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Kostengünstige einfache Wasserprüfung auf fäkale Kontamination

Kostengünstige einfache Wasserprüfung auf fäkale Kontamination


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Ich lebe in Indonesien und es gibt viele Abwasserrohre, die direkt von Häusern/Restaurants/etc direkt in den Fluss münden. Es ist auch üblich, Kleidung und so weiter zu waschen, also ist wahrscheinlich auch Waschmittel drin.

Einige Wasserläufe, in denen die Leute baden, scheinen mehr Scheiße zu sein als Wasser, wenn Sie sehen, was ich meine, da sie im Fluss beginnen und dann in verschiedene kleinere Kanäle umleiten, die oft mit Müll, Windeln und enden demnächst.

Ich frage mich, was ich tun könnte, um dies auf einfache und kostengünstige Weise zu testen / zu messen, damit ich an verschiedenen Orten und zu verschiedenen Terminen testen und möglicherweise quantitative Werte wie "wie viel schmutziger" der Fluss ist einbeziehen kann wenn viele Leute darin baden oder wenn Trockenzeit ist oder was auch immer.

Ich denke, ich muss nicht auf jeden Erreger testen, also reicht es vielleicht aus, nur auf E coli zu testen? [Ich denke, S. aureus kommt auch häufig vor, da nach dem Baden in schmutzigem Wasser Hautgeschwüre auftreten.]


Die beste und gebräuchlichste Methode wäre die „Mehrfachgärungsröhrchen“- oder „wahrscheinlichste Zahl“-Technik. Anstatt auf alle pathogenen Bakterien zu testen, werden Indikator-Mikroorganismen verwendet, um die Trinkbarkeit des Wassers zu beurteilen. Sie benötigen dazu ein Labor aber wenn Sie Zugang zu einem haben, bin ich sicher, dass alle benötigten Materialien dort üblich sind.Hier ist eine Kopie der Methode: https://www.who.int/water_sanitation_health/resourcesquality/wqmchap10.pdf


Mikrobielle Indikatoren für fäkale Kontamination in Wasser: eine aktuelle Perspektive

Es ist gut dokumentiert, dass die fäkale Kontamination des Trinkwassers zu zahlreichen Krankheitsausbrüchen geführt hat. Da die Risiken von Krankheitsausbrüchen mit dem Auftreten von fäkaler Kontamination korrelieren, werden fäkale Bakterien als Indikatoren für fäkale Kontamination und damit für das mögliche Vorhandensein von krankheitserregenden Organismen verwendet. In verschiedenen Ländern und Rechtsordnungen werden jedoch unterschiedliche mikrobiologische Fäkalindikatoren verwendet. Daher ist es wichtig, die Potenziale und Grenzen dieser Indikatororganismen zu verstehen, bevor Richtlinien und Vorschriften zum Schutz unserer Wasserressourcen realistisch umgesetzt werden. Diese Übersicht befasst sich mit der Geschichte der Indikatororganismen, der Entwicklung der analytischen Methoden (biochemisch und molekular) und befasst sich mit den Vorteilen und Grenzen aktueller fäkaler Indikatormikroorganismen.

Dies ist eine Vorschau von Abonnementinhalten, auf die Sie über Ihre Institution zugreifen können.


Studenten entwickeln kostengünstigen Biosensor, um kontaminiertes Wasser in Entwicklungsländern zu erkennen

Durchfallerkrankungen sind die zweithäufigste Todesursache bei Kindern unter fünf Jahren – jedes Jahr sterben weltweit 1,5 Millionen Kinder. Diese verblüffenden Statistiken der Weltgesundheitsorganisation (2009) weisen auf den Grund hin, warum eine Gruppe von Studenten der Arizona State University daran arbeitet, einen kostengünstigen Biosensor zu entwickeln – ein einfaches Gerät, das kontaminiertes Trinkwasser erkennen könnte.

Ein interdisziplinäres Team von neun Studenten nimmt am 2012 International Genetically Engineered Machine (iGEM)-Wettbewerb teil – einer prestigeträchtigen globalen Veranstaltung, die Studenten herausfordert, einfache biologische Systeme aus austauschbaren Standardteilen zu entwerfen und zu bauen.

