Μια ομάδα ερευνητών από το PML Sensor Science Division είναι μέρος ενός έργου που θα έχει άμεση επίδραση στη βελτιωμένη ασφάλεια του πόσιμου νερού του έθνους&# 39.
Οι πρόσφατες αλλαγές στους κανόνες επεξεργασίας επιφανειακών υδάτων του Οργανισμού Προστασίας του Περιβάλλοντος&# 39 (EPA) επιβάλλουν, μεταξύ άλλων, πιο επιθετική παρακολούθηση και έλεγχο διαφόρων παθογόνων, συμπεριλαμβανομένου του Cryptosporidium. Αυτό το μικρόβιο, το οποίο μπορεί να προκαλέσει σοβαρή ασθένεια ή θάνατο, είναι ιδιαίτερα ανθεκτικό στις πρακτικές απολύμανσης με βάση το χλώριο. Ως ένα μέσο για τη μείωση της απειλής, η EPA ζήτησε την επεξεργασία νερού με υπεριώδη ακτινοβολία (UV), η οποία χρησιμεύει επίσης ως&«δευτερεύον φράγμα GG». να αδρανοποιήσει (να αποτρέψει την αναπαραγωγή) άλλων βασικών παθογόνων όπως ο αδενοϊός και άλλοι ιοί, καθώς και τα βακτήρια και τα παράσιτα όπως το Giardia.
Το νερό υποβάλλεται σε επεξεργασία με κυλινδρικούς λαμπτήρες UV που αναρτώνται σε σωλήνες και ο φωτισμός παρακολουθείται από παρακείμενες μονάδες αισθητήρων. Κάθε παθογόνο έχει διαφορετική απόκριση απενεργοποίησης σε διαφορετικά μήκη κύματος και τώρα φαίνεται ότι ορισμένα παθογόνα είναι πιο ευαίσθητα σε μήκη κύματος μικρότερα από το μικρότερο στο φάσμα που παράγεται από συμβατικούς λαμπτήρες. Οι πρόσφατες εξελίξεις στην τεχνολογία λαμπτήρα UV μέσης πίεσης (MP) οδήγησαν, ωστόσο, σε αυξημένη απόδοση υπεριώδους φωτός σε μήκη κύματος μικρότερη από 240 nm, ωθώντας τους ερευνητές να απαντήσουν σε πολλές ανεπίλυτες ερωτήσεις.
Αυτές οι ερωτήσεις περιλαμβάνουν: Ποια μήκη κύματος ή συνδυασμοί μήκους κύματος (που ονομάζονται&", φάσματα δράσης GG") είναι πιο αποτελεσματικά σε ποια παθογόνα; Πόση ακτινοβολία απαιτείται για την επίτευξη ενός&«4-log GG»; (99,99%) απενεργοποίηση για διαφορετικά μικρόβια; Πώς μπορεί μια νέα γενιά πηγών και αισθητήρων UV να βαθμονομηθεί και να επικυρωθεί αξιόπιστα σε εγκαταστάσεις νερού όλων των μεγεθών σε όλη την Αμερική; Και πώς με ακρίβεια τα καλοήθη μικρόβια, που χρησιμοποιούνται ως υποκατάστατα παθογόνων από εγκαταστάσεις δοκιμών, αντιπροσωπεύουν την απόδοση απενεργοποίησης σε μικροοργανισμούς στόχους σε διαφορετικά μήκη κύματος;
Όλες αυτές οι ερωτήσεις και πολλά άλλα βρίσκονται υπό διερεύνηση από ένα πολυ-οργανωτικό συνεργατικό έργο, με επικεφαλής τον Karl Linden στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο και χρηματοδοτούμενο από το Water Research Foundation *, με στόχο την τελικά ανάπτυξη κατευθυντήριων γραμμών για τον έλεγχο μελλοντικών συστημάτων με χρήση λαμπτήρων ατμών υδραργύρου MP ως πηγές UV.
GG «Τα περισσότερα από τα δεδομένα φασματικής απόκρισης για διαφορετικά παθογόνα δημιουργήθηκαν για λαμπτήρες ατμού υδραργύρου χαμηλής πίεσης (LP) ως πηγές UV μέσα σε σωλήνες νερού, GG». λέει ο Thomas Larason της Ομάδας Οπτικής Ακτινοβολίας NIST&# 39, ο οποίος ηγείται της συνεισφοράς PML στο έργο νερού.&»: Αυτοί οι λαμπτήρες παράγουν ένα σχετικά στενό φάσμα υπεριώδους ακτινοβολίας με κέντρο 254 nm και μερικές φορές αναφέρονται ως&# 39 · μικροβιοκτόνο UV&# 39 · λαμπτήρες. Όμως, οι νέοι κανόνες EPA απαιτούν υψηλότερες δόσεις και η προσοχή έχει στραφεί σε πηγές μέσης πίεσης, οι οποίες παράγουν ένα πολύ ευρύτερο φάσμα υπεριώδους ακτινοβολίας, συμπεριλαμβανομένων μήκους κύματος κάτω από 240 nm, και προσφέρουν πιθανή εξοικονόμηση ενέργειας. Ωστόσο, τα αποτελέσματα των μικρότερων μηκών κύματος στα παθογόνα δεν έχουν χαρακτηριστεί καλά. Για ορισμένα μικρόβια, έχει πραγματοποιηθεί μόνο μία μελέτη μέχρι τώρα."
