Инженерное решение проблемы грязной воды

Более 844 миллионов человек в мире не имеют доступа к чистой воде. Одна из проблем заключается в том, что бактерии из рек могут проникать в источники грунтовых вод, загрязняя потенциально пригодную для питья воду. Строительство новой инфраструктуры для подачи чистой воды дорого, особенно для регионов, уже страдающих от крайней нищеты. Поэтому сообщества часто полагаются на системы фильтрации воды.

Современные методы проверки безопасности воды могут быть дорогими и трудоемкими. Исследователи должны сначала взять пробы у источника, затем доставить их в лабораторию и протестировать, чтобы определить типы присутствующих бактерий. Докторант кафедры машиностроения Северо-Восточного университета Цзяньфэн Сунь отмечает, что этот процесс обычно занимает часы или дни, а обработка данных и получение результатов — еще несколько часов. Вместе с коллегами он разрабатывает новый, более быстрый, простой в использовании и портативный метод.

Исследование было представлено на конференции Общества инженеров в 2017 году. Традиционный метод измерения бактерий в воде заключается в пропускании пробы через колонку с почвой или песком, характерными для речного дна. Некоторые «липкие» бактерии задерживаются на частицах, а другие, не обладающие адгезией, проходят сквозь колонку. Именно эти бактерии могут достигать источников питьевой воды и представлять опасность.

Вместо почвенной колонки новый метод использует микрофлюидный канал на стеклянной подложке, над которой установлен микроскоп. Поток воды в канале очень медленный, что позволяет «липким» бактериям прилипать к его стенкам, в то время как остальные смываются. Микроскоп подсчитывает отдельные бактерии. Чтобы сделать систему портативной, исследователи разработали микроскоп с нуля, совместимый со смартфоном.

В перспективе планируется создать мобильное приложение для автоматического подсчета и анализа бактерий. Это позволит исследователям тестировать пробы непосредственно в полевых условиях, значительно сокращая время на обработку данных в лаборатории. Такая эффективная система мониторинга может усовершенствовать процессы фильтрации воды и спасти жизни по всему миру.