Das ASU-Team hat im Sommer seine Forschungen begonnen, um sich auf den Wettbewerb der synthetischen Biologie vorzubereiten. Sein Ziel ist es, einen benutzerfreundlichen, DNA-basierten Biosensor zu entwickeln, der die wichtigsten Krankheitserreger erkennen kann. Das kostengünstige Gerät würde eher im Feld als im Labor eingesetzt werden.

„Wir entwickeln einen Biosensor, der pathogene Bakterien wie Shigella, Salmonella und E. coli erkennt, die Durchfall verursachen“, sagte Ryan Muller, Student an der School of Life Sciences der ASU und Leiter des iGEM-Teams. „Im Idealfall würden Sie unseren Biosensor verwenden, um verschiedene Wasservorräte in Ländern der Dritten Welt zu überprüfen, um festzustellen, ob das Wasser trinkbar ist.“

Das Team arbeitet an zwei Biosensor-Designs.

"Der erste zielt auf DNA ab", erklärte Nisarg Patel, ein Hauptfach Molekulare Biowissenschaften und Biotechnologie an der School of Life Sciences sowie ein Hauptfach Politikwissenschaften. „Da jede Art von Krankheitserregern eine andere DNA hat, wollen wir komplementäre Sequenzen erstellen – Sequenzen, die einer bestimmten DNA entsprechen. Wir nehmen Bakterienproben aus dem Wasser, ziehen die DNA heraus und prüfen, ob sie zu unserer DNA-Sonde passt. Wenn dies der Fall ist, wird es eine Farbreaktion erzeugen und dann wissen wir, dass das Wasser verunreinigt ist.“

Gemacht für Portabilität, sagte Patel, dass das zweite Design die Membranen von Bakterien testet. Wenn das Gerät zum Testen von Wasser verwendet wird und sich bestimmte Proteine ​​an eine Bakterienmembran anlagern, wird die Probe blau – ein Hinweis darauf, dass das Wasser mit einem Krankheitserreger kontaminiert ist und nicht trinkbar ist.

„Der Vorteil dieses Designs gegenüber früheren Designs im Feld liegt in der kostengünstigen Herstellung von Sonden und der enzymatischen Kettenreaktion“, sagte Abhinav Markus, ein Student der Biomedizintechnik an den Ira A. Fulton Schools of Engineering der ASU. „Proben können in Feld mit minimalen Kosten und hoher Sensibilität.“

Als sich das ASU iGEM-Team diesen Sommer zum ersten Mal traf, stellte Madeline Sands, eine Anthropologie-Studentin an der School of Human Evolution and Social Change der Universität, die Idee vor, einen kostengünstigen Biosensor zu bauen. Sands reiste zuvor im Rahmen einer ASU-Felderfahrung nach Guatemala. Dort führte sie unter der Leitung von Jonathan Maupin, einem medizinischen Anthropologen, Gesundheitsforschung in der Gemeinde durch. Sands erkannte, dass kontaminiertes Wasser für Entwicklungsländer ein ernstes Gesundheitsproblem darstellt.

„Bei ständigen Erdbeben, Erdrutschen und Regenfällen in Guatemala kann es oft schwierig sein, festzustellen, ob eine Wasserquelle kontaminiert ist“, sagte Sands. „Meine Zeit dort hat deutlich gemacht, dass die Möglichkeit, kontaminiertes Wasser zu erkennen, zu einer weiteren Verringerung der Inzidenz und Morbidität von Durchfall führen könnte.“

Im Oktober wird das Team sein Gerät während des iGEM-Regionalwettbewerbs an der Stanford University präsentieren. Wenn sie erfolgreich sind, werden sie im November am Massachusetts Institute of Technology zum globalen Wettbewerb übergehen.

Weitere Mitglieder des ASU iGEM-Teams sind: Rohit Rajan, Ethan Ward, Hyder Hussain, Amanda Ispas und Ellen Qin. Als Beraterin fungiert Kylie Standage-Beier, Biowissenschaften im Hauptfach und ehemaliges iGEM-Teammitglied.