Αυτά τα δεδομένα υποδηλώνουν ότι υπάρχει μια δραματική διαφορά στην απενεργοποίηση διαφόρων μικροβίων σε διαφορετικά μήκη κύματος κάτω των 250 nm. Νωρίτερα φέτος, μια ερευνητική ομάδα έργου νερού που ήταν επιφορτισμένη με τη μελέτη αυτών των αποτελεσμάτων ρώτησε τον Larason εάν το PML θα μπορούσε να παρέχει ακριβείς δόσεις υπεριώδους ακτινοβολίας από συσκευές βαθμονομημένες με NIST σε διάφορα βακτήρια και ιούς για να προσδιορίσει τα φάσματα δράσης τους. Ο Larason πήρε αυτό το αίτημα στη μονάδα SIRCUS του PML&(Spectral Irradiance and Radiance Responsivity Calibrations Using Uniform Sources), η οποία χρησιμοποιεί συνεχώς συντονιζόμενα λέιζερ ως πηγές ακτινοβολίας. Μέσα σε σύντομο χρονικό διάστημα, το προσωπικό του SIRCUS πήρε ένα φορητό λέιζερ και μια σχετική συσκευή στο εργαστήριο δοκιμών του έργου στο Βερμόντ για μελέτες που έχουν προγραμματιστεί να ολοκληρωθούν στα τέλη του τρέχοντος έτους.
Ο εξοπλισμός SIRCUS εκπέμπει ακτινοβολία από 210 nm σε όλο το πειραματικό εύρος ενδιαφέροντος με τη μορφή μιας σχεδόν συσσωματωμένης δέσμης που χτυπά τα μικροβιακά δείγματα, τα οποία διατηρούνται σε τρυβλία Petri τοποθετημένα κάτω από την έξοδο της δέσμης.
GG «Σε αυτό το στάδιο, GG»; Ο Larason λέει, "GG" παρέχουμε τον εξοπλισμό και την τεχνογνωσία για να βοηθήσουμε το έργο να βρει τα πραγματικά χαρακτηριστικά απόκρισης δόσης για διαφορετικά μικρόβια σε μικρά μήκη κύματος. Μεταξύ άλλων, αυτό θα καθορίσει πόση ενέργεια χρειάζεστε στη λάμπα MP, η οποία με τη σειρά της επηρεάζει το κόστος ενέργειας. Μετά από αυτό, ενδέχεται να καταλήξουμε να ασχοληθούμε με τον καθορισμό προτύπων βαθμονόμησης και επικύρωσης για πηγές και αισθητήρες στην περιοχή από 200 nm έως 300 nm. Αλλά είναι πολύ νωρίς για να πούμε πού θα οδηγήσουν όλα αυτά."
Δεν είναι, ωστόσο, πολύ νωρίς για την American Water Works Association να εκφράσει την εκτίμησή της. Σε μια επιστολή του Σεπτεμβρίου 2012 προς τη Διευθυντή PML Katharine Gebbie, η ένωση επαίνεσε το&«μοναδική τεχνογνωσία και εργαλεία GG». Έφεραν στο έργο οι Larason μαζί με τους Keith Lykke, Steven Brown, Ping-Shine Shaw και Mike Lin του SIRCUS. Η δουλειά τους&«παρέχει πληροφορίες κρίσιμες για την κατανόηση της απενεργοποίησης παθογόνων από το φάσμα UV χαμηλού μήκους κύματος GG». που θα ορίσει το&"ορισμός του σχεδιασμού επεξεργασίας για επεξεργασία UV μέσης πίεσης σε πόσιμο νερό στις Ηνωμένες Πολιτείες, GG" το γράμμα είπε.
Χάρη στη συμβολή των ερευνητών NIST και του εξοπλισμού SIRCUS, η συνεργασία έχει καθορίσει την απόκριση μήκους κύματος συγκεκριμένων παθογόνων και συναφών αναπληρωματικών με μεγαλύτερη ακρίβεια.
GG «Χρησιμοποιώντας το συντονισμένο UV λέιζερ NIST&# 39, έχουμε αναπτύξει το χρυσό πρότυπο για τη μέτρηση της απόκρισης μήκους κύματος δοκιμαστικών μικροβίων και παθογόνων για το νερό για εφαρμογές απολύμανσης UV στις ΗΠΑ, GG»; λέει ο Harold Wright της Carollo Engineers, Inc. στο Boise, ID, συνεισφέροντας στο ερευνητικό έργο.&«Έχω συνεργαστεί με τον Tom Larason και τους λαούς του NIST σε δύο έργα απολύμανσης UV που χρηματοδοτήθηκαν από το Water Research Foundation. Και με τα δύο έργα, έφεραν στο τραπέζι ένα επίπεδο εμπειρογνωμοσύνης στην εφαρμογή και τη μέτρηση του υπεριώδους φωτός που είναι ασύγκριτο στη βιομηχανία μας."
Η συνεργασία μπορεί επίσης να έχει επιπτώσεις πέρα από το ζήτημα της ασφάλειας του πόσιμου νερού.&«Επεκτείνει τους τρέχοντες ερευνητικούς τομείς με ελάχιστες επενδύσεις σε νέο εξοπλισμό και ανθρώπινο δυναμικό, GG». Ο Λάρισον λέει.&», αλλά ισχύει και πέρα από τη μικροβιολογία σε άλλους τεχνολογικούς τομείς όπως η επεξεργασία υλικών (σκλήρυνση με υπεριώδη ακτινοβολία), ιατρικές (συσκευές δοκιμών που μετρούν την έκθεση σε υπεριώδη ακτινοβολία) και διευρυμένες δυνατότητες βαθμονόμησης για ακτινοβολία και δόση."
