便攜式工具利用 Smartphone 快速檢測水質污染

對於許多社區來說,水的安全性依然是一個難以預測的問題。清澈的水流或水龍頭並不保證其不含有害污染物。傳統的水質檢測通常需要幾個小時甚至一天的時間,這在緊急情況下會導致反應延遲。這種延遲可能會增加接觸風險,並使公共衛生官員的決策更加困難。德國的研究人員最近開發出一種便攜式工具,可以在不到一分鐘的時間內,僅使用一滴水和一部智能手機來檢測水的污染。

全球對可靠水質檢測的獲得仍然不均衡。許多地區缺乏實驗室基礎設施或訓練有素的人員。即使在發達地區,檢測的延遲也可能在洪水、風暴或基礎設施故障期間使決策變得複雜。在這些情況下,快速的答案往往是最重要的。這種新開發的快速檢測工具由德國聯邦材料研究與測試研究所(BAM)研發,旨在填補這一空白。它可以檢測與人類和動物廢物相關的化合物——尿膽素。尿膽素是在血紅蛋白分解過程中產生的,並通過排泄釋放。水中出現尿膽素表示可能存在污染,並有助於識別不安全的水源。

該系統利用一種反應性測試條,在遇到尿膽素分子時發出光。這種光學反應使使用者能在幾秒鐘內識別污染。這一過程避免了傳統微生物分析所需的長時間周轉,同時減少對集中檢測設施的依賴。

該設備與智能手機直接集成,消除了對專業工具的需求。一個小型LED模組,安裝在3D打印的附件中,連接到設備。手機為光源供電,而相機則實時捕捉測試條的光致發光。檢測過程簡單,使用者只需在測試條上放一滴水,然後通過手機觀察結果。該系統不需要額外的化學物質或準備步驟,使其在偏遠或資源有限的環境中更易於部署。

在控制比較中,這種方法顯示出很強的靈敏度和可靠性。它能檢測到非常低濃度的尿膽素,使其在早期污染信號方面非常有效。其設計也限制了使用者錯誤,這可能影響傳統檢測方法的結果。該系統在實際測試中表現良好:快速檢測成功地使用來自河流的真實水樣進行驗證,同時也在柏林一家污水處理廠的進水和出水口進行了測試。

該系統的便攜性使其適合於現場操作、緊急響應和農村部署。它可以支持在發展中國家和危機區域的水質監測,特別是在實驗室訪問有限的情況下。救援團隊和當地機構可以利用它進行更快的現場評估。這項技術還支持數字評估,允許即時存儲、分析或分享結果,這一功能可以支持更大規模的監測網絡並改善響應協調。

研究人員認為這一平台具有更廣泛的潛力。其能夠結合速度、靈敏度和簡便性,可能支持未來在環境診斷方面的創新。相同的概念也可能擴展到檢測其他生物標誌物,為公共衛生監測開創新的可能性。

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Henderson 是 The Base Principle 的編輯,負責 AI 與工程科技報道的選題與編輯,並監督本站的自動化編譯流程。關注範圍包括大型語言模型、半導體與運算、太空與能源工程。

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