Ένα επείγον για τη δημοσίευση μιας πλήρους περιγραφής του συστήματος NIST είναι ότι οι ερευνητές οραματίζονται τη χρήση αυτής της ρύθμισης UV για νέα πειράματα που υπερβαίνουν τη μελέτη του πόσιμου νερού και την απολύμανση στερεών επιφανειών και αέρα. Οι πιθανές εφαρμογές θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν καλύτερη απολύμανση με υπεριώδη ακτινοβολία στα δωμάτια των νοσοκομείων, ακόμη και μελέτες για το πώς η ηλιακή ακτινοβολία απενεργοποιεί τον κορονοϊό που ευθύνεται για τον COVID-19.
& quot; Από όσο γνωρίζω, κανείς δεν έχει αντιγράψει αυτό το έργο, τουλάχιστον όχι για βιολογική έρευνα," Είπε ο Λάρασον." Αυτός είναι ο' γι 'αυτό θέλουμε να βγάλουμε αυτό το χαρτί τώρα."
Αρκετά καλό για να πιει
Το υπεριώδες φως έχει μήκη κύματος που είναι πολύ μικρά για να το δει το ανθρώπινο μάτι. Η υπεριώδης ακτινοβολία κυμαίνεται από περίπου 100 νανόμετρα (nm) έως 400 nm, ενώ οι άνθρωποι μπορούν να δουν ένα ουράνιο τόξο χρώματος από ιώδες (περίπου 400 nm) έως κόκκινο (περίπου 750 nm).
Ένας τρόπος απολύμανσης του πόσιμου νερού είναι η ακτινοβόλησή του με υπεριώδες φως, το οποίο διασπά τους επιβλαβείς μικροοργανισμούς'? DNA και συναφή μόρια.
Κατά την αρχική μελέτη, τα περισσότερα συστήματα ακτινοβολίας νερού χρησιμοποίησαν μια λάμπα UV που εξέπεμπε το μεγαλύτερο μέρος του υπεριώδους φωτός της σε ένα μήκος κύματος, 254 nm. Για χρόνια, όμως, οι εταιρείες κοινής ωφέλειας είχαν δείξει αυξανόμενο ενδιαφέρον για έναν διαφορετικό τύπο λαμπτήρα απολύμανσης που ήταν" πολυχρωματικός," σημαίνει ότι εκπέμπει υπεριώδες φως σε πολλά διαφορετικά μήκη κύματος. Αλλά η αποτελεσματικότητα των νέων λαμπτήρων δεν ήταν καλά καθορισμένη, δήλωσε ο Karl Linden, μηχανικός περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου του Colorado Boulder (CU Boulder), ο οποίος ήταν ο κύριος ερευνητής στη μελέτη του 2012.
Το 2012, μια ομάδα μικροβιολόγων και μηχανικών περιβάλλοντος με επικεφαλής τον CU Boulder ενδιαφέρθηκε να προσθέσει στη βάση γνώσεων που είχαν οι εταιρείες παροχής νερού σχετικά με την απολύμανση με υπεριώδη ακτινοβολία. Με χρηματοδότηση από το Researchδρυμα Έρευνας Νερού, μια μη κερδοσκοπική οργάνωση, οι επιστήμονες έψαχναν να δοκιμάσουν μεθοδικά πόσο ευαίσθητα ήταν τα διάφορα μικρόβια σε διαφορετικά μήκη κύματος υπεριώδους ακτινοβολίας.
Κανονικά, η πηγή φωτός για αυτά τα πειράματα θα ήταν ένας λαμπτήρας που δημιουργεί ένα ευρύ φάσμα μηκών κύματος UV. Για να περιορίσουν τη ζώνη συχνοτήτων όσο το δυνατόν περισσότερο, οι ερευνητές' το σχέδιο ήταν να λάμψει το φως μέσω φίλτρων. Αλλά αυτό θα είχε παράγει σχετικά ευρείες ζώνες φωτός 10-nm και ανεπιθύμητες συχνότητες θα είχαν διαρρεύσει μέσω του φίλτρου, καθιστώντας δύσκολο να προσδιοριστεί ποια μήκη κύματος αδρανοποιούσαν κάθε μικροοργανισμό.
Οι μικροβιολόγοι και οι μηχανικοί ήθελαν μια καθαρότερη, πιο ελεγχόμενη πηγή για το υπεριώδες φως. Έτσι, κάλεσαν το NIST να βοηθήσει.
Η NIST ανέπτυξε, κατασκεύασε και λειτούργησε ένα σύστημα για την παροχή μιας καλά ελεγχόμενης ακτίνας UV σε κάθε δείγμα μικροοργανισμών που δοκιμάζονται. Η εγκατάσταση περιλάμβανε την τοποθέτηση του εν λόγω δείγματος-ένα πιάτο petri γεμάτο με νερό με μια συγκεκριμένη συγκέντρωση ενός από τα δείγματα-σε ένα στεγανό περίβλημα.
Αυτό που κάνει αυτό το πείραμα μοναδικό είναι ότι η NIST σχεδίασε την ακτινοβολία UV για να παραδοθεί από ένα συντονιζόμενο λέιζερ." Συντονίζεται" σημαίνει ότι μπορεί να παράγει μια δέσμη φωτός με εξαιρετικά στενό εύρος ζώνης - μικρότερο από ένα μόνο νανόμετρο - σε ένα ευρύ φάσμα μηκών κύματος, στην περίπτωση αυτή από 210 nm έως 300 nm. Το λέιζερ ήταν επίσης φορητό, επιτρέποντας στους επιστήμονες να το φέρουν στο εργαστήριο όπου εκτελούνταν οι εργασίες. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν επίσης έναν ανιχνευτή υπεριώδους ακτινοβολίας βαθμονομημένο με NIST για να μετρήσουν το φως που χτυπά το πιάτο petri πριν και μετά από κάθε μέτρηση, για να βεβαιωθούν ότι ήξεραν πραγματικά πόσο φως χτυπά κάθε δείγμα.
