A PML' Sensor Science Division kutatócsoportja egy olyan projekt része, amely közvetlen hatással lesz a nemzet ivóvízének biztonságára.
A Környezetvédelmi Ügynökség' s (EPA) felszíni vízkezelési szabályainak legutóbbi változásai többek között a különböző kórokozók agresszívebb nyomon követését és ellenőrzését írják elő, nevezetesen a Cryptosporidiumot. Ez a mikroba, amely súlyos betegségeket vagy halált okozhat, rendkívül ellenálló a klór alapú fertőtlenítési gyakorlatokkal szemben. A fenyegetés csökkentésének egyik eszközeként az EPA a víz ultraibolya (UV) sugárzással történő kezelését szorgalmazta, amely egyben &, másodlagos gátként&is szolgál. inaktiválni (megakadályozni a reprodukciót) más kulcsfontosságú kórokozókban, mint például az adenovírus és más vírusok, valamint baktériumok és paraziták, például a Giardia.
A vizet hengeres UV csövekbe felfüggesztett lámpák kezelik, és a megvilágítást a szomszédos érzékelő egységek figyelik. Minden kórokozónak különböző inaktivációs válasza van a különböző hullámhosszakra, és most úgy tűnik, hogy bizonyos kórokozók a leginkább érzékenyek a hagyományos lámpák által előállított spektrumban rövidebb hullámhosszakra. A közepes nyomású (MP) UV-lámpa technológia legújabb fejleményei ugyanakkor megnövelt UV-fénykibocsátást eredményeztek 240 nm-nél kisebb hullámhosszakon, ami arra késztette a kutatókat, hogy számos megoldatlan kérdéssel foglalkozzanak.
Ezek a kérdések a következők: Melyik hullámhossz vagy a hullámhossz-kombináció (melyeket&-nek, cselekvési spektrumoknak&-nek nevezzük) melyik kórokozón a leghatékonyabb? Mennyi besugárzás szükséges a&"4-log &" érték eléréséhez; (99,99%) inaktiválása különböző mikrobák esetében? Hogyan lehet megbízhatóan kalibrálni és validálni az UV-források és szenzorok új generációját Amerikában, bármilyen méretű vízi létesítményekben? És mennyire pontosan képviselik a jóindulatú mikrobák, amelyeket a vizsgálati létesítmények kórokozó-helyettesítőként használnak, különböző hullámhosszúságú inaktiválási teljesítményeket a cél mikroorganizmusokban?
Mindezeket és még sok más kérdést egy több szervezetből álló együttműködési projekt vizsgálja, amelyet Karl Linden vezet a Colorado Egyetemen és a Vízkutatási Alapítvány finanszíroz. Az a cél, hogy végül iránymutatásokat dolgozzon ki a jövőbeni rendszerek tesztelésére MP higanygőzlámpákkal. mint UV források.
A különböző kórokozók spektrális válaszadatainak nagy részét alacsony nyomású (LP) higanygőz-lámpákra, mint UV-forrásokra állították be a vízvezetékekben, &; mondja Thomas Larason, a NIST' s Optical Radiation Group munkatársa, aki vezeti a PML hozzájárulását a vízprojekthez. Ezek a lámpák viszonylag keskeny UV-spektrumot eredményeznek, amelyek középpontjában 254 nm található, és néha nevezik' germicid UV' lámpák. De az új EPA-szabályok magasabb dózisokat követelnek meg, és a figyelem átkerült a közepes nyomású forrásokra, amelyek sokkal szélesebb UV-spektrumot hoznak létre, beleértve a 240 nm alatti hullámhosszakat is, és potenciális energiamegtakarítást kínálnak. De a rövidebb hullámhosszak kórokozókra gyakorolt hatásait nem jellemezték jól. Néhány mikroba esetében eddig csak egyetlen vizsgálatot végeztek."
