Skupina raziskovalcev iz oddelka za znanost senzorjev PML&# 39 je del projekta, ki bo neposredno vplival na izboljšano varnost pitne vode države'
Nedavne spremembe pravil o obdelavi površinske vode Agencije za varstvo okolja' s (EPA) med drugim zahtevajo bolj agresivno spremljanje in nadzor različnih patogenov, zlasti Cryptosporidium. Ta mikrob, ki lahko povzroči hudo bolezen ali smrt, je zelo odporen na dezinfekcijo na osnovi klora. Kot sredstvo za zmanjšanje nevarnosti je EPA pozval k obdelavi vode z ultravijoličnim (UV) sevanjem, ki služi tudi kot" sekundarna pregrada" za deaktiviranje (preprečevanje razmnoževanja) drugih ključnih patogenov, kot so adenovirus in drugi virusi, pa tudi bakterij in parazitov, kot je Giardia.
Vodo čistijo valjaste UV-žarnice, obešene v cevi, osvetlitev pa spremljajo sosednje senzorske enote. Vsak patogen ima drugačen odziv na inaktivacijo na različne valovne dolžine in zdaj se zdi, da so nekateri patogeni najbolj dovzetni za valovne dolžine, krajše od najkrajšega v spektru, ki ga proizvajajo običajne žarnice. Nedavni napredek v tehnologiji UV-žarnic srednjega tlaka (MP) pa je povzročil povečan izhod UV-svetlobe pri valovnih dolžinah manj kot 240 nm, kar je raziskovalce spodbudilo k obravnavi številnih nerešenih vprašanj.
Ta vprašanja vključujejo: Katere valovne dolžine ali kombinacije valovnih dolžin (imenovane GG; spektri delovanja") so najučinkovitejši pri katerih patogenih organizmih? Koliko obsevanja je potrebno za doseganje" 4-log" (99,99%) inaktivacija za različne mikrobe? Kako lahko novo generacijo UV virov in senzorjev zanesljivo umerimo in preverimo v vodnih objektih vseh velikosti po vsej Ameriki? In kako natančno benigni mikrobi, ki jih preskusne naprave uporabljajo kot nadomestke patogenov, predstavljajo inaktivacijsko učinkovitost ciljnih mikroorganizmov na različnih valovnih dolžinah?
Vsa ta vprašanja in še več preiskuje skupni projekt z več organizacijami, ki ga vodi Karl Linden z univerze v Koloradu in ga financira Fundacija za raziskave voda *, s ciljem pa sčasoma razviti smernice za testiranje prihodnjih sistemov z žarnicami z živosrebrno paro MP kot UV viri.
GG quot; Večina podatkov o spektralnem odzivu za različne patogene je bila nastavljena za nizkotlačne (LP) žarnice z živosrebrno paro kot UV vire v vodovodnih ceveh," pravi Thomas Larason iz skupine za optično sevanje NIST' s, ki vodi prispevek PML k vodnemu projektu.&"Te žarnice proizvajajo razmeroma ozek UV-spekter s središčem na 254 nm in včasih imenovan' razkuževalni UV' svetilke. Toda nova pravila EPA zahtevajo večje odmerke, pozornost pa je preusmerjena na srednjetlačne vire, ki proizvajajo veliko širši UV-spekter, vključno z valovnimi dolžinami pod 240 nm, in ponujajo potencialne prihranke energije. Toda učinki krajših valovnih dolžin na patogene niso bili dobro opisani. Za nekatere mikrobe je bila do zdaj opravljena samo ena študija."
Ti podatki kažejo, da obstaja velika razlika v inaktivaciji različnih mikrobov pri različnih valovnih dolžinah pod 250 nm. V začetku tega leta je raziskovalna skupina za vodne projekte, zadolžena za preučevanje teh učinkov, vprašala Larasona, ali lahko PML različnim bakterijam in virusom zagotovi natančne UV-doze iz naprav, umerjenih z NIST, za določitev njihovih akcijskih spektrov. Larason je to zahtevo poslal v objekt SIRCUS (Spectral Irradiance and Radiance Responsivity Calibrations With Uniform Sources) PML' s, ki kot vire sevanja uporablja neprekinjeno nastavljive laserje. Osebje SIRCUS je v kratkem času v projektni laboratorij za testiranje v Vermontu odneslo prenosni laser in pripadajoči aparat za študije, ki naj bi se končale konec tega leta.
Oprema SIRCUS oddaja sevanje od 210 nm v celotnem eksperimentalnem območju, ki nas zanima, v obliki skoraj kolimatiranega žarka, ki udari v mikrobne vzorce, ki so v petrijevkah, nameščenih pod izhodom žarka.
GG quot; Na tej stopnji" Larason pravi, GG: "Mi' zagotavljamo opremo in strokovno znanje, ki projektu pomaga najti resnične značilnosti odziva na odmerek za različne mikrobe na kratkih valovnih dolžinah. Med drugim bo to določilo, koliko energije potrebujete v MP žarnici, kar posledično vpliva na stroške energije. Po tem se bomo morda na koncu vključili v oblikovanje kalibracijskih in validacijskih standardov za vire in senzorje v območju od 200 nm do 300 nm. Toda&# 39 je prezgodaj, da bi rekel, kam vse to vodi."
Vendar ni prezgodaj, da bi Ameriško združenje za vodne tovarne izrazilo svojo hvaležnost. V pismu septembra 2012 direktorici PML Katharine Gebbie je združenje pohvalilo" edinstveno strokovno znanje in orodja" ki so ga pri projektu pripravili Larason skupaj s Keithom Lykkejem, Stevenom Brownom, Ping-Shine Shawom in Mikeom Linom iz SIRCUS-a. Njihovo delo&zagotavlja informacije, ki so ključne za naše razumevanje inaktivacije patogenov z nizko valovnimi UV spektri GG; to bo določilo GG; opredeliti načrt čiščenja za srednjetlačno čiščenje UV v pitni vodi po ZDA," je pisalo v pismu.
Zahvaljujoč prispevkom raziskovalcev NIST in opreme SIRCUS je sodelovanje z večjo natančnostjo določilo odzivnost valovnih dolžin določenih patogenov in z njimi povezanih nadomestkov.
GG quot; Z nastavljivim UV-laserjem NIST&# 39 smo razvili zlati standard za merjenje odziva valovnih dolžin testnih mikrobov in patogenov, ki se prenašajo z vodo, za UV-razkuževanje po ZDA," pravi Harold Wright iz podjetja Carollo Engineers, Inc. iz Boise, ID, sodelavec pri raziskovalnem projektu." S Tomom Larasonom in sodelavci iz NIST-a sem sodeloval pri dveh projektih UV dezinfekcije, ki jih sponzorira Fundacija za raziskave voda. Z obema projektoma sta na mizo prinesla raven strokovnosti na področju uporabe in merjenja ultravijolične svetlobe, ki je v naši panogi neprimerljiva."
Sodelovanje ima lahko tudi posledice zunaj vprašanja varnosti pitne vode." Razširi trenutna raziskovalna področja z minimalnimi naložbami v novo opremo in delovno silo," Pravi Larason." Uporablja pa se tudi zunaj mikrobiologije na drugih tehnoloških področjih, kot so obdelava materialov (UV-utrjevanje), medicina (preskusne naprave, ki merijo izpostavljenost UV-žarkom) in razširjene kalibracijske zmogljivosti za obsevanje in odmerek."
