Быстрые тесты качества воды лучше защищают отдыхающих на пляже

Планируя поездку на пляж, люди могут задумываться о чистоте воды для купания, серфинга и других развлечений.

В США менеджеры по качеству воды измеряют уровни бактерий-индикаторов, чтобы оценить состояние воды. Присутствие бактерий, таких как E. coli (для пресноводных пляжей, например, Великих озёр) и Enterococcus (для морских пляжей), может сигнализировать о наличии других, более опасных и сложных для измерения вирусов и бактерий, например, Salmonella и norovirus.

Когда количество E. coli или Enterococcus в пробах воды превышает установленный порог, власти публикуют предупреждение о запрете купания или полностью закрывают пляж.

Серьёзный недостаток текущей системы — время получения результатов после сбора проб: почти 24 часа. Это означает, что отдыхающий видит данные вчерашнего дня. Качество воды на пляжах может быстро меняться из-за приливов, ветра и штормов, поэтому 24 часа — долгий срок для точного оповещения.

Быстрый тест, оперативные результаты

Традиционный метод: после фильтрации воды фильтр помещают в чашку Петри со специальной средой для роста бактерий. Инкубация длится 20–24 часа, после чего подсчитывают выросшие колонии и дают оценку качества воды вчерашнего дня.

Новый метод (например, разработанный автором): тот же фильтр помещают в пробирку. Вместо ожидания роста бактерий, в пробирке очищают ДНК, добавляют ряд химических веществ и ферментов, а затем машина проводит количественную полимеразную цепную реакцию (qPCR). Эта технология более десяти лет широко используется в клинических лабораториях.

Принцип qPCR: машина нагревает и охлаждает образец, позволяя ферментам копировать ДНК (одна копия становится двумя, затем четырьмя, восемью и т.д.). Каждая новая цепь ДНК содержит флуоресцентную метку. Машина измеряет общую флуоресценцию: чем она выше, тем больше бактерий было в исходном образце воды.

На проведение измерений уходит всего около 45 минут – часа, а машина выдаёт результаты в виде простой таблицы. Весь процесс тестирования занимает всего один-два часа.

Преимущества быстрых тестов на пляже

• Актуальность: общественность получает информацию о состоянии пляжа, более соответствующую времени их визита.
• Контроль после инцидентов: тесты можно использовать сразу после шторма или аварийного сброса сточных вод, чтобы убедиться, что качество воды вернулось к норме.
• Понимание причин: менеджеры пляжей могут лучше изучить условия, влияющие на качество воды (сток рек, ливневые воды, ветер), и оперативно выпускать предупреждения в опасных ситуациях.

В настоящее время некоторые штаты, включая Висконсин, Калифорнию и Гавайи, используют быстрые методы. Несмотря на рекомендации Агентства по охране окружающей среды США (EPA), их внедрение не стало повсеместным, поскольку большинство рекомендованных тестов требуют технических навыков и относительно дороги.

Автор сотрудничает с частной промышленностью, чтобы сделать тесты ещё быстрее и проще. Разработаны версии для E. coli (пресная вода) и Enterococcus (морская вода). Цель — создать портативные системы, чтобы персонал пляжа (например, спасатели) мог быстро собирать и анализировать пробы, передавая данные на отчётные сайты через мобильный телефон.

Быстрое тестирование важно не только для здоровья отдыхающих, но и для экономики пляжей (рестораны, магазины, прокат), позволяя быстрее возобновлять работу после закрытия.