Zu den Sponsoren des iGEM-Teams der Arizona State University gehören die School of Life Sciences Barrett, das Honors College Ira A. Fulton Schools of Engineering School of Biological and Health Systems Engineering College of Liberal Arts and Sciences School of Politics and Global Studies sowie Departments of Chemistry and Biochemistry.

Rebecca Howe, School of Human Evolution and Social Change, diente als Redakteurin zu diesem Artikel.


ASU kündigt indisches Pueblo-Doktorandenprojekt an

Die ASU&rsquos School of Social Transformation gab heute bekannt, dass sie im Rahmen ihrer Graduiertenprogramme in Justiz und Sozialforschung ein Doktorandenausbildungsprojekt für Pueblo-Indianer startet.

Das Programm wird in Zusammenarbeit mit dem Leadership Institute der Santa Fe Indian School durchgeführt und wird lokale Kapazitäten innerhalb der 19 New Mexico Pueblos aufbauen, indem es die Ausbildung von Praktiker-Forscher-Stipendiaten erleichtert, die sich für die Entwicklung von Pueblo-Völkern und -Gemeinden im Südwesten der USA und darüber hinaus einsetzen. Vollständiges Bild herunterladen

Zwei Kohorten von Pueblo-Doktoranden werden an dem dreijährigen Intensivstudium teilnehmen, wobei eine Gruppe von 10 Personen ab 2012 und eine andere ab 2015 beginnt.

Das Doktorandenausbildungsprojekt in Pueblo wird von den Fakultätsmitgliedern der School of Social Transformation, Elizabeth Sumida Huaman, Assistenzprofessorin für indigene Bildung und leitender Forscher am The Leadership Institute, und Bryan McKinley Jones Brayboy, Borderlands Associate Professor of Indigenous Education und Co-Direktor, geleitet des Zentrums für indische Bildung.

In enger Zusammenarbeit mit Mary Margaret Fonow, Direktorin der School of Social Transformation, und Mary Romero, Professorin und Fakultätsleiterin für Justiz und Sozialforschung, haben die Professoren Sumida Huaman und Brayboy ein Doktorandenausbildungsprogramm im Rahmen des Curriculums für Justiz- und Sozialforschung mitgestaltet die die Arbeit des Leadership Institute zu den Themen Pueblo-Governance, Umwelt, Schutz von Land und kulturellen Ressourcen, Gesundheit, Sprache, Bildung, Kunst, Wirtschafts- und Gemeindeentwicklung, Familie sowie indigenes Recht und Rechtsprechung hervorhebt.

Das Programm wird durch eine Mischung aus Videokonferenzen, Online- und Präsenzkursen durchgeführt. Ebenfalls enthalten sind Gemeindebesuche, Schulungen in kritischer indigener Forschungsmethodik und Feldarbeit sowie Schulungen zum Schreiben für die Veröffentlichung. Nach Abschluss des Studiums wird die Kohorte als Kollektiv eine beeindruckende Allianz zu den kritischsten Problemen bilden, mit denen die Pueblo-Völker konfrontiert sind, mit sowohl lokaler als auch globaler Anwendung für andere indigene Gemeinschaften.

&bdquoDieses Projekt gibt der School of Social Transformation die Möglichkeit, die Art und Weise, wie wir die Doktorandenausbildung mit indigenen Völkern aufbauen und durchführen, zu überdenken&rdquo, bemerkte Bryan Brayboy. &bdquoIm Kern haben wir ein Programm entwickelt, das darauf abzielt, Pueblo-Gemeinden beim Aufbau ihrer lokalen Kapazitäten zur Lösung der drängenden Probleme zu unterstützen.

"Dr. Sumida Huaman und ich sind uns einig, dass Projekte wie dieses fest in die Mission von ASU und unsere Verantwortung für den Dienst an anderen eingebettet sind. Wir fühlen uns geehrt und demütigt durch die Gelegenheit, mit diesen Gemeinschaften und mit dem Leadership Institute zusammenzuarbeiten."

