裸子植物边材中的木质部组织可用于滤水(见上图)。木质部由导管组成，导管通过薄膜相互连接，过滤掉水中的污染物(底部)。学分:纱代·富勒工作室松树和银杏等非木本植物的内部含有边材，边材内衬被称为木质部的稻草状导管，木质部通过树干和树枝吸收水分。木质部导管通过充当天然筛子的薄膜相互连接，过滤掉水和树液中的气泡。麻省理工学院的工程师们一直在研究边材的自然过滤能力，此前他们已经用边材树枝的去皮横截面制作了简单的过滤器，证明了这种低技术设计能有效过滤细菌。
现在，同一个团队已经推进了这项技术，并展示了它在现实世界中的工作情况。他们制造了新的木质部过滤器，可以在实验室测试中过滤掉大肠杆菌和轮状病毒等病原体，并表明该过滤器可以去除被污染的泉水、自来水和地下水中的细菌。他们还开发了简单的技术来延长过滤器的保质期，使木质圆盘在干燥状态下储存至少两年后能够净化水。
研究人员将他们的技术带到印度，在那里他们用本地树木制作木质部过滤器，并在当地用户中测试过滤器。根据他们的反馈，该团队开发了一个简单过滤系统的原型，安装了可更换的木质部过滤器，以每小时一升的速度净化水。
他们的结果发表在今天的《自然通讯》上，表明木质部过滤器有潜力在社区环境中使用，以去除污染的饮用水中的细菌和病毒。
研究人员正在探索大规模使用木质部过滤器的选择，特别是在饮用水污染是疾病和死亡的主要原因的地区。该团队推出了一个开源网站，提供了设计和制作各种树木木质部过滤器的指南。该网站旨在支持企业家、组织和领导者向更广泛的社区介绍该技术，并激励学生用木质部过滤器进行自己的科学实验。
麻省理工学院机械工程教授兼教育系副主任罗希特·卡尔尼克(Rohit Karnik)说:“由于原材料广泛可用，制造过程简单，人们可以想象让社区参与采购、制造和分发木质部过滤器。“对于唯一选择是饮用未经过滤的水的地方，我们预计木质部过滤器将改善健康，使水可以饮用。”
Karnik的研究合著者是麻省理工学院机械工程系的首席作者Krithika Ramchander和Wang，以及麻省理工学院D-Lab的Megha Hegde、Anish Antony、Kendra和。
扫清障碍
在他们之前对木质部的研究中，卡尔尼克和他的同事发现木质材料的自然过滤能力也有一些自然限制。随着木材的干燥，树枝上的筛状薄膜开始粘附在墙壁上，降低了过滤器的渗透性，或者说降低了水流过的能力。随着时间的推移，过滤器似乎也会“自我堵塞”，积聚木质物质堵塞管道。
令人惊讶的是，两种简单的治疗方法克服了这两个局限。拉姆昌德发现，通过将小截面边材浸泡在热水中一个小时，然后将其浸泡在乙醇中并让其干燥，这种材料保持了其渗透性，有效地过滤水而不会堵塞。它的过滤也可以通过根据树的类型定制过滤器的厚度来改进。
研究人员从麻省理工学院校园周围的树枝上切下小横截面的白松，并对其进行处理，结果表明，即使在储存长达两年后，最终的过滤器仍能保持与商用过滤器相当的渗透性，大大延长了过滤器的保质期。
研究人员还测试了过滤器去除大肠杆菌和轮状病毒等污染物的能力，这是腹泻病最常见的原因。经过处理的过滤器去除了99%以上的两种污染物，水处理水平达到了世界卫生组织设定的“二星级综合保护”级别。
“我们认为这些过滤器可以合理地处理细菌污染物，”拉姆昌德说。“但是有一些化学污染物，比如砷和氟，我们还不知道其影响，”她指出。
基础
在实验室结果的鼓舞下，研究人员开始在印度实地测试他们的设计。印度是世界上水传播疾病死亡率最高的国家，超过1.6亿人无法获得安全可靠的饮用水。
在两年多的时间里，工程师们，包括麻省理工学院发展实验室的研究人员，在当地非政府组织希莫坦协会、什拉穆格、人民科学研究所和埃思玛特的帮助下，在山区和城市地区工作。他们用当地的松树制造过滤器，并与美国银杏树制造的过滤器一起用当地的饮用水源进行测试。这些测试证实，过滤器有效地去除了当地水中发现的细菌。研究人员还举行了访谈、焦点小组和设计研讨会，以了解当地社区当前的用水做法，以及水处理解决方案的挑战和偏好。他们还收集了对设计的反馈。
Hegde说:“在人群中得分很高的一件事是，这种过滤器是每个人都认可的天然材料。“我们还发现，低收入家庭的人更喜欢每天支付更少的金额，而不是更频繁地支付更多的金额。这是使用现有过滤器的一个障碍，因为更换成本太高。”
根据来自印度1000多名潜在用户的信息，他们设计了一个简单过滤系统的原型，在顶部安装了一个容器，用户可以加水。水沿着1米长的管道流下，通过木质部过滤器，然后通过阀门控制的喷口流出。木质部过滤器可以每天或每周更换，这取决于家庭的需要。
该团队正在探索如何利用当地现有资源，以鼓励人们将水净化作为日常生活的一部分的方式，大规模生产木质部过滤器——例如，通过以负担得起的、现收现付的方式提供替换过滤器。
卡尔尼克说:“木质部过滤器是由廉价而丰富的材料制成的，可以在当地商店买到，人们可以在那里买到他们需要的东西，而不需要像其他水过滤器滤芯那样的前期投资。“目前，我们已经表明木质部过滤器提供的性能是真实的。”
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