Surveillez rapidement la qualité de l’eau avec des micro-organismes


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Crédit photo : Pixabay / domaine public CC0

Des chercheurs de l’Université de et de design de Singapour (SUTD) ont démontré une technologie qui détecte rapidement les polluants dans l’eau en mesurant leurs effets sur les micro-organismes flottants.

Votre preuve de concept, publiée dans Rapports scientifiques, ne nécessite pas de produits chimiques, de réactifs ou d’équipement de laboratoire. Au lieu de cela, il utilise l’appareil photo normal d’un smartphone ainsi que des micro-organismes appelés Paramécie omniprésents dans les plans d’eau et donc particulièrement adaptés à l’évaluation de la potabilité de l’eau dans les régions sous-développées.

En règle générale, les niveaux de polluants environnementaux sont mesurés en évaluant leur impact sur une population particulière. Bien que de tels effets puissent être observés chez les micro-organismes après plusieurs jours, il faut plusieurs années pour que la véritable ampleur soit observée chez les plus gros animaux.

Pour accélérer ces mesures, les chercheurs dirigés par le professeur assistant Javier Fernandez du Fermart Lab ont utilisé une méthode simple de vision par ordinateur pour suivre et mesurer l’influence des polluants sur le comportement des micro-organismes. Plus précisément, ils ont utilisé les changements de de nage de Paramecium aurelia – un organisme unicellulaire peut se déplacer à une vitesse surprenante de plus de dix fois la longueur de son corps par seconde.

« Nous avons décidé Paramécie parce qu’ils sont omniprésents dans l’eau et assez grands pour être vus un appareil photo ordinaire « , a expliqué Fernandez.  » Ce sont aussi des nageurs rapides, donc de petites différences dans leur vitesse de nage font de grands changements qui les rendent faciles à mesurer.

En suivant les vitesses de nage et les mouvements de l’eau Paramécie À l’aide d’un simple microscope sur des téléphones avec appareil photo, ils ont découvert qu’ils pouvaient déterminer avec précision la présence de polluants dans des échantillons d’eau en quelques minutes.







Mouvement de Paramécie à 1x et 5x les concentrations limites admissibles de composés organiques volatils (COV) de substances dangereuses pour l’eau. Crédit image : SUTD

Pour garder une trace de ça Paramécie, l’équipe a enregistré des vidéos, puis a exécuté un algorithme de détection et de suivi d’objets qui détecte automatiquement les créatures et calcule leur vitesse de nage et leurs mouvements. « Les vitesses de nage varient légèrement d’une personne à l’autre. Mais avec toutes ces , nous pouvons réduire les effets de cette variabilité et préserver les caractéristiques générales de leur nage », a déclaré Fernandez.

Grâce à leurs efforts, les chercheurs ont montré que les vitesses de nage de Paramécie sont affectés par des polluants tels que les métaux lourds, le chlorure de zinc et le sulfate de cuivre, ainsi que par l’antibiotique commun érythromycine. Ces modifications ont été effectuées dans les valeurs limites admissibles pour les polluants ; Par exemple, dans le cas des concentrations de métaux lourds, la moitié de ceux qui sont considérés comme dangereux pour l’eau potable, la vitesse de nage moyenne de Paramécie a été presque réduit de moitié.

Il y a également eu des réductions immédiates et significatives de la vitesse de nage Paramécie à des niveaux considérés comme dangereux, permettant potentiellement aux chercheurs d’évaluer rapidement les effets d’un polluant donné dans un environnement donné.

« Prenez un échantillon d’eau et mesurez la vitesse de Paramécie peut donc être utilisé comme une méthode simple d’évaluation de la potabilité de l’eau sans avoir besoin d’équipement spécial ou de produits chimiques », a déclaré Fernandez. Paramécie La natation est une mesure globale. »

L’équipe a conçu le système sous l’égide de ce qu’on appelle « l’ingénierie frugale », dans laquelle des méthodes avancées telles que le suivi et l’analyse d’objets effectuent des tâches avec un minimum de cloches et de sifflets et permettent une large applicabilité avec peu de ressources.

La relation prouvée entre la vitesse de nage des micro-organismes et la présence de polluants et leur évaluation en quelques minutes, selon les auteurs, peut être utilisée comme méthode simple et sans ressources d’évaluation globale de la de l’eau ou en remplacement d’une mesure standardisée. méthodes de toxicité dans les environnements de laboratoire.

« À l’avenir, quelqu’un pourrait essayer un autre type de micro-organisme. Différents polluants affecteraient les organismes différemment, nous pourrions donc combiner les données de plusieurs micro-organismes pour mieux comprendre la source des polluants », a conclu Fernandez. « Ce que nous avons montré prouve que nous pouvons obtenir des informations sur la qualité de l’eau à moindre coût et facilement, sans instruments techniques et dans les plus brefs délais. »


Les paramécies ont besoin de Newtons pour la navigation


Plus d’information:
Ashaa Preyadharishini Shunmugam et al., Mesures de la vitesse de nage de microorganismes mobiles au moyen du suivi d’objets et leur corrélation avec la pollution de l’eau et la rhéologie, Rapports scientifiques (2021). DOI : 10.1038 / s41598-021-91134-1

Fourni par l’Université de technologie et de design de Singapour

Citation: Using Microorganisms to Rapidly Monitor Water Quality (2021, 16 juin), consulté le 17 juin 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-06-microorganisms-quickly-quality.html

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