David McCarthy (akademicki)

Davida McCarthy'ego
Urodzić się	( 11.07.1981 ) 11 lipca 1981
zawód (-y)	Inżynier budownictwa , hydrolog miejski , pracownik naukowy
Nagrody	Nagroda Stormwater Industry Association, Storm Water Industry Association Nagroda Young Tall Poppy Science Award, Australian Institute of Policy and Science (AIPS) Trevithick Prize, Institution of Civil Engineers (ICE)
Wykształcenie
Edukacja	Licencjat z fizyki i matematyki, licencjat (z wyróżnieniem) z inżynierii lądowej i doktorat z inżynierii lądowej i środowiskowej
Alma Mater	Uniwersytet Monasha
Praca dyplomowa	Modelowanie mikroorganizmów w miejskich wodach opadowych (2009)
Praca akademicka
Instytucje	Politechnika Queensland

David McCarthy (ur. 11 lipca 1981) jest inżynierem budownictwa lądowego , hydrologiem miejskim i naukowcem. Jest profesorem nadzwyczajnym na Wydziale Inżynierii Lądowej Queensland University of Technology . Jest założycielem Laboratorium Mikrobiologii Środowiska i Zdrowia Publicznego (EPHM Lab) oraz laboratorium BoSL Water Monitoring and Control, oba na Uniwersytecie Monash. Jego zainteresowania badawcze obejmują dziedzinę zintegrowanej gospodarki wodnej , ze szczególnym uwzględnieniem hydrologii miejskiej, zbierania i ponownego wykorzystania wód opadowych oraz zielonych technologii wodnych .

McCarthy jest członkiem Churchill, FASIC Fellow i Victoria Fellow. Jest redaktorem Water Research .

Edukacja

McCarthy uzyskał tytuł licencjata z matematyki i fizyki w 2004 r. oraz tytuł licencjata inżynierii lądowej w 2005 r. na Uniwersytecie Monash. Od 2005 r. podjął tam studia podyplomowe na Wydziale Budownictwa Lądowego, aw 2009 r. obronił doktorat. Jego praca doktorska nosiła tytuł „Modelowanie mikroorganizmów w miejskich wodach opadowych”.

Kariera

Po uzyskaniu doktoratu McCarthy rozpoczął karierę akademicką jako wykładowca na Wydziale Inżynierii Lądowej na Uniwersytecie Monash w 2010 roku. Później, w 2013 roku, został mianowany starszym wykładowcą , stanowisko to piastował przez dwa lata. Od 2016 roku pracuje jako profesor nadzwyczajny inżynierii wodnej na Wydziale Inżynierii Lądowej Uniwersytetu Monash. W 2023 roku przeniósł się do Queensland University of Technology.

Był Liderem Projektu w CRC for Water Sensitive Cities, gdzie badał pasywne technologie oczyszczania w celu skutecznego usuwania mikrozanieczyszczeń i patogenów z różnych źródeł wody.

Badania

McCarthy jest autorem wielu publikacji, w tym artykułów w czasopismach i rozdziałów w książkach. Jest najbardziej znany ze swoich badań w dziedzinie hydrologii miejskiej, zarządzania wodami opadowymi, sieci czujników i oczyszczania ścieków i jest laureatem wielu nagród. Opracował pierwszy model przewidywania mikroorganizmów w miejskich wodach opadowych. Jego badania koncentrują się na oczyszczaniu wód burzowych i ścieków poprzez badanie ruchu zanieczyszczeń w miejskich systemach wodnych oraz usuwanie mikrozanieczyszczeń i patogenów w celu ochrony ekosystemów położonych poniżej i zdrowia ludzkiego.

Zintegrowana gospodarka wodna

Podczas swojej pracy doktorskiej McCarthy przeprowadził gromadzenie i analizę niepewności zbiorów danych mikroorganizmów miejskich wód opadowych i rozpoczął opracowywanie modelu, który przewiduje drobnoustroje w miejskich wodach opadowych. Później jego największy zbiór danych o mikroorganizmach miejskich wód burzowych w Australii również przyczynił się do sformułowania australijskich wytycznych dotyczących recyklingu wody: zbieranie i ponowne wykorzystanie wody burzowej. Pomógł ustanowić pierwszy system, który może oczyszczać spływy miejskich wód opadowych do akceptowalnego standardu w celu ponownego wykorzystania bez wstępnego lub końcowego oczyszczania, system enviss.

Badając jakościowe i ilościowe modelowanie drenażu miejskiego, McCarthy ocenił i scharakteryzował techniki stosowane w ocenie niepewności parametrów modeli wodnych. Następnie przedstawił przegląd zintegrowanego modelowania wód miejskich, sformułował nową typologię klasyfikacji modeli zintegrowanych, a także odniósł się do podstawowych cech modeli. Wraz z zespołem naukowców przedstawił oparty na procesach model MPiRe (Micro-Pollutants In RaingardEns - quality model) w celu usunięcia różnorodnych mikrozanieczyszczeń z wód opadowych za pomocą biofiltrów.

