Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü'ndeki (NIST) bilim adamları, COVID-19 kısıtlamaları nedeniyle laboratuvarlarına tam erişimi beklerken, ultraviyole kullanarak içme suyunun dezenfeksiyonu üzerine yaptıkları öncü araştırmaların teknik ayrıntılarını bildirmek için bu nadir fırsatı değerlendirdiler ( UV) ışık.
2012 yılında, NIST bilim adamları ve onların işbirlikçileri, su hizmetleri şirketlerine potansiyel faydaları olan bazı temel bulgular hakkında birkaç makale yayınladılar. Ancak bu makaleler, çalışmayı mümkün kılan ışınlama kurulumunu hiçbir zaman tam olarak açıklamadı.
Şimdi, ilk kez, NIST araştırmacıları, farklı dalga boylarındaki UV ışığının sudaki farklı mikroorganizmaları ne kadar iyi etkisiz hale getirdiğini test etmek için taşınabilir bir lazere dayanan benzersiz deneyin teknik ayrıntılarını yayınlıyorlar. Çalışma bugün Bilimsel Cihazların Gözden Geçirilmesi'nde (RSI) görünmektedir.
NIST sisteminin tam bir tanımını yayınlamanın aciliyetlerinden biri, araştırmacıların bu UV kurulumunu içme suyu çalışmasının ötesine geçen ve katı yüzeylerin ve havanın dezenfeksiyonuna yönelik yeni deneyler için kullanmayı düşünmesidir. Potansiyel uygulamalar, hastane odalarının daha iyi UV dezenfeksiyonunu ve hatta güneş ışığının COVID-19'dan sorumlu koronavirüsü nasıl etkisiz hale getirdiğine dair çalışmaları içerebilir.
& quot;Bildiğim kadarıyla, hiç kimse bu çalışmayı çoğaltmadı, en azından biyolojik araştırmalar için," dedi Larason."& #39;bu yüzden bu makaleyi şimdi çıkarmak istiyoruz.&alıntı;
İçmek için yeterince iyi
Ultraviyole ışık, insan gözünün göremediği kadar kısa dalga boylarına sahiptir. UV, yaklaşık 100 nanometre (nm) ila 400 nm arasında değişirken, insanlar mordan (yaklaşık 400 nm) kırmızıya (yaklaşık 750 nm) kadar bir renk gökkuşağı görebilir.
İçme suyunu dezenfekte etmenin bir yolu, zararlı mikroorganizmaları parçalayan UV ışığıyla' DNA ve ilgili moleküller.
Orijinal çalışma sırasında, çoğu su ışınlama sistemi, UV ışığının çoğunu tek bir dalga boyunda, 254 nm'de yayan bir UV lambası kullanıyordu. Yıllardır, su hizmetleri şirketleri,&"çok renkli, &" olan farklı bir dezenfeksiyon lambası türüne artan bir ilgi göstermişti; yani birden fazla farklı dalga boyunda UV ışığı yaydı. Ancak 2012 araştırmasında baş araştırmacı olan Colorado Boulder Üniversitesi (CU Boulder) çevre mühendisi Karl Linden, yeni lambaların etkinliğinin iyi tanımlanmadığını söyledi.
2012 yılında, CU Boulder liderliğindeki bir grup mikrobiyolog ve çevre mühendisi, su hizmetleri şirketlerinin UV dezenfeksiyonu ile ilgili bilgi tabanına ekleme yapmakla ilgilendi. Kar amacı gütmeyen bir kuruluş olan Su Araştırma Vakfı'nın finansmanıyla bilim adamları, çeşitli mikropların farklı UV ışığı dalga boylarına karşı ne kadar hassas olduğunu metodik olarak test etmek istiyorlardı.
Normalde, bu deneyler için ışık kaynağı, çok çeşitli UV dalga boyları üreten bir lamba olurdu. Frekans bandını olabildiğince daraltmak için araştırmacılar' plan ışığı filtrelerden geçirmekti. Ancak bu yine de nispeten geniş, 10 nm ışık bantları üretecek ve istenmeyen frekanslar filtreden geçerek her bir mikroorganizmayı tam olarak hangi dalga boylarının etkisiz hale getirdiğini belirlemeyi zorlaştıracaktı.
Mikrobiyologlar ve mühendisler, UV ışığı için daha temiz, daha kontrol edilebilir bir kaynak istediler. Bu yüzden yardım için NIST'i çağırdılar.
NIST, test edilen her mikroorganizma örneğine iyi kontrol edilen bir UV ışını iletmek için bir sistem geliştirdi, inşa etti ve işletti. Kurulum, söz konusu numunenin - numunelerden birinin belirli bir konsantrasyonuna sahip suyla doldurulmuş bir petri kabı - ışık geçirmeyen bir muhafaza içine yerleştirilmesini içeriyordu.