Ezek az adatok arra utalnak, hogy drámai különbségek vannak a különféle mikrobák inaktiválásában különböző, 250 nm alatti hullámhosszakon. Ez év elején egy vízprojekt kutatócsoport, amelynek feladata ezen hatások tanulmányozása volt, megkérdezte Larasont, hogy a PML képes-e pontos UV-dózist biztosítani a NIST által kalibrált készülékektől a különféle baktériumokig és vírusokig annak hatásspektrumának meghatározásához. Larason ezt a kérést a PML' SIRCUS (Spektrális besugárzás és sugárérzékenységi kalibrálás egységes források felhasználásával) létesítményéhez továbbította, amely folyamatosan hangolható lézereket alkalmaz sugárforrásként. Rövid időn belül a SIRCUS munkatársai egy hordozható lézert és kapcsolódó készülékeket vittek a vermonti projekt tesztlaboratóriumba tanulmányok elvégzésére, amelyek a tervek szerint ez év végén zárulnak.
A SIRCUS berendezés 210 nm-es sugárzást bocsát ki az érdeklődésre számot tartó teljes kísérleti tartományban, majdnem kollimált sugár formájában, amely eltalálja a mikrobiális mintákat, amelyeket a sugár kimenete alá helyezett Petri-csészékben tartanak.
Ebben a szakaszban&Larason azt mondja: &, mi' felszerelést és szakértelmet nyújtunk, hogy a projekt megtalálhassa a különböző mikrobák rövid hullámhosszúságok valós dózis-válasz jellemzőit. Többek között ez határozza meg, hogy mekkora energiára van szüksége az MP lámpában, ami viszont befolyásolja az energiaköltségeket. Ezt követően bekapcsolódhatunk a 200 és 300 nm közötti források és érzékelők kalibrálási és validálási szabványainak kidolgozásába. De' túl korai megmondani, hová vezet ez az egész."
Az Amerikai Vízművek Szövetségének azonban még nem túl korai kifejezni elismerését. A PML igazgatójának, Katharine Gebbie-nek címzett 2012. szeptemberi levelében az egyesület dicsérte a&idézetet, az egyedülálló szakértelmet és eszközöket &; Larason hozta a projektbe Keith Lykke, Steven Brown, Ping-Shine Shaw és Mike Lin (a SIRCUS-ból) mellett. Munkájuk&idézi azokat az információkat, amelyek kritikusak ahhoz, hogy megértsük a kórokozók alacsony hullámhosszú UV-spektrummal történő inaktiválását. amely meghatározza az ivóvíz közepes nyomású UV-kezelésének kezelését az Egyesült Államokban, &; a levél azt mondta.
A NIST kutatók és a SIRCUS berendezések hozzájárulásának köszönhetően az együttműködés nagyobb pontossággal határozta meg a specifikus kórokozók és a hozzájuk kapcsolódó helyettesítők hullámhossz-érzékenységét.
& quot; A NIST' hangolható UV lézerrel kifejlesztettük az arany szabványt a tesztmikrobák és a vízben terjedő kórokozók hullámhossz-válaszának mérésére UV-fertőtlenítő alkalmazásokhoz az Egyesült Államokban,&- mondja Harold Wright, a Boise-i Carollo Engineers, Inc. munkatársa, a kutatási projekt munkatársa." Tom Larasonnal és a NIST embereivel dolgoztam együtt két, a Vízkutatási Alapítvány által támogatott UV-fertőtlenítő projekten. Mindkét projekttel olyan szintű szakértelmet hoztak le az asztalra, mint az ultraibolya fény alkalmazása és mérése, amely iparágunkban páratlan."
Az együttműködésnek az ivóvízbiztonság kérdésén túlmenően is lehetnek következményei." A jelenlegi kutatási területeket kibővíti minimális befektetéssel az új berendezésekbe és munkaerőbe," Larason azt mondja.&idézi; De a mikrobiológián túl más technológiai területeken is alkalmazható, például anyagfeldolgozás (UV-szárítás), orvosi (UV-expozíciót mérő vizsgálati eszközök), valamint kibővített kalibrációs képességek a besugárzás és a dózis tekintetében."
