Á meðan beðið var eftir fullum aðgangi að rannsóknarstofum sínum vegna COVID-19 takmarkana hafa vísindamenn við National Institute of Standards and Technology (NIST) notað þetta sjaldgæfa tækifæri til að greina frá tæknilegum upplýsingum um frumkvöðlarannsóknir sem þeir gerðu varðandi sótthreinsun drykkjarvatns með útfjólubláum ( UV) ljós.
Aftur árið 2012 birtu vísindamenn NIST og samstarfsmenn þeirra nokkrar greinar um nokkrar grundvallar niðurstöður með hugsanlegum ávinningi fyrir vatnsveitufyrirtæki. En þessar greinar skýrðu aldrei að fullu geislunina sem gerði verkið mögulegt.
Nú, í fyrsta skipti, eru NIST vísindamenn að birta tæknilegar upplýsingar um einstök tilraun, sem reiddu sig á færanlegan leysir til að prófa hversu vel mismunandi bylgjulengdir UV-ljóss gerðu mismunandi örverur í vatni óvirkar. Verkið birtist í dag í Review of Scientific Instruments (RSI).
Ein brýnt er að birta fulla lýsingu á NIST kerfinu er að vísindamenn sjá fyrir sér að nota þessa útfjólubláu uppsetningu til að gera nýjar tilraunir sem eru umfram rannsókn á drykkjarvatni og til sótthreinsunar á föstu yfirborði og lofti. Hugsanleg forrit gætu falið í sér betri sótthreinsun á UV á sjúkrahúsherbergjum og jafnvel rannsóknir á því hvernig sólarljós gerir kórónaveiruna óvirka sem ber ábyrgð á COVID-19.
& quot; Eftir því sem ég best veit hefur enginn afritað þetta verk, að minnsta kosti ekki til líffræðilegra rannsókna," Larason sagði." Þess vegna' þess vegna viljum við fá þetta blað út núna."
Nógu gott til að drekka
Útfjólublátt ljós hefur of stuttar bylgjulengdir til að auga manna sjái það. UV er á bilinu frá 100 nanómetrum (nm) til 400 nm, en menn geta séð regnboga af lit frá fjólubláum (um 400 nm) til rauða (um 750 nm).
Ein leið til að sótthreinsa drykkjarvatn er að geisla það með útfjólubláu ljósi sem brýtur niður skaðlegar örverur' DNA og skyldar sameindir.
Þegar upphaflegu rannsóknin var gerð notuðu flest vatnsgeislunarkerfi UV-lampa sem sendi frá sér mest af UV-ljósi sínu í einni bylgjulengd, 254 nm. Í mörg ár höfðu vatnsveitufyrirtæki þó sýnt vaxandi áhuga á annarri gerð sótthreinsilampa sem var" marglitur," sem þýðir að það sendi frá sér UV-ljós í mörgum mismunandi bylgjulengdum. En árangur nýju lampanna var ekki vel skilgreindur, sagði Karl Linden, umhverfisverkfræðingur í Colorado Boulder háskóla (CU Boulder), sem var aðalrannsakandi við rannsóknina árið 2012.
Árið 2012 hafði hópur örverufræðinga og umhverfisfræðinga undir forystu CU Boulder áhuga á að bæta við þann þekkingargrunn sem vatnsveitufyrirtæki höfðu varðandi UV-sótthreinsun. Með fjármagni frá Water Research Foundation, samtökum sem ekki eru rekin í hagnaðarskyni, voru vísindamennirnir að leita að því að prófa á hvern hátt viðkvæmir ýmsir gerlar voru fyrir mismunandi bylgjulengd UV-ljóss.
Venjulega hefði ljósgjafinn fyrir þessar tilraunir verið lampi sem býr til mikið úrval af UV bylgjulengdum. Til að þrengja tíðnisviðið eins mikið og mögulegt er, rannsakendur' áætlun var að skína ljósið í gegnum síur. En það hefði samt framleitt tiltölulega breiða 10 nm ljósbönd og óæskileg tíðni hefði blætt í gegnum síuna, sem gerði það erfitt að ákvarða nákvæmlega hvaða bylgjulengdir voru að gera hverja örveru óvirka.
Örverulíffræðingarnir og verkfræðingarnir vildu hreinni, stýranlegri uppsprettu fyrir UV ljósið. Svo þeir kölluðu á NIST til að hjálpa.
NIST þróaði, smíðaði og stjórnaði kerfi til að skila vel stýrðum UV geisla á hvert sýnishorn örvera sem verið er að prófa. Uppsetningin fól í sér að setja sýnið sem um ræðir - petri fat fyllt með vatni með ákveðnum styrk eins sýnishornanna - í ljósþétt umgjörð.
