กลุ่มนักวิจัยจากกองวิทยาศาสตร์เซ็นเซอร์ของ PML เป็นส่วนหนึ่งของโครงการที่จะมีผลโดยตรงต่อความปลอดภัยที่ดีขึ้นของน้ําดื่มของประเทศ
การเปลี่ยนแปลงล่าสุดในกฎการบําบัดน้ําผิวดินของหน่วยงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อม (EPA) บังคับเหนือสิ่งอื่นใดการตรวจสอบและควบคุมเชื้อโรคต่างๆที่ก้าวร้าวมากขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งรวมถึง Cryptosporidium จุลินทรีย์ที่อาจทําให้เกิดการเจ็บป่วยหรือเสียชีวิตอย่างรุนแรงมีความทนทานต่อการฆ่าเชื้อคลอรีน ในฐานะที่เป็นวิธีหนึ่งในการลดภัยคุกคาม EPA ได้เรียกร้องให้รักษาน้ําด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) ซึ่งทําหน้าที่เป็น "อุปสรรครอง" เพื่อยับยั้ง (ป้องกันการสืบพันธุ์) เชื้อโรคสําคัญอื่น ๆ เช่น adenovirus และไวรัสอื่น ๆ รวมถึงแบคทีเรียและปรสิตเช่น Giardia
น้ําได้รับการรักษาโดยหลอด UV ทรงกระบอกที่แขวนอยู่ในท่อและไฟส่องสว่างจะถูกตรวจสอบโดยหน่วยเซ็นเซอร์ที่อยู่ติดกัน เชื้อโรคแต่ละตัวมีการตอบสนองต่อความยาวคลื่นที่แตกต่างกันและตอนนี้ปรากฏว่าเชื้อโรคบางชนิดมีความอ่อนไหวต่อความยาวคลื่นสั้นกว่าที่สั้นที่สุดในสเปกตรัมที่ผลิตโดยหลอดไฟทั่วไป ความก้าวหน้าล่าสุดในเทคโนโลยีหลอด UV แรงดันปานกลาง (MP) ได้นําไปสู่การเพิ่มผลผลิตแสง UV ที่ความยาวคลื่นน้อยกว่า 240 นาโนเมตรทําให้นักวิจัยสามารถตอบคําถามที่ยังไม่ได้แก้ไขจํานวนมาก
คําถามเหล่านั้นรวมถึง: ความยาวคลื่นหรือการรวมกันของความยาวคลื่น (เรียกว่า "สเปกตรัมการกระทํา") มีประสิทธิภาพมากที่สุดกับเชื้อโรคใด? ต้องฉายรังสีเท่าไหร่เพื่อให้ได้ "4 บันทึก" (99.99%) การยกเลิกการเรียกใช้สําหรับจุลินทรีย์ที่แตกต่างกัน? แหล่ง UV และเซ็นเซอร์รุ่นใหม่สามารถสอบเทียบและตรวจสอบได้อย่างน่าเชื่อถือในแหล่งน้ําทุกขนาดทั่วอเมริกาได้อย่างไร และจุลินทรีย์ที่ไม่เป็นพิษเป็นภัยใช้เป็นตัวแทนเชื้อโรคโดยการทดสอบสิ่งอํานวยความสะดวกแสดงถึงประสิทธิภาพการยับยั้งในจุลินทรีย์เป้าหมายที่ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันอย่างไร?
คําถามเหล่านั้นทั้งหมดและอื่น ๆ อยู่ภายใต้การตรวจสอบโดยโครงการความร่วมมือหลายองค์กรนําโดย Karl Linden ที่มหาวิทยาลัยโคโลราโดและได้รับเงินทุนจากมูลนิธิวิจัยน้ํา * โดยมีเป้าหมายในการพัฒนาแนวทางสําหรับการทดสอบระบบในอนาคตโดยใช้หลอดไอปรอท MP เป็นแหล่ง UV
"ข้อมูลการตอบสนองทางสเปกตรัมส่วนใหญ่สําหรับเชื้อโรคต่าง ๆ ถูกตั้งค่าสําหรับหลอดไอปรอทแรงดันต่ํา (LP) เป็นแหล่ง UV ภายในท่อน้ํา" Thomas Larason ของกลุ่มรังสีออพติคอลของ NIST ซึ่งเป็นผู้นําโครงการ PML ให้กับโครงการน้ํา "หลอดไฟเหล่านั้นผลิตสเปกตรัม UV ที่ค่อนข้างแคบโดยมีขนาด 254 นาโนเมตรและบางครั้งเรียกว่าหลอดไฟ 'UV ฆ่าเชื้อโรค' แต่กฎ EPA ใหม่เรียกร้องให้มีปริมาณที่สูงขึ้นและความสนใจได้เปลี่ยนไปเป็นแหล่งความดันปานกลางซึ่งผลิตสเปกตรัม UV ที่กว้างขึ้นมากรวมถึงความยาวคลื่นต่ํากว่า 240 นาโนเมตรและประหยัดพลังงานที่อาจเกิดขึ้น แต่ผลกระทบของความยาวคลื่นที่สั้นกว่าต่อเชื้อโรคนั้นไม่ได้มีลักษณะที่ดี สําหรับจุลินทรีย์บางอย่างมีการศึกษาเพียงครั้งเดียวจนถึงตอนนี้"