Nadzór ścieków

Koncentrując badania na nadzorze opartym na ściekach podczas pandemii COVID-19, McCarthy opracował tanią i możliwą do wdrożenia jednostkę do pobierania próbek do wykrywania SARS-CoV-2 i innych epidemiologii opartych na ściekach (WBE). Współpracował z naukowcami z UoG Larrym Goodridge'em, Edem McBeanem, Heather Murphy i March Habash, którzy używali jego urządzenia do monitorowania ścieków w rezydencjach UoG oraz w Guelph Wastewater Facility (GWF). Dodatkowo prowadził monitoring środowiskowy zagrożeń mikrobiologicznych w dwóch krajach regionu Azji i Pacyfiku, w tym na Fidżi iw Indonezji.

Tanie czujniki

Wraz z zespołem naukowców zaproponował niedrogi czujnik o niskim poborze mocy do wykrywania wyładowań, który można zastosować w miejskiej sieci kanalizacyjnej w celu monitorowania danych o wysokiej rozdzielczości za pomocą wysokiej klasy rejestratorów i czujników. Opracowali nowe czujniki, rejestratory i algorytmy wykrywania anomalii AI i zastosowali je w inteligentnym układzie czujników, który może wykrywać nielegalne połączenia, które wprowadzały patogeny do australijskich zasobów wody pitnej i rekreacyjnych dróg wodnych. Korzystając z tych sieci czujników, jego zespół badawczy wykrył wielokrotne wtargnięcia ścieków do australijskich dróg wodnych.

Biofiltracja i hydrologia miejska

McCarthy przeprowadził badania nad zrównoważonym zarządzaniem wodami opadowymi, ze szczególnym uwzględnieniem biofiltracji. Prowadził badania mające na celu zwalczanie zanieczyszczeń i oczyszczanie wód opadowych w celu zapewnienia ich bezpieczeństwa zarówno w zakresie ponownego wykorzystania, jak i odprowadzania do ekosystemu i zbiorników wodnych. Według jego badań biofiltracja jest wysoce skuteczną metodą usuwania zanieczyszczeń z miejskich wód opadowych, w tym patogenów, metali ciężkich, azotu i fosforu. Ponadto podkreślono, że wybór konstrukcji ma istotny wpływ na potencjał usuwania biofiltrów. Jego badania pokazały, że biofiltry są zwykle odporne pomimo wahań warunków pracy i wskazują na zadowalające usuwanie metali do zbierania wód opadowych. Wiele swoich badań skupił również na badaniu retencji i przeżywalności E. coli w biofiltrach wód burzowych. Badając niespójne usuwanie mikroorganizmów kałowych za pomocą biofiltrów, jego badania naukowe dotyczyły potencjału przeciwbakteryjnego różnych rodzimych australijskich gatunków roślin. Stwierdzono, że rośliny mirtowate, takie jak Melaleuca fulgens i Melaleuca ericifolia , skutecznie unieszkodliwiają patogeny drobnoustrojowe i powinny być stosowane w oczyszczalniach wód burzowych, zwłaszcza w biofiltrach. Ponadto przyczynił się do rozwoju heterozłączy fotokatalitycznych, osiągając optymalną aktywność TiO2 sprzężonego z WO3 w celu wykorzystania ich doskonałej fotoaktywności do dezynfekcji wody. Prowadził badania nad wykorzystaniem biofiltrów jako skutecznych środków do usuwania patogenów do ponownego wykorzystania ścieków szarych i ustalił, że mieszanka włókna kokosowego i perlitu jest najlepszym wyborem do zastosowania w zielonych ścianach w systemach ponownego wykorzystania ścieków szarych.

Badanie przeprowadzone przez McCarthy'ego w 2020 roku dostarczyło pierwszych dowodów na to, że kontrola biofiltrów wód burzowych w czasie rzeczywistym (RTC) może zmniejszyć skutki cech operacyjnych, takich jak długie okresy suszy i duże objętości dopływu, które prowadzą do nieodpowiedniego oczyszczania drobnoustrojów kałowych.

Śledzenie źródła drobnoustrojów

Zespół McCarthy'ego skupił się na opracowaniu nowych narzędzi, które umożliwią bardziej czułe i specyficzne techniki śledzenia źródła przy użyciu metod sekwencjonowania o dużej przepustowości. W swojej pracy zaproponował wykorzystanie zestawów danych sekwencjonowania amplikonu 16s do śledzenia źródeł drobnoustrojów i był pierwszą próbą zweryfikowania tych wyników za pomocą techniki modelowania.