"Die Ausbildung von Pueblo-Doktoranden ist ein entscheidender Bestandteil der strategischen Planung am Leadership Institute, der Santa Fe Indian School und in Pueblo-Gemeinden", sagte Carnell Chosa, Co-Direktor des Instituts, dessen preisgekröntes vielschichtiges Vision der Gemeindeentwicklung umfasst die Doktorandenausbildung für Pueblos.

&bdquoDass Drs. Sumida Huaman und Brayboy erwägen auch eine Doktorandenausbildung mit indigenen Völkern, die zum richtigen Zeitpunkt perfekt passt“, sagte Chosa. &bdquoWir schätzen ihre persönlichen Erfahrungen, ihre akademische Expertise und vor allem den Respekt und die Demut, die sie bei der Unterstützung des Instituts beim Aufbau eines Programms gezeigt haben, das unserer Vision des Kapazitätsaufbaus entspricht. Da sich das Leadership Institute in der Programmentwicklung und Forschung engagiert, um Pueblo-Kindern und Gemeinden zu helfen, freuen wir uns sehr über diese Partnerschaft mit der School of Social Transformation, an der herausragende Dozenten mit einer wichtigen Mission arbeiten, um sich für den sozialen Wandel einzusetzen. Aus diesen Gründen freuen wir uns sehr über die Partnerschaft mit ASU."

Regis Pecos, ehemaliger Gouverneur des Pueblo von Cochiti und Co-Direktor des Leadership Institute, fügte hinzu: „Wir freuen uns darauf, dass die ASU mit dem Institut zusammenarbeitet, um mehr Pueblo-Völker zu promovieren vorteilhafte Partnerschaft."

Das Projekt, so Professor Sumida Hauman, zeichnet sich dadurch aus, dass es intensiv auf die Achtung und den Aufbau indigener Kenntnisse Wert legt. &bdquoIn jedem Pueblo ist noch immer ein sehr starkes indigenes Wissen vorhanden&ldquo, bemerkte sie, &ldquotdass ist dem westlichen Wissen ebenbürtig und übertrifft es sogar. Ich denke, deshalb ist unser Projekt so einzigartig &ndash dieses Projekt schätzt das Wissen in den Pueblos und bietet gleichzeitig zusätzliche Möglichkeiten und Zugang zur formalen Bildung.&rdquo


Kostengünstige einfache Wasseruntersuchung auf fäkale Kontamination - Biologie

Der Schwefelwasserstoff-Papierstreifentest: Ein gemeinschaftsbasiertes Tool zur Überwachung der Wasserqualität
Ein kostengünstiger alternativer Bakterientest zum Nachweis möglicher fäkaler Kontaminationen im Trinkwasser, der einfach und leicht zu interpretieren ist, ist der Papierstreifentest auf Schwefelwasserstoff (H2S). Schwefelwasserstoff produzierende Bakterien werden mit dem Vorhandensein einer fäkalen Kontamination in Verbindung gebracht und können als Indikatororganismen für eine fäkale Kontamination verwendet werden.


Bitte klicken Sie auf den folgenden Link, um zum Toolkit weitergeleitet zu werden: "Keeping your Drinking Water Safe, A Community Toolkit"

PathoScreen
Die PathoScreen Der von der Firma HACH in den USA hergestellte Test ist im Handel erhältlich und basiert auf den gleichen wissenschaftlichen Prinzipien wie der H2S-Papierstreifentest. Sie können mehr über dieses im Handel erhältliche Produkt über den folgenden Link lesen.