Bu deneyi benzersiz kılan şey, NIST'in UV ışınını ayarlanabilir bir lazer tarafından iletilecek şekilde tasarlamasıdır."Ayarlanabilir" Bu, geniş bir dalga boyu aralığında, bu durumda 210 nm ila 300 nm arasında, son derece dar bir bant genişliğine (tek bir nanometreden daha az) sahip bir ışık demeti üretebileceği anlamına gelir. Lazer ayrıca taşınabilirdi ve bilim adamlarının onu çalışmanın yürütüldüğü laboratuvara getirmesine izin verdi. Araştırmacılar ayrıca her bir numuneye ne kadar ışığın çarptığını gerçekten bildiklerinden emin olmak için her ölçümden önce ve sonra petri kabına çarpan ışığı ölçmek için NIST ile kalibre edilmiş bir UV dedektörü kullandılar.
Sistemin çalışması için birçok zorluk vardı. Araştırmacılar UV ışığını bir dizi ayna ile petri kabına taşıdı. Bununla birlikte, farklı UV dalga boyları farklı yansıtıcı malzemeler gerektirir, bu nedenle NIST araştırmacıları, test çalışmaları arasında değiştirebilecekleri çeşitli yansıtıcı kaplamalara sahip aynalar kullanan bir sistem tasarlamak zorunda kaldılar. Ayrıca, merkezde daha yüksek bir yoğunluğa sahip olan lazer ışınını almak için bir ışık difüzörü tedarik etmeleri ve tüm su numunesi boyunca tek tip olması için yaymaları gerekiyordu.
Sonuç, farklı mikropların farklı dalga boylarındaki UV ışığına nasıl tepki verdiğini gösteren bir dizi grafik oldu - bazı mikroplar için ilk veriler - daha önce hiç olmadığı kadar hassas bir şekilde. Ve ekip bazı beklenmedik sonuçlar buldu. Örneğin, dalga boyları 240 nm'nin altına düştükçe virüsler artan hassasiyet sergiledi. Ancak Giardia gibi diğer patojenler için UV duyarlılığı, dalga boyları azaldıkça bile yaklaşık olarak aynıydı.
& quot;Bu çalışmadan elde edilen sonuçlar, su hizmetleri şirketleri, düzenleyici kurumlar ve UV alanında doğrudan su ve ayrıca hava dezenfeksiyonu üzerinde çalışan diğerleri tarafından oldukça sık kullanılmıştır," CU Boulder çevre mühendisi Sara Beck, bu 2012 çalışmasından üretilen üç makalenin ilk yazarı dedi."Işığın hangi dalga boylarının farklı patojenleri etkisiz hale getirdiğini anlamak, dezenfeksiyon uygulamalarını daha kesin ve verimli hale getirebilir," dedi.
ben, UV Robotu
NIST'in su örneklerine kontrollü, dar bir UV ışığı bandı vermek için tasarladığı sistem, diğer potansiyel uygulamalarla gelecekteki deneyler için de kullanılabilir.
Örneğin araştırmacılar, UV ışığının hastane odalarında bulunanlar gibi katı yüzeylerdeki mikropları ve hatta havada asılı kalan mikropları ne kadar iyi öldürdüğünü keşfetmeyi umuyorlar. Hastane kaynaklı enfeksiyonları azaltmak amacıyla, bazı tıp merkezleri, robotlar tarafından taşınan sterilize edici bir UV radyasyonu ışınıyla odaları patlatıyor.
Ancak araştırmacılar, bu robotların kullanımı için henüz gerçek bir standart bulunmadığını, bu nedenle etkili olabilmelerine rağmen, ne kadar etkili olduğunu bilmenin veya farklı modellerin güçlü yanlarını karşılaştırmanın zor olduğunu söyledi.
& "Yüzeyleri ışınlayan cihazlar için birçok değişken vardır. Onların'çalıştıklarını nereden biliyorsun?&alıntı; dedi Larason. NIST's gibi bir sistem, farklı dezenfeksiyon bot modellerini test etmek için standart bir yol geliştirmek için faydalı olabilir.
Larason, başka bir potansiyel projenin güneş ışığının yeni koronavirüs üzerindeki etkisini hem havada hem de yüzeylerde inceleyebileceğini söyledi. Orijinal ortak çalışanlar, lazer sistemini su dezenfeksiyonu ile ilgili gelecekteki projeler için kullanmayı umduklarını söyledi.
& quot;Mikroorganizmaların ve virüslerin farklı UV dalga boylarına duyarlılığı, mevcut su ve hava dezenfeksiyon uygulamaları için hala çok önemlidir," Beck, özellikle yeni teknolojilerin geliştirilmesi ve örneğin COVID-19 ve hastane kaynaklı enfeksiyonlar gibi yeni dezenfeksiyon zorlukları göz önüne alındığında, dedi.&alıntı;