Það sem gerir þessa tilraun einstaka er að NIST hannaði útfjólubláa geisla til að afhenda með stillanlegum leysi." Stillanlegur" þýðir að það getur framleitt ljósgeisla með afar þröngri bandbreidd - minna en einum nanómetra - yfir breitt bylgjulengd, í þessu tilfelli frá 210 nm til 300 nm. Leysirinn var einnig færanlegur og gerði vísindamönnum kleift að koma honum í rannsóknarstofuna þar sem verkið var unnið. Vísindamenn notuðu einnig NIST-kvarðaðan UV skynjara til að mæla ljósið sem berst í petrískálina fyrir og eftir hverja mælingu, til að ganga úr skugga um að þeir vissu raunverulega hversu mikið ljós var að berja hvert sýni.
Það voru miklar áskoranir um að koma kerfinu í gang. Vísindamenn ferjuðu UV-ljósið í petrískálina með röð spegla. Hins vegar þurfa mismunandi UV-bylgjulengdir mismunandi endurskinsefni, svo NIST vísindamenn þurftu að hanna kerfi sem notaði spegla með ýmsum endurskinshúðun sem þeir gætu skipt út á milli prófunarhlaupa. Þeir þurftu einnig að útvega ljósdreifara til að taka leysigeislann - sem hefur meiri styrk í miðjunni - og dreifa honum svo hann væri einsleitur yfir allt vatnssýnið.
Lokaniðurstaðan var röð myndrita sem sýndu hvernig mismunandi gerlar brugðust við útfjólubláu ljósi af mismunandi bylgjulengdum - fyrstu gögnin fyrir nokkrar af örverunum - með meiri nákvæmni en áður hefur verið mælt. Og liðið fann nokkrar óvæntar niðurstöður. Til dæmis sýndu vírusarnir aukið næmi þar sem bylgjulengd fór niður fyrir 240 nm. En fyrir aðra sýkla eins og Giardia, var UV-næmi um það sama, jafnvel þó að bylgjulengdir urðu lægri.
& quot; Niðurstöðurnar úr þessari rannsókn hafa verið notaðar nokkuð oft af vatnsveitufyrirtækjum, eftirlitsstofnunum og öðrum á UV sviðinu sem vinna beint að vatni - og einnig loftsótthreinsun," sagði CU Boulder umhverfisverkfræðingur Sara Beck, fyrsti rithöfundur á þremur greinum sem framleiddar voru úr þessu verki frá 2012." Að skilja hvaða bylgjulengdir ljóss gera óvirka sýkla óvirka geta gert sótthreinsunaraðferðir nákvæmari og skilvirkari," hún sagði.
Ég, UV vélmenni
Sama kerfi og NIST hannaði til að skila stýrðu, mjóu UV-ljósbandi í vatnssýni er einnig hægt að nota til framtíðar tilrauna með önnur möguleg forrit.
Til dæmis vonast vísindamenn til að kanna hversu vel UV-ljós drepur sýkla á föstum flötum eins og þeim sem finnast í sjúkrahúsherbergjum og jafnvel sýklum sem hanga í loftinu. Í viðleitni til að draga úr sýkingum sem fengnar hafa verið á sjúkrahúsum hafa sumar læknastöðvar verið að sprengja herbergi með dauðhreinsaðri geisla af útfjólublári geislun sem vélmenni bera með sér.
En það eru engir raunverulegir staðlar enn fyrir notkun þessara vélmenna, sögðu vísindamennirnir, svo þó að þeir geti verið árangursríkir, þá er það' það er erfitt að vita hversu árangursríkt það er, eða bera saman styrk mismunandi gerða.
& quot; Fyrir tæki sem geisla yfirborð eru margar breytur. Hvernig veistu að þeir&# 39 eru að vinna?" Larason sagði. Kerfi eins og NIST' s gæti verið gagnlegt til að þróa staðlaða leið til að prófa mismunandi gerðir af sótthreinsibotum.
Annað mögulegt verkefni gæti kannað áhrif sólarljós á skáldsöguveikina, bæði í lofti og á yfirborði, sagði Larason. Og upphaflegu samstarfsmennirnir sögðust vonast til að nota leysikerfið til framtíðarverkefna sem tengjast sótthreinsun vatns.
& quot; Næmi örvera og vírusa fyrir mismunandi útfjólubláum bylgjulengdum er enn mjög viðeigandi fyrir núverandi vatns- og loftsótthreinsunaraðferðir," Beck sagði," sérstaklega í ljósi þróunar nýrrar tækni sem og nýrra sótthreinsunaráskorana, svo sem þeir sem tengjast COVID-19 og sýkingum af völdum sjúkrahúsa, til dæmis."