Abstrakt

Fast die Hälfte der Weltbevölkerung ist auf eine nicht vernetzte Wasserversorgung angewiesen, was eine Wasserspeicherung im Haus erfordert. Es wurde vermutet, dass schmutzige Hände eine Rolle bei der mikrobiellen Kontamination von Trinkwasser während der Entnahme, des Transports und der Lagerung spielen. Es wurde jedoch wenig Arbeit geleistet, um den Zusammenhang zwischen Handkontamination und der Qualität des gespeicherten Wassers in Haushalten quantitativ zu bewerten. In dieser Studie wurden Werte von . gemessen E coli, Streptokokken im Stuhl und das Auftreten der allgemeinen Bakterien Fäkal-DNA-Marker in Quellwasser, in gespeichertem Wasser und auf Händen in 334 Haushalten in Gemeinden in Dar es Salaam, Tansania, wo die Bewohner nicht vernetzte Wasserquellen nutzen. Die Konzentrationen der fäkalen Kontamination an den Händen von Müttern und Kindern korrelierten positiv mit der fäkalen Kontamination des gespeicherten Trinkwassers in Haushalten. Zu den Haushaltsmerkmalen im Zusammenhang mit Handkontamination gehörten der Bildungsstand der Mutter, die Nutzung einer verbesserten Toilette, ein Säugling im Haushalt und die Unzufriedenheit mit der für die Hygiene zur Verfügung stehenden Wassermenge. Darüber hinaus wurde eine fäkale Kontamination der Hände mit der Prävalenz von Magen-Darm- und Atemwegssymptomen in einem Haushalt in Verbindung gebracht. Die Ergebnisse legen nahe, dass die Verringerung der fäkalen Kontamination der Hände als Strategie zur Verbesserung der Qualität und Gesundheit des gespeicherten Trinkwassers in Haushalten mit nicht vernetzten Wasserversorgungen untersucht werden sollte.


Woher kommt diese Kontamination?

Testergebnis: Zwei rote Streifen zeigen an, dass eine Kontamination vorliegt. Credit: TU Wien

Wenn Gewässer verschmutzt werden, gilt es, die Ursache so schnell und wirtschaftlich wie möglich zu finden. Zu diesem Zweck hat die TU Wien jetzt ein neues, DNA-basiertes Schnelltestverfahren entwickelt.

Die Wasserverschmutzung ist eines der größten Gesundheitsrisiken weltweit. Um das Problem bei einer fäkalen Kontamination schnell beheben zu können, ist es wichtig, die Ursache so schnell wie möglich zu ermitteln: Handelt es sich um eine Kontamination aus der Landwirtschaft? Oder Abwasser aus Abwasser?

Forschende der TU Wien haben eine einfache Methode entwickelt, um Wasserkontaminationen von Wiederkäuern direkt an der Quelle mit einem einfachen DNA-Test nachzuweisen. Informationen zur zugrundeliegenden Technologie wurden kürzlich in der Fachzeitschrift veröffentlicht Wissenschaftliche Berichte.

Methoden zum Nachweis der Quelle einer fäkalen Wasserverunreinigung mittels DNA gibt es schon seit einiger Zeit. Diese Verfahren waren jedoch kompliziert, teuer und zeitaufwendig, so dass Proben entnommen und dann zur genetischen Analyse an ein Labor geschickt werden mussten. „Bestimmte Bakterien kommen nur im Kot ganz bestimmter Tierarten vor. Bei der Analyse von DNA-Proben dieser Bakterien kann man genau feststellen, welche Lebewesen die Kontaminationsquelle sind“, erklärt Georg Reischer vom Institut für Verfahrenstechnik der TU Wien . „Es gibt zum Beispiel Bakterien, die häufig im Darmmikrobiom von Wiederkäuern vorkommen. Wird diese Art von DNA in einer Wasserprobe gefunden, ist die Kontamination sehr wahrscheinlich von Weiderindern.“

Synthetische Goldnanopartikel (links) mit DNA-Detektor (rechts). Credit: TU Wien

Die Idee, auf Basis dieser Methode ein einfaches Prüfverfahren zu entwickeln, entstand vor einigen Jahren an der TU Wien. Das Nachweisverfahren so anzupassen, dass es funktioniert und schnell und zuverlässig durchgeführt werden kann, war jedoch insbesondere ohne biotechnologische Spezialkenntnisse nicht so einfach.

