Patogeenien optinen havaitseminen juomavedestä

Abstract

Puhdas vesi on ihmiskunnan elinehto, ja sen tulee olla mikrobiologisesti, kemiallisesti ja radiologisesti puhdasta. Mikrobiologisen riskin aiheuttajia ovat patogeenit, eli taudinaiheuttajat. Tällä hetkellä veden laadunvalvonta perustuu näytteenottoon ja näytteistä etsittäviin mikrobeihin, niiden osiin tai niiden jättämiin jälkiin. Haasteita nykyisissä menetelmissä ovat niiden hitaus, kustannukset sekä niiden vaatimat erityiset laboratorio-olosuhteet ja -laitteistot. Kun tutkimus perustuu näytteisiin, ei valvonta ole jatkuvaa. Tässä työssä perehdytään erilaisten optisten menetelmien mahdollisuuksiin patogeenien havaitsemiseksi juomavedestä.

Työn ensimmäisessä osassa eli kirjallisuuskatsauksessa on esitelty muutamia optisia ilmiöitä ja niiden mahdollisuuksia soveltua patogeenien havaitsemiseen ja tunnistamiseen. Kolme tärkeintä ilmiötä ovat fluoresenssi, etenkin tryptofaanin tuottama luontainen fluoresenssi, pintavahvisteinen Raman-sironta sekä pintaplasmoni resonanssi ja sen spektroskopia. Vertailtavia asioita ovat mm. menetelmän nopeus, sen vaatimat mahdolliset merkkiaineet ja muut materiaalit sekä menetelmän kyky tunnistaa ja erotella erityyppiset patogeenit toisistaan. Myös automatisoinnin ja vedenjakelujärjestelmään integroinnin mahdollisuuksia on käsitelty.

Työn toisessa osassa tutkittiin muutaman biofilmi näytteen fluoresenssia. Spektrofluorometrillä kerätystä datasta havaittiin näytteiden sisältämän veden aiheuttamaa Raman-sirontaa, sekä tryptofaanin fluoresenssia. Näitä vertailtiin teoreettisiin arvoihin.

Yksikään tässä työssä esitelty menetelmä patogeenien havaitsemiseksi ei ole täydellinen tai valmis ainoaksi käytettäväksi menetelmäksi valvomaan veden puhtautta. Sen sijaan niissä on potentiaalia osaksi valvontajärjestelmää, esimerkiksi varoittamaan jonkin mahdollisesta saastumisesta kertovan indikaattorin esiintymisestä vedessä.