根据托莱多大学发表的研究，近两年前在托莱多的水处理系统中测试的先进技术可能对保护俄亥俄州西北部以外地区的自来水具有重要价值。

2022年，托莱多大学的科学家在卢卡斯县东部的托莱多低压服务泵站安装了实时藻类传感器，这是美国陆军工程兵团发起的一项更广泛的计划的一部分，旨在尽早发现和管理有害藻华。这项安装使该设施成为全国第一个测试荧光技术的设施，该技术可以检测一种色素，科学家认为这种色素可以标记蓝绿藻细胞释放的毒素。

在最近发表在《整体环境科学》上的一项研究中，他们对结果数据的分析证实了该技术能够按预期发挥作用。

“该仪器能够实时检测蓝藻细胞裂解，提供原水中微囊藻毒素含量可能升高的早期预警，”本文第一作者、托莱多大学伊利湖中心博士后研究员Kuo-PeiTsai博士说。“这意味着如果再次发生像2014年那样的灾难，水处理厂工作人员可以立即开始采取预防措施。”

科学家现在拥有充足的工具来检测和监测有害藻华，伊利湖的有害藻华是由蓝藻(也称为蓝绿藻)引起的。自2014年托莱多水危机以来，有害藻华一直是特别深入研究的焦点，该危机导致50万居民在三天内没有安全的自来水。

但水厂管理人员面临的一个复杂因素是，有害藻华并非总是有害的。大多数情况下，完整的蓝藻细胞可以很容易地连同其毒素一起从进水中过滤掉。然而，当细胞开始分解时，它们的毒素就会释放到水中，这就需要管理人员采用化学处理来吸收或破坏毒素。

分解过程称为裂解。它可能是由环境中自然产生的病毒(称为噬藻体)爆发引起的，科学家们推测2014年水危机期间就曾发生过这种现象，也可能是通过使用除藻剂或水处理化学品引起的。当噬藻体攻击藻华时，可以在数小时内释放出大量毒素。

传统上，水处理厂操作员依靠相对较慢且昂贵的检测来直接监测水中的细胞结合毒素和游离毒素水平。PhycoSens是一种由德国bbeMoldaenke公司生产并由托莱多大学伊利湖中心安装在泵站的设备，它通过实时检测蓝藻裂解的副产品(一种称为未结合藻蓝蛋白的色素)来补充但不会取代这些检测。

科学家们推测，检测到这种色素表明蓝藻细胞膜正在分解，并可能释放微囊藻毒素，而该仪器在有害藻华季节每隔一刻钟采集一次的水样报告将提醒操作员立即采取行动。

“该仪器将使水处理厂的操作员能够了解其源水中有害藻类繁殖状况何时发生快速变化，并采取适当的措施，”生态学教授、托利多大学伊利湖中心主任兼研究论文的高级作者托马斯·布里奇曼博士说。

“如果没有这种实时数据，保守的做法可能是用化学品过度处理水以确保安全，这会增加成本，并会降低水的味道。这项技术将使水处理厂的操作员能够更好地根据情况的严重程度做出反应，节省资金并改善口感，同时仍能提供高水平的安全性。”

Phyco-Sens于2022年7月中旬至10月中旬采集了样本，为研究人员提供了大量可供分析的数据。对蓝藻、处理化学品和蓝藻噬菌体进行的额外实验室研究帮助他们得出结论：未结合藻蓝蛋白的存在确实是蓝藻细胞裂解开始的有用指标，进而可能是微囊藻毒素释放的指标。

土木与环境工程系和化学工程系教授YoungwooSeo博士领导着这个为期三年的项目，该项目于2021年开始。同一系的助理教授Dae-WookKang博士作为共同研究员与Bridgeman一起参与研究。

除托莱多外，研究人员及其合作者还与鲍灵格林、塞利纳和俄勒冈州的市政饮用水处理厂合作，今年Phyco-Sens再次在托莱多部署，并已在有害藻华季节到来之前采集样本。

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