通过精密的显微镜和计算分析，德州农工大学的研究人员已经验证了一种水净化技术的优点，该技术利用电力去除和灭活各种水传播病毒。他们说，尚未实施的水净化策略可以增加对病原体的安全性，这些病原体会导致人类的肠胃疾病和其他感染。
“总是需要更好、更便宜、更有效的新技术来保护公众免受致病微生物的侵害，”扎克里土木与环境工程系教授尚卡尔·切拉姆(Shankar Chellam)说。“这项研究中研究的净水技术是一种很有前途的策略，可以在净水的早期阶段杀死更多的病毒。”
研究人员在《环境科学与技术》杂志上详细介绍了他们的发现。
水在进入家庭之前，要经过混凝、沉淀、过滤、消毒等多个净化步骤。传统的混凝方法是利用化学物质使颗粒和微生物在未经处理的水中凝结成块。当这些聚集体以沉积物的形式沉淀下来时，它们就可以被去除。虽然有效，但Chellam指出，用于混凝的化学物质可能酸性很强，这使得它们运往处理厂和储存成为一个挑战。
研究人员调查了一种新兴的利用电力的混凝方法是否能同样有效地去除水中的微生物，而不是基于化学的混凝方法。特别是，他们在研究中使用了一种名为MS2噬菌体的非包膜病毒的替代品。他们选择这种微生物的动机是，MS2噬菌体与许多非包膜病毒在结构上有相似之处，这些病毒可以在治疗后持续存在于水中，并导致人类疾病。
在他们的实验中，研究人员将铁电极插入含有病毒的未经处理的水样本中。当它们通过电流时，阳极氧化，释放铁离子到溶液中。这些离子与溶解氧结合，产生羟基自由基和富铁沉淀物。在这个过程中，他们发现，随着铁的沉淀，病毒附着在这些团块上，形成更大的聚集体，可以很容易地从水中去除。
接下来，他们研究了这一过程是否也能灭活病毒。但是，虽然铁的聚集物有助于捕获病毒，他们提出了一个问题，用电子显微镜描绘失活。
“结块造成了巨大的挑战，因为没有简单的方法将病毒从富含铁的聚集物中分离出来，这使得很难观察病毒的损伤，并分析是电凝导致了病毒损伤，还是从富含铁的聚集物中提取病毒。”德克萨斯农工大学显微成像中心的研究科学家Anindito Sen说。
为了解决这个问题，Chellam的研究生Kyungho Kim在Sen的指导下开发了一种新的计算技术，可以直接成像与铁一起聚集的病毒。简而言之，他们对完整的MS2噬菌体的3D图像进行了数字化破坏。然后他们生成了受损的3D模型的2D版本。最后，他们将这些图像与电凝后获得的病毒的二维显微图像进行了比较。
研究人员发现电凝病毒的损伤范围在10%到60%以上。此外，通过对常规凝血分离的噬菌体进行相同的分析，他们观察到病毒没有被灭活。
Chellam说:“传统的多步骤净水工艺是为了确保即使其中一个步骤失败了，后续的步骤也能把你救出来。这可以说是一种多重屏障方法。”“我们建议电凝是强化过程，即在随后的净化阶段之前，在一个步骤内结合凝血和消毒，以确保更好地防范水传播的病原体。”
