Skupina výskumníkov z divízie senzorov PML&# 39 je súčasťou projektu, ktorý bude mať priamy vplyv na zvýšenú bezpečnosť pitnej vody národa&# 39.
Posledné zmeny v pravidlách úpravy povrchových vôd Agentúry na ochranu životného prostredia&# 39 (EPA) nariaďujú okrem iného agresívnejšie monitorovanie a kontrolu rôznych patogénov, najmä vrátane kryptosporídia. Tento mikrób, ktorý môže spôsobiť ťažké ochorenie alebo smrť, je vysoko odolný voči dezinfekčným postupom na základe chlóru. Ako jeden z prostriedkov na zníženie hrozby požadovala EPA úpravu vody ultrafialovým (UV) žiarením, ktoré tiež slúži ako&„sekundárna bariéra GG“; na inaktiváciu (zabránenie reprodukcii) ďalších kľúčových patogénov, ako sú adenovírusy a iné vírusy, ako aj baktérií a parazitov, ako je Giardia.
Voda je upravovaná valcovými UV lampami zavesenými v potrubiach a osvetlenie je monitorované susednými senzorovými jednotkami. Každý patogén má inú inaktivačnú reakciu na rôzne vlnové dĺžky a teraz sa ukazuje, že určité patogény sú najcitlivejšie na vlnové dĺžky kratšie ako najkratšie v spektre produkovanom konvenčnými žiarovkami. Nedávny pokrok v technológii strednotlakých (MP) UV žiaroviek však viedol k zvýšenému výkonu UV svetla pri vlnových dĺžkach menších ako 240 nm, čo viedlo výskumníkov k riešeniu mnohých nevyriešených otázok.
Medzi tieto otázky patrí: Ktoré vlnové dĺžky alebo kombinácie vlnových dĺžok (nazývané&„; akčné spektrá GG“) sú najúčinnejšie na ktoré patogény? Koľko ožarovania je potrebné na dosiahnutie&"4-log GG"; (99,99%) inaktivácia pre rôzne mikróby? Ako je možné spoľahlivo kalibrovať a validovať novú generáciu zdrojov a snímačov ultrafialového žiarenia vo vodných zariadeniach všetkých veľkostí po celej Amerike? A ako presne predstavujú benígne mikróby, ktoré testovacie zariadenia používajú ako náhradné látky pre patogény, inaktivačný výkon v cieľových mikroorganizmoch pri rôznych vlnových dĺžkach?
Všetky tieto otázky a ďalšie sú predmetom skúmania projektu spolupráce viacerých organizácií, ktorý vedie Karl Linden z University of Colorado a je financovaný nadáciou Water Research Foundation * s cieľom vyvinúť pokyny na testovanie budúcich systémov pomocou ortuťových výbojok MP. ako zdroje UV.
GG "; Väčšina údajov o spektrálnej odozve pre rôzne patogény bola stanovená pre nízkotlakové (LP) ortuťové výbojky ako zdroje UV vo vodovodných potrubiach, GG"; hovorí Thomas Larason z optickej radiačnej skupiny NIST&# 39, ktorý vedie príspevok PML do vodného projektu.&„Tieto žiarovky produkujú relatívne úzke UV spektrum zamerané na 254 nm a niekedy sa označujú ako' germicídne UV' lampy. Nové pravidlá EPA však požadujú vyššie dávky a pozornosť sa presunula na zdroje stredného tlaku, ktoré produkujú oveľa širšie UV spektrum vrátane vlnových dĺžok pod 240 nm a ponúkajú potenciálne úspory energie. Účinky kratších vlnových dĺžok na patogény však neboli dobre charakterizované. Pre niektoré mikróby sa doteraz robila iba jediná štúdia."
