(duì)人類(lèi)健康非常重要，因?yàn)槊绹?guó)環(huán)境保護(hù)署建議幼兒不要飲用含有超過(guò)0.3 ppb微囊藻毒素的水，而成年人則不要飲用含有超過(guò)1.6 ppb微囊藻毒素的水。
“我們發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌可以降解比2014年水危機(jī)中報(bào)道的毒素更多的毒素，”亨特利說(shuō)。“根據(jù)近年來(lái)伊利湖記錄的毒素水平，這些比率將能夠有效地從供水中去除微囊藻毒素。”
13種微囊藻毒素降解細(xì)菌分離株中沒(méi)有一種與人類(lèi)疾病有關(guān)，因此它們?cè)谖磥?lái)的水凈化生物過(guò)濾器中的使用不太可能成為公共衛(wèi)生問(wèn)題。鑒定的細(xì)菌包括主要的纖維乳桿菌.
該研究發(fā)表在2月份的“ 大湖研究期刊”上。
澳大利亞，中國(guó)和其他國(guó)家的研究人員也發(fā)現(xiàn)了可以咀嚼和分解藻類(lèi)中的微囊藻毒素的細(xì)菌，然而，亨特利說(shuō)，在他的任何伊利湖研究中都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這些特定類(lèi)型的細(xì)菌。
在2014年和2015年夏季，在伊利湖西部盆地，從可見(jiàn)的藻類(lèi)大量采集了用于該研究的13個(gè)水樣?？茖W(xué)家們每隔三到四天就將MC-LR加入到每個(gè)水樣中大約四周，同時(shí)還有一個(gè)沒(méi)有接受額外MC-LR的對(duì)照組。
該實(shí)驗(yàn)室使用多種方法來(lái)確認(rèn)微囊藻毒素降解結(jié)果，包括質(zhì)譜和ELISA測(cè)試，這是水處理廠操作員用于測(cè)量藻華期間微囊藻毒素濃度的標(biāo)準(zhǔn)方法。
他的實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)在正在確定細(xì)菌用于分解微囊藻毒素的酶途徑。
目前，市政水處理廠使用諸如氯化，臭氧化，活性炭吸附和絮凝的方法去除或降解微囊藻毒素。
“這些技術(shù)并不理想，因?yàn)槌杀靖?，去除效率有限，而且?huì)導(dǎo)致有害副產(chǎn)品或危險(xiǎn)廢物的產(chǎn)生，”亨特利說(shuō)。“生物過(guò)濾器是使用化學(xué)品和其他傳統(tǒng)水處理方法的一種經(jīng)濟(jì)有效且安全的替代方案。”
“我們對(duì)研究和研究結(jié)果感到非常興奮，”托萊多市柯林斯公園水處理廠管理員安德魯麥克盧爾說(shuō)。“我們已與Huntley博士進(jìn)行了初步會(huì)談，討論如何將其作為我們工廠流程中的一種處理技術(shù)。”
Huntley的團(tuán)隊(duì)正在開(kāi)發(fā)和測(cè)試生物過(guò)濾器 - 含有特殊細(xì)菌的水過(guò)濾器，當(dāng)它流過(guò)過(guò)濾器時(shí)會(huì)降解湖水中的微囊藻毒素。亨特利擁有該技術(shù)的臨時(shí)專(zhuān)利。
該研究得到了俄亥俄州高等教育部通過(guò)該州的有害藻類(lèi)研究計(jì)劃的資助，該計(jì)劃由全州各大學(xué)的54個(gè)科學(xué)團(tuán)隊(duì)組成，旨在尋找解決伊利湖有毒藻類(lèi)問(wèn)題的解決方案。
“這是另一個(gè)很好的例子，說(shuō)明俄亥俄州高等教育部資助的研究如何生產(chǎn)直接有利于俄亥俄州環(huán)保局和負(fù)責(zé)管理飲用水的水處理廠運(yùn)營(yíng)商的解決方案，”俄亥俄州海洋基金會(huì)主任Chris Winslow博士說(shuō)。俄亥俄州立大學(xué)石材實(shí)驗(yàn)室。