ข้อมูลเหล่านั้นชี้ให้เห็นว่ามีความแตกต่างอย่างมากในการยกเลิกการใช้งานของจุลินทรีย์ต่าง ๆ ที่ความยาวคลื่นย่อย 250 นาโนเมตรที่แตกต่างกัน เมื่อต้นปีที่ผ่านมากลุ่มวิจัยโครงการน้ําที่เรียกเก็บจากการศึกษาผลกระทบเหล่านั้นถาม Larason ว่า PML สามารถให้ปริมาณรังสียูวีที่แม่นยําจากอุปกรณ์ที่สอบเทียบ NIST ไปยังแบคทีเรียและไวรัสต่าง ๆ เพื่อตรวจสอบสเปกตรัมการกระทําของพวกเขาหรือไม่ Larason ได้นําคําขอดังกล่าวไปยังโรงงาน SIRCUS (Spectral Irradiance and Radiance Responsivity Calibrations Using Uniform Sources) ของ PML ซึ่งใช้เลเซอร์ไม่ได้เป็นแหล่งฉายรังสีอย่างต่อเนื่อง ภายในเวลาอันสั้นเจ้าหน้าที่ SIRCUS ได้นําเลเซอร์แบบพกพาและอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องไปยังห้องปฏิบัติการทดสอบโครงการในเวอร์มอนต์เพื่อการศึกษาที่มีกําหนดสรุปเมื่อปลายปีนี้
อุปกรณ์ SIRCUS ปล่อยรังสีจาก 210 นาโนเมตรตลอดช่วงการทดลองที่น่าสนใจในรูปแบบของลําแสงที่เกือบชนกันซึ่งตีตัวอย่างจุลินทรีย์ซึ่งเก็บไว้ในจาน Petri วางไว้ด้านล่างทางออกลําแสง
"ในขั้นตอนนี้" Larason กล่าวว่า "เรากําลังจัดหาอุปกรณ์และความเชี่ยวชาญเพื่อช่วยให้โครงการค้นหาลักษณะการตอบสนองปริมาณที่แท้จริงสําหรับจุลินทรีย์ที่แตกต่างกันที่ความยาวคลื่นสั้น เหนือสิ่งอื่นใดที่จะกําหนดจํานวนพลังงานที่คุณต้องการในหลอดไฟ MP ซึ่งจะมีผลต่อต้นทุนพลังงาน หลังจากนั้นเราอาจมีส่วนร่วมในการคิดค้นมาตรฐานการสอบเทียบและการตรวจสอบสําหรับแหล่งที่มาและเซ็นเซอร์ในช่วง 200 นาโนเมตรถึง 300 นาโนเมตร แต่มันเร็วเกินไปที่จะบอกว่าทั้งหมดนี้จะนําไปสู่ที่ใด"
อย่างไรก็ตามไม่ใช่เร็วเกินไปที่สมาคมการงานน้ําอเมริกันจะแสดงความชื่นชม ในจดหมายฉบับเดือนกันยายน 2012 ถึงผู้อํานวยการ PML Katharine Gebbie สมาคมยกย่อง "ความเชี่ยวชาญและเครื่องมือที่เป็นเอกลักษณ์" ที่ Larason นํามาให้กับโครงการพร้อมกับ Keith Lykke, Steven Brown, Ping-Shine Shaw และ Mike Lin แห่ง SIRCUS งานของพวกเขา "กําลังให้ข้อมูลที่สําคัญต่อความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการยับยั้งเชื้อโรคโดยสเปกตรัม UV ความยาวคลื่นต่ํา" ที่จะ "กําหนดการออกแบบการรักษาสําหรับการรักษารังสียูวีแรงดันปานกลางในน้ําดื่มทั่วสหรัฐอเมริกา"
ด้วยการมีส่วนร่วมของนักวิจัย NIST และอุปกรณ์ SIRCUS ความร่วมมือได้กําหนดความยืดหยุ่นความยาวคลื่นของเชื้อโรคเฉพาะและตัวแทนที่เกี่ยวข้องด้วยความแม่นยํามากขึ้น
"การใช้เลเซอร์ UV ของ NIST ไม่สามารถพัฒนามาตรฐานทองคําในการวัดการตอบสนองความยาวคลื่นของจุลินทรีย์ทดสอบและเชื้อโรคในน้ําสําหรับการใช้งานฆ่าเชื้อ UV ทั่วสหรัฐอเมริกา" Harold Wright ของ Carollo Engineers, Inc. ใน Boise, ID ซึ่งเป็นผู้สนับสนุนโครงการวิจัยกล่าว "ฉันได้ทํางานร่วมกับ Tom Larason และผู้คนจาก NIST ในโครงการฆ่าเชื้อโรค UV สองโครงการที่ได้รับการสนับสนุนจากมูลนิธิวิจัยน้ํา ด้วยทั้งสองโครงการพวกเขานําความเชี่ยวชาญในระดับหนึ่งในการประยุกต์ใช้และการวัดแสงอัลตราไวโอเลตที่ไม่มีใครเทียบได้ในอุตสาหกรรมของเรา"
ความร่วมมือนี้อาจมีผลกระทบนอกเหนือจากปัญหาความปลอดภัยของน้ําดื่ม "มันขยายพื้นที่การวิจัยในปัจจุบันด้วยการลงทุนน้อยที่สุดในอุปกรณ์และกําลังคนใหม่" Larason "แต่ยังสามารถใช้ได้นอกเหนือจากจุลชีววิทยาไปยังพื้นที่เทคโนโลยีอื่น ๆ เช่นการประมวลผลวัสดุ (การบ่มด้วยแสงยูวี) การแพทย์ (อุปกรณ์ทดสอบที่วัดการสัมผัสรังสียูวี) และความสามารถในการสอบเทียบที่ขยายสําหรับการฉายรังสีและปริมาณ"