Υπήρχαν πολλές προκλήσεις για να λειτουργήσει το σύστημα. Οι ερευνητές μετέφεραν το υπεριώδες φως στο πιάτο petri με μια σειρά καθρεφτών. Ωστόσο, διαφορετικά μήκη κύματος υπεριώδους ακτινοβολίας απαιτούν διαφορετικά ανακλαστικά υλικά, οπότε οι ερευνητές του NIST έπρεπε να σχεδιάσουν ένα σύστημα που χρησιμοποιούσε καθρέφτες με διάφορες ανακλαστικές επικαλύψεις που θα μπορούσαν να ανταλλάσσονται μεταξύ δοκιμών. Έπρεπε επίσης να προμηθευτούν έναν διαχύτη φωτός για να πάρει τη δέσμη λέιζερ - η οποία έχει μεγαλύτερη ένταση στο κέντρο - και να την απλώσει έτσι ώστε να είναι ομοιόμορφη σε όλο το δείγμα νερού.
Το τελικό αποτέλεσμα ήταν μια σειρά γραφημάτων που έδειξαν πώς διαφορετικά μικρόβια ανταποκρίθηκαν στο υπεριώδες φως διαφορετικού μήκους κύματος - τα πρώτα δεδομένα για ορισμένα από τα μικρόβια - με μεγαλύτερη ακρίβεια από ποτέ μετρημένη στο παρελθόν. Και η ομάδα βρήκε κάποια απροσδόκητα αποτελέσματα. Για παράδειγμα, οι ιοί παρουσίασαν αυξημένη ευαισθησία καθώς τα μήκη κύματος μειώθηκαν κάτω από τα 240 nm. Αλλά για άλλα παθογόνα όπως η Giardia, η ευαισθησία στην υπεριώδη ακτινοβολία ήταν περίπου η ίδια, ακόμη και όταν τα μήκη κύματος μειώνονταν.
& quot; Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης έχουν χρησιμοποιηθεί αρκετά συχνά από εταιρείες κοινής ωφελείας, ρυθμιστικούς οργανισμούς και άλλους στον τομέα της υπεριώδους ακτινοβολίας που ασχολούνται άμεσα με την απολύμανση νερού - και επίσης αέρα," δήλωσε η CU Boulder μηχανικός περιβάλλοντος Sara Beck, πρώτη συγγραφέας σε τρία έγγραφα που δημιουργήθηκαν από αυτό το έργο του 2012." Η κατανόηση ποια μήκη κύματος φωτός αδρανοποιεί διαφορετικά παθογόνα μπορεί να κάνει τις πρακτικές απολύμανσης πιο ακριβείς και αποτελεσματικές," είπε.
I, UV Robot
Το ίδιο σύστημα που σχεδίασε η NIST για την παροχή ελεγχόμενης, στενής ζώνης υπεριώδους ακτινοβολίας σε δείγματα νερού μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για μελλοντικά πειράματα με άλλες πιθανές εφαρμογές.
Για παράδειγμα, οι ερευνητές ελπίζουν να διερευνήσουν πόσο καλά το υπεριώδες φως σκοτώνει τα μικρόβια σε στερεές επιφάνειες, όπως αυτά που βρίσκονται στα δωμάτια του νοσοκομείου, ακόμη και μικρόβια που αιωρούνται στον αέρα. Σε μια προσπάθεια μείωσης των λοιμώξεων από νοσοκομεία, ορισμένα ιατρικά κέντρα ανατινάσσουν αίθουσες με αποστειρωτική δέσμη ακτινοβολίας UV που μεταφέρουν ρομπότ.
Αλλά δεν υπάρχουν ακόμη πραγματικά πρότυπα για τη χρήση αυτών των ρομπότ, είπαν οι ερευνητές, οπότε αν και μπορούν να είναι αποτελεσματικά, είναι δύσκολο να γνωρίζουμε πόσο αποτελεσματικά είναι ή να συγκρίνουμε τα πλεονεκτήματα διαφορετικών μοντέλων.
& quot; Για συσκευές που ακτινοβολούν επιφάνειες, υπάρχουν πολλές μεταβλητές. Πώς ξέρετε ότι' δουλεύουν;" Είπε ο Λάρασον. Ένα σύστημα όπως το NIST' s θα μπορούσε να είναι χρήσιμο για την ανάπτυξη ενός τυπικού τρόπου δοκιμής διαφορετικών μοντέλων κηλίδων απολύμανσης.
Ένα άλλο πιθανό έργο θα μπορούσε να εξετάσει την επίδραση του ηλιακού φωτός στον νέο κορονοϊό, τόσο στον αέρα όσο και στις επιφάνειες, είπε ο Larason. Και οι αρχικοί συνεργάτες είπαν ότι ελπίζουν να χρησιμοποιήσουν το σύστημα λέιζερ για μελλοντικά έργα που σχετίζονται με την απολύμανση του νερού.
& quot; Η ευαισθησία μικροοργανισμών και ιών σε διαφορετικά μήκη κύματος UV εξακολουθεί να είναι πολύ σημαντική για τις τρέχουσες πρακτικές απολύμανσης νερού και αέρα," Ο Μπεκ είπε," ειδικά δεδομένης της ανάπτυξης νέων τεχνολογιών καθώς και νέων προκλήσεων απολύμανσης, όπως αυτές που σχετίζονται με τον COVID-19 και λοιμώξεις που έχουν αποκτηθεί από το νοσοκομείο, για παράδειγμα."