Tieto údaje naznačujú, že existuje dramatický rozdiel v inaktivácii rôznych mikróbov pri rôznych vlnových dĺžkach menej ako 250 nm. Začiatkom tohto roka sa vodná výskumná skupina poverená štúdiom týchto účinkov spýtala Larasona, či by PML mohla poskytnúť presné dávky UV žiarenia zo zariadení kalibrovaných pomocou NIST rôznym baktériám a vírusom na stanovenie ich akčných spektier. Larason vzal túto požiadavku na zariadenie PML' s SIRCUS (Spectral Irradiance and Radiance Responsivity Calibrations using Uniform Sources), ktoré ako zdroje ožarovania využíva nepretržite nastaviteľné lasery. V krátkom čase pracovníci SIRCUS odniesli prenosný laser a súvisiace prístroje do testovacej laboratória projektu vo Vermonte, kde sa majú štúdie ukončiť koncom tohto roka.
Zariadenie SIRCUS emituje žiarenie od 210 nm v celom sledovanom experimentálnom rozsahu vo forme takmer kolimovaného lúča, ktorý naráža na mikrobiálne vzorky, ktoré sa uchovávajú v Petriho miskách umiestnených pod výstupom lúča.
GG "V tomto štádiu GG"; Larason hovorí: „GG“ poskytujeme vybavenie a odborné znalosti, ktoré pomôžu projektu nájsť skutočné charakteristiky reakcie na dávku pre rôzne mikróby pri krátkych vlnových dĺžkach. To okrem iného určí, koľko energie potrebujete v žiarovke MP, čo zase ovplyvňuje náklady na energiu. Potom by sme sa mohli zapojiť do navrhovania kalibračných a validačných štandardov pre zdroje a senzory v rozmedzí od 200 nm do 300 nm. Ale je príliš skoro povedať, kam to všetko povedie."
Nie je však príliš skoro na to, aby Americká asociácia vodných diel ocenila. V liste zo septembra 2012 riaditeľke PML Katharine Gebbie asociácia ocenila cenu&„jedinečné odborné znalosti a nástroje GG“; priniesol do projektu Larason spolu s Keithom Lykkem, Stevenom Brownom, Ping-Shine Shaw a Mikeom Linom zo SIRCUS. Ich práca" poskytuje kritické informácie pre naše pochopenie inaktivácie patogénov UV spektrom s nízkou vlnovou dĺžkou" to bude&"; definovať návrh úpravy pre strednotlakové UV ošetrenie v pitnej vode v Spojených štátoch, GG"; v liste stálo.
Vďaka príspevku výskumníkov NIST a vybavenia SIRCUS spolupráca určila s väčšou presnosťou reakciu na vlnové dĺžky konkrétnych patogénov a súvisiacich náhradných látok.
GG „Použitím laditeľného UV laseru NIST&# 39 sme vyvinuli zlatý štandard pre meranie vlnovej dĺžky odozvy testovacích mikróbov a vodných patogénov pre aplikácie UV dezinfekcie v USA, GG"; hovorí Harold Wright z Carollo Engineers, Inc. v Boise, ID, prispievateľ do výskumného projektu." Pracoval som s Tomom Larasonom a ľuďmi z NIST na dvoch projektoch UV dezinfekcie sponzorovaných Nadáciou pre výskum vody. S oboma projektmi priniesli k stolu úroveň odbornosti v oblasti aplikácie a merania ultrafialového svetla, ktorá v našom priemysle nemá obdoby."
Spolupráca môže mať tiež dôsledky nad rámec otázky bezpečnosti pitnej vody." Rozširuje súčasné výskumné oblasti s minimálnymi investíciami do nového vybavenia a pracovnej sily," Hovorí Larason.&„; Je však použiteľný aj mimo mikrobiológie na ďalšie technologické oblasti, ako je spracovanie materiálu (UV vytvrdzovanie), lekárstvo (testovacie zariadenia na meranie expozície UV žiareniu) a rozšírené kalibračné schopnosti pre ožarovanie a dávku."
