PML' s Sensor Science Division teadlaste rühm on osa projektist, millel on otsene mõju riigi' joogivee turvalisuse parandamisele.
Hiljutised muudatused Keskkonnakaitseagentuuri' s (EPA) pinnavee puhastamise eeskirjades on muu hulgas kohustatud agressiivsemalt jälgima ja kontrollima erinevaid patogeene, sealhulgas krüptosporiidiumit. See mikroob, mis võib põhjustada raskeid haigusi või surma, on klooril põhinevate desinfitseerimistavade suhtes väga vastupidav. Ühe ohu vähendamise vahendina on EPA nõudnud vee töötlemist ultraviolettkiirgusega (UV), mis toimib ka kui&sekundaarne barjäär &. inaktiveerida (takistada paljunemist) muid võtmepatogeene nagu adenoviirus ja muud viirused, samuti baktereid ja parasiite nagu Giardia.
Vett töödeldakse torustikesse riputatud silindriliste UV-lampide abil ja valgustust jälgivad külgnevad anduriseadmed. Igal patogeenil on erinev inaktivatsioonivastus erinevatele lainepikkustele ja nüüd näib, et teatud patogeenid on kõige vastuvõtlikumad lühemate lainepikkuste suhtes kui tavaliste lampide tekitatud spektri lühimad. Keskmise rõhu (MP) UV-lampide tehnoloogia hiljutised edusammud on aga viinud suurenenud UV-valguse kiirguseni lainepikkustel alla 240 nm, mis ajendas teadlasi tegelema paljude lahendamata küsimustega.
Need küsimused hõlmavad järgmist: Millised lainepikkused või lainepikkuste kombinatsioonid (nimetatakse&"; toimespektrid &";) millistel patogeenidel on kõige tõhusamad? Kui palju kiiritamist on vaja&"4-log &" saavutamiseks; (99,99%) inaktiveerimine erinevate mikroobide jaoks? Kuidas saab uue põlvkonna UV-allikaid ja andureid usaldusväärselt kalibreerida ja valideerida igas suuruses veeseadmetes kogu Ameerikas? Ja kui täpselt esindavad healoomulised mikroobid, mida testimisrajatised kasutavad patogeeni asendusainetena, inaktivatsiooni jõudlust sihtmikroorganismides erineval lainepikkusel?
Kõiki neid ja muid küsimusi uurib mitme organisatsiooni koostööprojekt, mida juhib Karl Linden Colorado ülikoolist ja mida rahastab Veeuuringute Fond *, eesmärgiga lõpuks välja töötada juhised tulevaste süsteemide katsetamiseks MP elavhõbeda aurulampide abil. UV-allikatena.
& ". Enamik erinevate patogeenide spektraalse vastuse andmetest seati madalrõhulambi (LP) elavhõbeda aurulampidele kui UV-allikatele veetorude sees, &; ütleb Thomas Larason NIST' s Optical Radiation Groupist, kes juhib PMLi panust veeprojekti. Need lambid tekitavad suhteliselt kitsa UV-spektri, mille keskpunkt on 254 nm ja mida mõnikord nimetatakse ka' germitsiidne UV' lambid. Kuid uued EPA reeglid nõuavad suuremaid annuseid ja tähelepanu on pööratud keskmise rõhu allikatele, mis toodavad palju laiemat UV-spektrit, sealhulgas lainepikkused alla 240 nm ja pakuvad potentsiaalset energiasäästu. Kuid lühemate lainepikkuste mõju patogeenidele ei ole hästi kirjeldatud. Mõne mikroobi puhul on seni tehtud ainult üks uuring."
Need andmed viitavad sellele, et erinevate mikroobide inaktiveerimisel erinevatel lainepikkustel alla 250 nm on dramaatiline erinevus. Selle aasta alguses küsis veeprojektide uurimisrühm, kelle ülesandeks oli nende mõjude uurimine, Larasonilt, kas PML suudaks anda NIST-i kalibreeritud seadmetest erinevatele bakteritele ja viirustele täpseid UV-doose nende toimespektri määramiseks. Larason viis selle taotluse PML' s SIRCUS (Spektraalse kiirguse ja kiirguse reageerimise kalibreerimine ühtsete allikate abil) rajatisesse, kus kiiritusallikatena kasutatakse pidevalt häälestatavaid lasereid. Lühikese aja jooksul viisid SIRCUSe töötajad kaasaskantava laseri ja sellega seotud seadmed Vermonti projekti katsetamislaborisse õppetööks, mis peaksid lõppema selle aasta lõpus.
SIRCUS-seade kiirgab kiirgust 210 nm ulatuses kogu huvipakkuvas katsealas peaaegu kollimeeritud kiirena, mis lööb mikroobiproove, mida hoitakse tala väljapääsu alla asetatud Petri tassides.
& "Selles etapis"&" Larason ütleb:&"me' pakume seadmeid ja asjatundlikkust, et aidata projektil leida erinevate mikroobide jaoks lühikese lainepikkusega tegelikud doos-reageeringu omadused. Muu hulgas määrab see kindlaks, kui palju voolu te MP-lambis vajate, mis omakorda mõjutab energiakulusid. Pärast seda võime lõpuks osaleda allikate ja andurite kalibreerimis- ja valideerimisstandardite väljatöötamises vahemikus 200 kuni 300 nm. Kuid&on liiga vara öelda, kuhu see kõik viib."
American Water Works Associationil pole siiski liiga vara oma tunnustust avaldada. 2012. aasta septembri kirjas PML-i direktorile Katharine Gebbie'le kiitis ühing&pakkumist; ainulaadseid teadmisi ja tööriistu &; projekti tõi Larason koos Keith Lykke, Steven Browni, Ping-Shine Shaw ja Mike Liniga SIRCUSest. Nende töö&pakub teavet, mis on kriitiline meie arusaamiseks patogeeni inaktiveerimisest madala lainepikkusega UV-spektri&abil; see määratleb&kogu Ameerika Ühendriikide joogivee keskmise rõhu all oleva ultraviolettravi töötlemise kavandi,&"; kirjas öeldi.
Tänu NIST-i teadlaste panusele ja SIRCUS-seadmetele on koostöö määranud konkreetsete patogeenide ja nendega seotud asendusainete lainepikkuse reageerimise suurema täpsusega.
Kasutades NIST' häälestatavat UV-laserit, oleme välja töötanud kuldstandardi uuritavate mikroobide ja veepõhiste patogeenide lainepikkuse reaktsiooni mõõtmiseks UV-desinfitseerimisrakenduste jaoks kogu USA-s,&"; ütleb uurimisprojekti kaasautor Harold Wright Carollo Engineers, Inc.-st Boises, ID.&"Olen töötanud Tom Larasoni ja NISTi inimestega kahes UV-desinfitseerimisprojektis, mida sponsoreeris Veeuuringute Fond. Mõlema projektiga tõid nad lauale ultraviolettvalguse rakendamise ja mõõtmise asjatundlikkuse taseme, mis on meie tööstuses võrreldamatu."
Koostöö võib avaldada ka tagajärgi peale joogivee ohutuse küsimuse.&". See laiendab praegusi uurimisvaldkondi minimaalsete investeeringutega uutesse seadmetesse ja tööjõusse. &"; Larason ütleb.&"Kuid see on rakendatav lisaks mikrobioloogiale ka muudes tehnoloogilistes valdkondades, näiteks materjalide töötlemine (UV-kõvenemine), meditsiiniline (UV-kiirgust mõõtvad testimisseadmed) ning kiiritatud kiirguse ja annuse laiendatud kalibreerimisvõimalused."