Nun wurde die Technologie jedoch perfektioniert und in einer wissenschaftlichen Zeitschrift veröffentlicht und soll in Form eines einfachen Testgeräts auf den Markt kommen. „Die Bakterien werden zerstört, die DNA gezielt vervielfältigt und dann mit einem einfachen Streifen wie bei einem Schwangerschaftstest nachgewiesen“, sagt Georg Reischer. „Grundsätzlich ist diese Technologie auf viele verschiedene Bakterien und Viren anwendbar, aber derzeit konzentrieren wir uns auf den Nachweis gefährlicher Mikroben im Wasser, ein besonders weit verbreitetes Problem.“

Die Technologie wurde von der TU Wien in Zusammenarbeit mit dem Institut für Agrarbiotechnologie, IFA-Tulln der Universität für Bodenkultur Wien und im Rahmen des Interuniversitären Kooperationszentrums Wasser und Gesundheit entwickelt. Der nächste Schritt in diesem Prozess wird die Entwicklung eines Prototyps sein, mit dem wir derzeit noch einen geeigneten Industriepartner suchen. Das Messgerät soll einige hundert Euro kosten.


Machen Sie Ihre eigenen Tests

Vieles von dem, was ich über die mikrobiologische Wasserqualität gelernt habe, stammte aus Hunderten von Tests, die ich selbst durchgeführt habe (siehe Wasserqualitätstests (herunterladen) ). Ich benutze Coliscan-Platten und einen Hühnerei-Inkubator. Was diesem System an Präzision fehlt, wird durch die Tatsache wettgemacht, dass Sie es sich leisten können, viel mehr Proben zu testen, damit Sie beginnen können, zu verstehen, was vor sich geht. (Der Gesamtaufbau für 100 coliscan "easy gel"-Tests kostet weniger als 200 US-Dollar, genug für nur zehn Labortests an einem guten Tag).

Ein primäres Ziel bei den Tests, die ich durchführe, ist es, meine Wasserintuition und mein Verständnis zu verfeinern. Ich bin nicht so daran interessiert, zu wissen, wie viele Bakterien sich in diesem Moment an einem Punkt im Fluss genau befinden. Was ich wissen möchte, ist, was die Bakterienkonzentration beeinflusst und wie sie sich mit der Zeit oder an verschiedenen Stellen im Fluss ändert.

Anstatt einen Zwanzig-Dollar-Test aus einem Wassertank zu holen, teste ich das Wasser der Quelle so weit wie ich kann, am Auslass des Quellkastens, am Boden des Quellkastens, am Einlass zum Tank, den Auslauf in den Tank, den Küchenhahn und in ein Trinkglas.

Wenn Sie ein zufälliges ländliches Heimsystem auswählen und diese Testreihe durchführen, können Sie leicht feststellen, dass die Bakterienkonzentration um den Faktor 10 variiert. Ein kostspieliger, hochpräziser Test in einem zertifizierten Labor „der Standardansatz“ verleiht den Ergebnissen ein falsches Gefühl von Genauigkeit. Wenn du. .. getan hast zwei Solche Tests, die einige Stunden oder ein paar Meter auseinander liegen, könnten leicht bei weitem nicht übereinstimmen.

Zahlreiche Tests liefern einen reichhaltigen Informationsfluss, aus dem Sie viel darüber lernen können, was Bakterienwerte steigen und fallen lassen.

Sobald Sie das wissen, können Sie natürlich ein besseres System erstellen.

Bei Trinkwasser ist die Genauigkeit der Ergebnisse kritischer und Sie benötigen einen empfindlicheren Test. Ich verwende Coliscan-Membranfiltrationstests und Hach-Präsenzabwesenheit mit MUG-Tests für das Design von Trinkwassersystemen. Wenn ich dann zertifizierte Ergebnisse benötige, schicke ich eine letzte Probe an ein zertifiziertes Labor.