Ryzyko chorób przenoszonych przez wodę dla rekreacyjnych użytkowników wiktoriańskich dróg wodnych

Niektóre badania McCarthy koncentrują się na bioinwigilacji patogenów przenoszonych przez wodę i zagrożeniach dla zdrowia publicznego związanych z pływaniem na plażach, ujściach rzek i rzekach. Opracował narzędzia do modelowania i śledzenia, aby szybciej ostrzegać użytkowników (w ciągu kilku godzin zamiast 24 godzin) oraz śledzić i usuwać zanieczyszczenia. Był zaproszonym doradcą naukowym do przeglądu Polityki Ochrony Środowiska Stanu na lata 2016-2017 w zakresie zagrożeń rekreacyjnych Victorian Waters. Doprowadziło to do wydania przez wiktoriańską EPA raportu na podstawie jego badań.

Nagrody i wyróżnienia

• 2009 – Nagroda Stowarzyszenia Przemysłu Wody Deszczowej, Związek Przemysłu Wody Deszczowej
• 2009-2010 – Stypendium Winstona Churchilla, Międzynarodowe Towarzystwo Churchilla
• 2012 – Stypendium FASIC, Australijska Akademia Nauk
• 2014 – Nagroda Dziekana dla początkującej kariery naukowej, Monash University
• 2014 — Nagroda za inżynierię lądową dla badacza rozpoczynającego karierę na Uniwersytecie Monash
• 2014 - Nagroda naukowa Young Tall Poppy, Australijski Instytut Polityki i Nauki (AIPS)
• 2014 – Victoria Fellow, rząd stanu Victoria
• 2014 – Absolwenci wczesnej kariery na Wydziale Inżynierii Uniwersytetu Monash
• 2014 – Nagroda Trevithick, Institution of Civil Engineers (ICE)
• 2021 – Nagroda Dziekana dla Przedsiębiorstwa Badawczego, Monash University
• 2021 – Nagroda Dziekana za wpływ na badania, Uniwersytet Monash
• 2021 - Nagroda rektora za wpływ na badania, Uniwersytet Monash

Wybrane artykuły

• Schang, C., Crosbie, ND, Nolan, M., Poon, R., Wang, M., Jex, A., ... & McCarthy, DT (2021). Bierne pobieranie próbek SARS-CoV-2 do nadzoru ścieków. Nauka o środowisku i technologia, 55(15), 10432-10441.
• Lappan, R., Henry, R., Chown, SL, Luby, SP, Higginson, EE, Bata, L., ... & McCarthy, D. (2021). Monitorowanie różnych patogenów jelitowych w zbiornikach środowiskowych i żywicielskich za pomocą kart macierzowych TaqMan i standardowego qPCR: metodologiczne badanie porównawcze. The Lancet Planetary Health, 5(5), e297-e308.
• Li, J., Verhagen, R., Ahmed, W., Metcalfe, S., Thai, PK, Kaserzon, SL, ... & McCarthy, D. (2022). Kalibracja in situ pasywnych próbników na obecność wirusów w ściekach. Woda ACS ES&T.
• Catsamas, S., Shi, B., Deletic, B., Wang, M. i McCarthy, DT (2022). Niedrogi czujnik prędkości wody o niskim poborze mocy wykorzystujący akustyczny pomiar Dopplera. Czujniki, 22(19), 7451.
• Murni, IK, Oktaria, V., Handley, A., McCarthy, DT, Donato, CM, Nuryastuti, T., ... & Bines, JE (2022). Wykonalność nadzoru SARS-CoV-2 przy użyciu pobierania próbek ścieków i środowiska w Indonezji. PLoS One, 17(10), e0274793.
• Lim, TJ, Sargent, R., Henry, R., Fletcher, TD, Coleman, RA, McCarthy, DT i Lintern, A. (2022). Bufory nadbrzeżne: Zakłócanie transportu E. coli ze zlewni wiejskich do strumieni. Badania wody, 222, 118897.
• Fowdar, HS, Neo, TH, Ong, SL, Hu, J. i McCarthy, DT (2022). Analiza wydajności modelu zielonej infrastruktury burzowej do prognozowania przepływu i jakości wody. Dziennik Zarządzania Środowiskiem, 316, 115259.
• Galbraith, P., Henry, R. i McCarthy, DT (2022). Rośliny przeciwko patogenom: wpływ znaczących roślin produkujących środki przeciwdrobnoustrojowe na inaktywację drobnoustrojów kałowych w całym profilu glebowym biofiltrów wód opadowych. Badania wody, 118707.
• Shi, B., Catsamas, S., Deletic, B., Wang, M., Bach, PM, Lintern, A., ... & McCarthy, DT (2022). Wykrywanie nielegalnych zrzutów w kanalizacji burzowej za pomocą niedrogiej sieci czujników opartej na Arduino. Nauka o wodzie i technologia, 85 (5), 1372-1383.