Една спешност за публикуване на пълно описание на системата NIST е, че изследователите предвиждат използването на тази UV настройка за нови експерименти, които надхвърлят изследването на питейната вода и дезинфекцията на твърди повърхности и въздух. Потенциалните приложения биха могли да включват по-добра UV дезинфекция на болничните стаи и дори проучвания за това как слънчевата светлина инактивира коронавируса, отговорен за COVID-19.
& quot; Доколкото знам, никой не е дублирал тази работа, поне не за биологични изследвания," - каза Ларасън." Ето защо' затова искаме да извадим този документ сега."
Достатъчно добро за пиене
Ултравиолетовата светлина има дължини на вълните, които са твърде къси, за да може човешкото око да ги види. UV варира от около 100 нанометра (nm) до 400 nm, докато хората могат да видят цветна дъга от виолетова (около 400 nm) до червена (около 750 nm).
Един от начините за дезинфекция на питейната вода е облъчването й с UV светлина, която разгражда вредните микроорганизми' ДНК и сродни молекули.
По време на първоначалното изследване повечето системи за облъчване с вода използват UV лампа, която излъчва по -голямата част от нейната UV светлина при една дължина на вълната, 254 nm. Години наред обаче компаниите за водоснабдяване проявяват нарастващ интерес към различен тип лампа за дезинфекция, която е&"полихроматична"" което означава, че излъчва UV светлина с множество различни дължини на вълните. Но ефективността на новите лампи не е добре дефинирана, каза Карл Линден, инженер по околна среда от Университета на Колорадо Боулдър (CU Boulder), който беше главен изследовател в проучването от 2012 г.
През 2012 г. група микробиолози и инженери по опазване на околната среда, ръководена от CU Boulder, се интересуваха от разширяването на базата знания, които водоснабдителните дружества имаха по отношение на UV дезинфекцията. С финансиране от Фондация за изследване на водите, организация с нестопанска цел, учените се опитваха да изпробват методично колко чувствителни са различните микроби към различни дължини на вълните на UV светлината.
Обикновено източникът на светлина за тези експерименти би бил лампа, която генерира широк диапазон от дължини на UV вълните. За да стеснят максимално честотната лента, изследователите' планът беше да излъчва светлината през филтри. Но това все пак би създало сравнително широки 10-nm светлинни ленти и нежеланите честоти биха изтекли през филтъра, което затруднява определянето на точно кои дължини на вълните инактивират всеки микроорганизъм.
Микробиолозите и инженерите искаха по -чист, по -контролируем източник на UV светлина. Затова те призоваха NIST да помогне.
NIST разработи, изгради и управлява система за доставяне на добре контролиран UV лъч върху всяка проба от микроорганизми, които се тестват. Настройката включва поставяне на въпросната проба-петриева чаша, пълна с вода с определена концентрация на един от екземплярите-в непроницаема за светлина камера.
Това, което прави този експеримент уникален, е, че NIST е проектирал UV лъча да бъде доставен чрез настройваем лазер." Регулируем" означава, че може да произведе лъч светлина с изключително тясна честотна лента - по -малка от единичен нанометър - в широк диапазон от дължини на вълните, в този случай от 210 nm до 300 nm. Лазерът също беше преносим, което позволи на учените да го донесат в лабораторията, където се извършваше работата. Изследователите също са използвали NIST-калибриран UV детектор за измерване на светлината, която удря петриевата чаша преди и след всяко измерване, за да се уверят, че наистина знаят колко светлина удря всяка проба.
Имаше много предизвикателства, за да може системата да работи. Изследователите пренесоха ултравиолетовата светлина към петриевата чаша с поредица от огледала. Въпреки това, различните дължини на UV вълните изискват различни отразяващи материали, така че изследователите на NIST трябваше да проектират система, която да използва огледала с различни отразяващи покрития, които да могат да се сменят между тестовите цикли. Те също така трябваше да си набавят светлинен дифузер, който да вземе лазерния лъч - който има по -висок интензитет в центъра - и да го разпредели така, че да бъде еднакъв по цялата водна проба.
Крайният резултат беше поредица от графики, които показват как различните микроби реагират на ултравиолетова светлина с различни дължини на вълните - първите данни за някои от микробите - с по -голяма точност от всякога измерена. И екипът намери някои неочаквани резултати. Например, вирусите проявяват повишена чувствителност, тъй като дължините на вълните намаляват под 240 nm. Но за други патогени като Giardia, UV чувствителността беше приблизително същата, дори когато дължините на вълните станаха по -ниски.
& quot; Резултатите от това проучване са били използвани доста често от водоснабдителни дружества, регулаторни агенции и други в UV областта, работещи директно върху водата - а също и дезинфекция на въздуха," каза CU Boulder инженер по околната среда Сара Бек, първи автор на три статии, произведени от тази работа 2012." Разбирането кои дължини на вълната на светлината инактивират различни патогени могат да направят дезинфекционните практики по -прецизни и ефективни," тя каза.
I, UV робот
Същата система, която NIST е проектирал за доставяне на контролирана, тясна лента от UV светлина към водни проби, може да се използва и за бъдещи експерименти с други потенциални приложения.
Например изследователите се надяват да изследват колко добре UV светлината убива микробите върху твърди повърхности, като тези, открити в болничните стаи, и дори микробите, окачени във въздуха. В опит да намалят болничните инфекции, някои медицински центрове взривяват стаи със стерилизиращ лъч UV лъчение, пренасяно от роботи.
Но все още няма реални стандарти за използване на тези роботи, казаха изследователите, така че въпреки че те могат да бъдат ефективни,' е трудно да се знае колко ефективен, или да се сравнят силните страни на различните модели.
& quot; За устройства, които излъчват повърхности, има много променливи. Откъде знаете, че' работят?" - каза Ларасън. Система като NIST' може да бъде полезна за разработването на стандартен начин за тестване на различни модели ботове за дезинфекция.
Друг потенциален проект може да изследва ефекта на слънчевата светлина върху новия коронавирус, както във въздуха, така и върху повърхностите, каза Ларасън. Първоначалните сътрудници казаха, че се надяват да използват лазерната система за бъдещи проекти, свързани с дезинфекция на вода.
& "Чувствителността на микроорганизмите и вирусите към различни дължини на UV вълните все още е много релевантна за настоящите практики за дезинфекция на вода и въздух, [GG" quot; Бек каза,&"особено предвид развитието на нови технологии, както и нови предизвикателства при дезинфекцията, като например тези, свързани с COVID-19 и болнични инфекции."