Was das Paket beinhaltet

  • So schätzen Sie den Wasserdurchfluss ein
  • So testen Sie die elektrische Leitfähigkeit (gesamte gelöste Feststoffe oder TDS)
  • Wie man auf Trübung testet (suspendierte Feststoffe oder SS)
  • Wie man auf allgemeine und fäkale coliforme Bakterien testet
  • Quellen für empfohlene Ausrüstung und Materialien
  • Bearbeitbare Felddateneingabeformulare
  • Bearbeitbare Computerdateneingabe-/Analyseformulare
  • Beispiele für Hunderte von Wasserproben, die zeigen, wie sie codiert, beschrieben, plattiert und gezählt wurden
  • Ozeane, Strände, Lagunen, Flussmündungen, Surfbreaks und Badestellen
  • Strände
  • Regen, Baumkronentropfen, natürlicher Oberflächenabfluss
  • Grundwasser
  • Quellen, Quellen, Bäche und Flüsse
  • Naturpools und Schwimmlöcher
  • Hochwasser
  • Quellkästen, Rohwasserleitungen, aufbereitete Wasserleitungen
  • Tankeinlässe, -auslässe
  • Die Wirkung der Ozonbehandlung
  • Brunnen
  • Zierbrunnen und Pools
  • Chloriertes Wasser
  • Dachablauf
  • Gesammeltes Regenwasser
  • Straßenabfluss
  • Leitungswasser mit Umkehrosmose
  • Rohabwasser
  • Klärgrubenabwasser geklärt
  • Konstruiertes Feuchtgebietsabwasser
  • Graues Wasser

Autor: Kunst Ludwig. Oasis Design, Juni 2004. 8,5x11, 34 Seiten, 7 Tabellen. 14,95 $ für drei Dateien (3,21 MB).

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Zur Zeit gibt es keine Interpretation der Beispiele.

Dieser Artikel ist neu und an den Rändern noch etwas ausgefranst. Wir betrachten es als "öffentliche Betaversion", bis wir hören, dass es für die Leute gut funktioniert.

Wenn wir es zu Beginn unseres Wassertestprogramms gefunden hätten, hätten wir Tausende von Dollar Zeit gespart. Bitte senden Sie uns eine E-Mail, wenn Sie es sehr nützlich oder unverständlich finden oder andere Informationen teilen möchten.


Berkeley-Chemiker sind Vorreiter bei kostengünstigen Wassertestgeräten

(PhysOrg.com) -- Aufgrund des Bevölkerungswachstums und der Auswirkungen des Klimawandels wird sauberes Trinkwasser zu einem der wertvollsten Güter des Planeten. Den Mitarbeitern des öffentlichen Gesundheitswesens fehlen jedoch einfache, kostengünstige Testgeräte für Wasserverunreinigungen, insbesondere in Entwicklungsländern.

Dank des Berkeley-Chemieprofessors Matt Francis könnte sich das bald ändern. Francis und Kollegen haben ein Hydrogel-Material entwickelt, das Verunreinigungen im Wasser gleichzeitig erkennen und entfernen kann. Das Hydrogel schrumpft, wenn es Schwermetallschadstoffe aufnimmt und signalisiert das Vorhandensein von Cadmium und anderen giftigen Ionen, selbst wenn es sie aus dem kontaminierten Wasser aufnimmt.

Besser noch, das Hydrogel zielt gezielt auf diese giftigen Ionen ab und entfernt sie sogar aus Quellen wie Brackwasser, die mit Natrium-, Kalium- und Magnesiumionen beladen sind. Nach der Kontamination kann das Hydrogel mit kostengünstigen Chelatbildnern (Metallbindemitteln) gespült und wiederverwendet werden.

Das Hydrogel-Material wird in einem kürzlich erschienenen Artikel im Zeitschrift der American Chemical Societymit dem Titel "Metallothionein-vernetzte Hydrogele zur selektiven Entfernung von Schwermetallen aus Wasser". Die anderen Co-Autoren sind Aaron Esser-Kahn, ein Chemie-Doktorand in Berkeley, und Anthony Iavarone von Berkeleys QB3/Chemistry Mass Spectrometry Facility.

„Unser Papier hebt die Vorteile hervor, die Funktion von Proteinen mit den Bulk-Eigenschaften von synthetischen Materialien zu kombinieren“, sagt Francis. "Unser System ist in der Lage, Schwermetallverunreinigungen selektiv zu erkennen und zu entfernen, und es kann mit Lösungen kostengünstiger chemischer Chelatoren recycelt werden. Es kann leicht in kostengünstige, praktische Werkzeuge zur Schadstofferkennung integriert werden."

