Группа исследователей из отдела науки о датчиках PML&# 39 является частью проекта, который окажет прямое влияние на повышение безопасности питьевой воды в стране&# 39.
Недавние изменения в правилах обработки поверхностных вод Агентства по охране окружающей среды (EPA) предписывают, среди прочего, более агрессивный мониторинг и контроль над различными патогенами, в частности, включая Cryptosporidium. Этот микроб, который может вызвать серьезное заболевание или смерть, очень устойчив к методам дезинфекции на основе хлора. В качестве одного из средств уменьшения угрозы EPA призвало обрабатывать воду ультрафиолетовым (УФ) излучением, которое также служит вторичным барьером GG. для инактивации (предотвращения размножения) других ключевых патогенов, таких как аденовирус и другие вирусы, а также бактерий и паразитов, таких как лямблии.
Вода обрабатывается цилиндрическими ультрафиолетовыми лампами, подвешенными в трубах, а освещенность контролируется соседними сенсорными блоками. Каждый патоген по-разному реагирует на инактивацию на разные длины волн, и теперь выясняется, что некоторые патогены наиболее восприимчивы к длинам волн короче, чем самый короткий в спектре, производимый обычными лампами. Однако недавние достижения в технологии УФ-ламп среднего давления (MP) привели к увеличению выхода УФ-излучения на длинах волн менее 240 нм, что побудило исследователей ответить на многочисленные нерешенные вопросы.
Эти вопросы включают: Какие длины волн или комбинации длин волн (называемые" спектры действия") наиболее эффективны для каких патогенов? Сколько облучения требуется для достижения" 4-log" (99,99%) инактивация для разных микробов? Каким образом можно надежно откалибровать и проверить новое поколение источников УФ-излучения и датчиков на водохозяйственных объектах любого размера по всей Америке? И насколько точно доброкачественные микробы, используемые в качестве суррогатов патогенов в испытательных центрах, отражают эффективность инактивации целевых микроорганизмов на разных длинах волн?
Все эти и многие другие вопросы исследуются в рамках совместного проекта нескольких организаций, возглавляемого Карлом Линденом из Университета Колорадо и финансируемого Фондом исследований воды *, с целью в конечном итоге разработки руководящих принципов для тестирования будущих систем с использованием ртутных ламп MP. как источники ультрафиолетового излучения.
GG quot; Большинство данных спектрального отклика для различных патогенов было настроено для ртутных ламп низкого давления (LP) в качестве источников УФ-излучения внутри водопроводных труб," - говорит Томас Ларасон из группы оптического излучения NIST&# 39, который возглавляет вклад PML в водный проект." Эти лампы производят относительно узкий УФ-спектр с центром 254 нм, и иногда их называют' бактерицидный УФ' лампы. Но новые правила EPA требуют более высоких доз, и внимание переключилось на источники среднего давления, которые производят гораздо более широкий УФ-спектр, включая длины волн ниже 240 нм, и предлагают потенциальную экономию энергии. Но влияние более коротких волн на патогены недостаточно изучено. Для некоторых микробов до сих пор было проведено только одно исследование."
Эти данные предполагают резкое несоответствие в инактивации различных микробов на разных длинах волн менее 250 нм. Ранее в этом году исследовательская группа водного проекта, занимающаяся изучением этих эффектов, спросила Ларасона, может ли PML предоставить точные дозы УФ-излучения от устройств, откалиброванных по NIST, различным бактериям и вирусам, чтобы определить их спектры действия. Ларасон направил этот запрос в центр PML' SIRCUS (Калибровка спектральной освещенности и чувствительности к излучению с использованием однородных источников), где в качестве источников излучения используются лазеры с непрерывной перестройкой. За короткое время сотрудники SIRCUS доставили портативный лазер и сопутствующее оборудование в испытательную лабораторию проекта в Вермонте для исследований, которые должны быть завершены в конце этого года.
Оборудование SIRCUS испускает излучение с длиной волны 210 нм во всем интересующем экспериментальном диапазоне в виде почти коллимированного луча, который попадает на микробные образцы, которые хранятся в чашках Петри, расположенных ниже выхода луча.
GG quot; На данном этапе" Ларасон говорит,&«мы' предоставляем оборудование и знания, чтобы помочь проекту найти реальные характеристики доза-реакция для различных микробов на коротких волнах. Среди прочего, это определит, сколько мощности вам нужно в лампе MP, что, в свою очередь, повлияет на затраты на электроэнергию. После этого мы можем заняться разработкой стандартов калибровки и валидации для источников и датчиков в диапазоне от 200 до 300 нм. Но пока рано говорить, к чему все это приведет."
Однако еще не слишком рано, чтобы Американская ассоциация водопроводных сооружений выразила свою признательность. В сентябре 2012 года в письме директору PML Кэтрин Гебби ассоциация похвалила&«за уникальный опыт и инструменты GG». привлечен к проекту Ларасоном вместе с Китом Ликке, Стивеном Брауном, Пинг-Шайн Шоу и Майком Лином из SIRCUS. Их работа" предоставляет информацию, критически важную для нашего понимания инактивации патогенов низковолновым УФ-спектром" который" определит схему обработки для УФ-обработки среднего давления питьевой воды в Соединенных Штатах," в письме говорилось.
Благодаря вкладу исследователей NIST и оборудования SIRCUS, сотрудничество определило чувствительность конкретных патогенов и связанных с ними суррогатов к длине волны с большей точностью.
GG quot; Используя настраиваемый УФ-лазер NIST&# 39, мы разработали золотой стандарт измерения длины волны тестовых микробов и патогенов, переносимых водой, для УФ-дезинфекции в США," говорит Гарольд Райт из Carollo Engineers, Inc. в Бойсе, штат Айдахо, участник исследовательского проекта." Я работал с Томом Ларасоном и ребятами из NIST над двумя проектами УФ-дезинфекции, спонсируемыми Фондом исследований воды. В обоих проектах они продемонстрировали уровень знаний в области применения и измерения ультрафиолетового света, не имеющий аналогов в нашей отрасли."
Сотрудничество может иметь последствия не только для обеспечения безопасности питьевой воды." Расширяет текущие области исследований с минимальными инвестициями в новое оборудование и рабочую силу," - говорит Ларасон." Но он также применим не только к микробиологии, но и к другим технологическим областям, таким как обработка материалов (УФ-отверждение), медицина (испытательные устройства, измеряющие УФ-облучение), а также расширенные возможности калибровки для облучения и дозы."
