贤集网6月17日讯：新加坡科技设计大学 (SUTD) 的研究人员展示了一项技术，该技术可以通过测量水中微生物对草履虫的影响来快速检测水中的污染物。

他们的概念验证发表在《科学报告》中，不需要任何化学品、试剂或实验室设备。相反，它利用智能手机的常规摄像头以及在水体中无处不在的称为草履虫的微生物，使其特别适合评估欠发达地区的饮水量。

通常，环境污染物的水平是通过评估它们对特定人群的影响来衡量的。尽管几天后微生物可能会看到这种影响，但要在较大的动物中揭示真正的规模需要几年时间。

为了加速这些测量，由 Fermart 实验室的助理教授 Javier Fernandez 领导的研究人员使用一种简单的计算机视觉方法来跟踪和测量污染物对微生物行为的影响。具体来说，他们利用草履虫游泳速度的变化，这是一种单细胞生物可以以每秒十倍于身体长度的惊人速度移动。

我们选择草履虫是因为它们在水体中无处不在，而且大到可以用普通相机看到，费尔南德斯解释说，它们的游泳速度也很快，因此它们游泳速度的微小差异将转化为巨大的变化，从而使它们易于测量。

通过设置在可拍照手机上的简单显微镜跟踪水生草履虫的游泳速度和运动，他们发现他们可以在几分钟内准确推断水样中污染物的质量和存在情况。

为了跟踪草履虫，该团队录制了视频，然后运行了一个物体识别和跟踪算法，该算法将自动检测这些生物并计算它们的游泳速度和运动。不同人的游泳速度略有不同。但有了所有这些数据，我们能够减少这种变化的影响并获得他们游泳的一般特征，费尔南德斯说。

通过他们的努力，研究人员表明草履虫的游泳速度受到重金属氯化锌和硫酸铜等污染物的影响，以及常见的抗生素红霉素。这些变化发生在污染物的允许范围内；例如，在被认为饮用水不安全的人中，有一半的重金属浓度过高，草履虫的平均游泳速度几乎减半。

同样，草履虫在被认为具有危险的浓度下的游泳速度会立即显着降低——这可能使研究人员能够快速评估特定污染物在特定环境中的影响。

因此，抽取水样并测量草履虫的速度可以作为一种直接的方法来评估水的可饮用性，而无需专门的设备或化学品，费尔南德斯说，通常，你需要对每种污染物进行不同的测试，但草履虫游泳是一项全球测量。

该团队在所谓的“节俭工程”的保护伞下设计了该系统，其中对象跟踪和分析等先进方法以最少的装饰执行任务，从而以很少的资源实现广泛的适用性。

这组作者说，微生物游动速度与污染物存在之间的已证明相关性及其在短短几分钟内的评估，可以用作一种直接、无资源的方式来评估全球水质或替代标准化的测量方法实验室环境中的毒性。

将来，有人可能会尝试不同类型的微生物。各种污染物会对生物体产生不同的影响，因此将多种微生物的数据汇总在一起将使我们能够更好地了解污染物的来源，费尔南德斯总结道，我们所展示的证明，我们可以以一种廉价而简单的方式获得有关水质的信息，无需任何技术仪器，而且根本不需要任何时间。