Das Hydrogel basiert auf einer Reihe von Proteinen, die sich in mehreren biologischen Reichen entwickelt haben, um Schwermetallverunreinigungen zu sequestrieren. Diese Proteine, die als Metallothioneine bezeichnet werden, binden an Kupfer-, Zink-, Cadmium-, Quecksilber-, Chrom- und Arsen-Ionen, die die Wasserversorgung vergiften können. Metallothioneine wirken als Selbstverteidigung eines Organismus gegen toxische Ionen wie Cadmium und können auch die Spiegel potenziell nützlicher Ionen wie Kupfer und Zink regulieren. Wenn diese Proteine ​​an Schwermetalle binden, falten und schrumpfen sie.

„Das Material bindet Cadmium-Ionen am stärksten“, sagt Francis, „gefolgt von Kupfer- und Quecksilber-Ionen. Im Fall von Cadmium bindet das Hydrogel bis zu 4,5 Prozent seines Trockengewichts an Metallionen. "

Das von den Autoren entwickelte Hydrogelmaterial besteht aus Polymerspiralen, die durch Metallothioneinstränge zusammengehalten werden. Stellen Sie sich eine Masse langer Polymerspiralen vor, die von Gummibändern lose zusammengehalten werden. Wenn sich die Gummibänder plötzlich festziehen, würde das Volumen dramatisch schrumpfen. Optisch schrumpft das Hydrogel ähnlich wie eine weiche Kontaktlinse, die versehentlich über Nacht weggelassen wurde.

"Was Sie sehen", sagt Esser-Kahn, "ist die Wirkung von Millionen von Proteinsträngen, die sich falten und die Polymerketten enger zusammenziehen."

Wie alle Proteine ​​bestehen Metallothioneine aus einer Abfolge von Aminosäuren. Metallothioneine weisen eine hohe Häufigkeit der Aminosäure Cystein in ihrer Primärsequenz auf, und dies stellt eine erhebliche Herausforderung für den Einbau in Hydrogele und andere Materialien dar.

Viele herkömmliche chemische Verfahren zum Anbringen von Proteinen erreichen dies durch eine Reaktion mit den Cysteinen im Rückgrat des Proteins, was sie daran hindert, Metalle zu binden und ihre Form frei zu ändern. Die Francis-Gruppe hat eine Technik entwickelt, um an beiden Enden jeder Proteinkette chemische Griffe anzubringen und sie nur an diesen Stellen mit Hydrogelen und anderen Materialien zu verbinden. Dadurch können sich die Proteine ​​frei falten und ihre Form als Reaktion auf Schwermetalle oder andere Chemikalien ändern.

Die Autoren gehen davon aus, dass die Hydrogele vorerst in erster Linie für Tests und nicht für die großtechnische kommunale Wasserreinigung verwendet werden. Die von ihnen ausgewählten Metallothionien stammten aus Erbsenpflanzen und wurden in kleinen Mengen in E. coli-Bakterien exprimiert. Mit großen Fermentationsanlagen könnte der Produktionsprozess skaliert werden, um zu relativ geringen Kosten viel größere Mengen zu liefern.

"Es ist wichtig, daran zu denken", sagt Esser-Kahn, "dass dieses Hydrogel mit einer Chemie synthetisiert wurde, die unabhängig von einer bestimmten Proteinsequenz ist, sodass es zur Herstellung vieler verschiedener hybrider Protein-Polymer-Materialien verwendet werden kann, um auf verschiedene chemische Verbindungen zu testen. Wir arbeiten daran, Proteine, von denen bekannt ist, dass sie PCBs, Dioxine, Östradiol und andere persistente organische Schadstoffe binden, mit der gleichen Technik einzubauen."

"Man könnte sich eine Reihe von Röhrchen vorstellen, die mit dünnen Hydrogelzylindern gefüllt sind, von denen jede auf einen anderen Schadstoff getestet wurde", sagt Francis. "Ein Forscher auf diesem Gebiet könnte Wasser hinzufügen und die Menge der Kontamination feststellen, indem er misst, wie viel jedes Hydrogel kontrahiert. Es wäre weder Strom noch komplexe Laborausrüstung erforderlich."


Schau das Video: Wie gut ist unser Leitungswasser? (Kann 2022).