Radiațiile UV au trei zone cu lungime de undă: UV-A, UV-B și UV-C, iar această ultimă regiune, undele scurte UV-C, are proprietăți germicide pentru dezinfecție. O lampă cu arc de mercur de joasă presiune care seamănă cu o lampă fluorescentă produce lumina UV în intervalul de 254 manometre (nm). Un nm este o miliarda de metru (10^-9 metri). Aceste lămpi conțin mercur elementar și un gaz inert, ar fi argonul, într-un tub de transmisie UV, de obicei cuarț. În mod tradițional, majoritatea lămpilor UV cu arc de mercur au fost așa-numitele tipuri de "presiune scăzută", deoarece funcționează la o presiune parțială relativ scăzută a mercurului, presiune totală scăzută a vaporilor (aproximativ 2 mbar), temperatură externă scăzută (50-100oC) și putere scăzută. Aceste lămpi emit radiații UV aproape monocromatice la o lungime de undă de 254 nm, care se află în intervalul optim pentru absorbția energiei UV de către acizii nucleici (aproximativ 240-280 nm).
În ultimii ani, lămpile UV de presiune medie care funcționează la presiuni mult mai mari, temperaturi și niveluri de putere și emit un spectru larg de energie UV mai mare între 200 și 320 nm au devenit disponibile în comerț. Cu toate acestea, pentru dezinfecția UV a apei potabile la domiciliu la nivelul gospodăriei, lămpile și sistemele de joasă presiune sunt în întregime adecvate și chiar preferate lămpilor și sistemelor de presiune medie. Acest lucru se datorează faptului că funcționează la o putere mai mică, temperatură mai scăzută și costuri mai mici, fiind în același timp foarte eficiente în dezinfectarea apei mai mult decât suficiente pentru uzul casnic zilnic. O cerință esențială pentru dezinfecția UV cu sisteme de lămpi este o sursă de energie electrică disponibilă și fiabilă. Deși cerințele de putere ale sistemelor de dezinfecție a lămpilor UV cu mercur de joasă presiune sunt modeste, acestea sunt esențiale pentru funcționarea lămpilor pentru dezinfectarea apei. Deoarece majoritatea microorganismelor sunt afectate de radiații în jur de 260 nm, radiațiile UV se află în intervalul adecvat pentru activitatea germicidă. Există lămpi UV care produc radiații în intervalul de 185 nm care sunt eficiente asupra microorganismelor și vor reduce, de asemenea, conținutul total de carbon organic (TOC) al apei. Pentru sistemul UV tipic, aproximativ 95 la sută din radiații trec printr-un manșon de sticlă de cuarț și în apa netratată. Apa curge ca un film subțire peste lampă. Manșonul de sticlă este proiectat pentru a menține lampa la o temperatură ideală de aproximativ 104 °F.
Radiații UV (Cum funcționează)
Radiațiile UV afectează microorganismele prin modificarea ADN-ului din celule și împiedicarea reproducerii. Tratamentul UV nu elimină organismele din apă, ci doar le inactivează. Eficacitatea acestui proces este legată de timpul de expunere și intensitatea lămpii, precum și de parametrii generali de calitate a apei. Timpul de expunere este raportat ca "microwatt-secunde pe centimetru pătrat" (uwatt-sec/cm^2), iar Departamentul de Sănătate și Servicii Umane din SUA a stabilit o expunere minimă de 16.000 μwatt-sec/cm^2 pentru sistemele de dezinfecție UV. Majoritatea producătorilor furnizează o intensitate a lămpii de 30.000-50.000μwatt-sec/cm^2. În general, bacteriile coliforme, de exemplu, sunt distruse la 7.000 μwatt-sec/cm^2. Deoarece intensitatea lămpii scade în timp cu utilizarea, înlocuirea lămpii și pretratarea adecvată sunt esențiale pentru succesul dezinfecției UV. În plus, sistemele UV trebuie să fie echipate cu un dispozitiv de avertizare pentru a alerta proprietarul atunci când intensitatea lămpii scade sub intervalul germicid. Următoarele oferă timpul de iradiere necesar pentru inactivarea completă a diferitelor microorganisme sub doza de 30.000 μwatt-sec/cm^2 de UV 254 nm
Utilizate singure, radiațiile UV nu îmbunătățesc gustul, mirosul sau claritatea apei. Lumina UV este un dezinfectant foarte eficient, deși dezinfectarea poate avea loc numai în interiorul unității. Nu există nicio dezinfecție reziduală în apă pentru a inactiva bacteriile care pot supraviețui sau pot fi introduse după ce apa trece pe lângă sursa de lumină. Procentul de microorganisme distruse depinde de intensitatea luminii UV, timpul de contact, calitatea apei brute și întreținerea corespunzătoare a echipamentului. Dacă materialul se acumulează pe manșonul de sticlă sau sarcina particulelor este ridicată, intensitatea luminii și eficacitatea tratamentului sunt reduse. La doze suficient de mari, toți agenții patogeni enterici pe apă sunt inactivați de radiațiile UV. Ordinea generală a rezistenței microbiene (de la cel puțin la majoritatea) și dozele UV corespunzătoare pentru doze extinse (>99,9%) inactivarea sunt: bacterii vegetative și paraziți protozori Cryptosporidium parvum și Giardia lamblia în doze mici (1-10 mJ/cm2) și viruși enterici și spori bacterieni la doze mari (30-150 mJ/cm2). Majoritatea sistemelor de dezinfecție UV cu lămpi cu mercur de joasă presiune pot obține cu ușurință doze de radiații UV de 50-150 mJ/cm2 în apă de înaltă calitate și, prin urmare, pot dezinfecta eficient, în esență, toți agenții patogeni pe apă. Cu toate acestea, materia organică dizolvată, ar fi materia organică naturală, anumite solute anorganice, ar fi fierul, sulfiții și nitriții, și materia în suspensie (particule sau turbiditate) vor absorbi radiațiile UV sau vor proteja microbii de radiațiile UV, ducând la doze UV mai mici și la reducerea dezinfecției microbiene. O altă preocupare cu privire la dezinfectarea microbilor cu doze mai mici de radiații UV este capacitatea bacteriilor și a altor microbi celulari de a repara daunele induse de UV și de a restabili infecțiozitatea, un fenomen cunoscut sub numele de reactivare.
UV inactivează microbii în principal prin modificarea chimică a acizilor nucleici. Cu toate acestea, leziunile chimice induse de UV pot fi reparate prin mecanisme enzimatice celulare, dintre care unele sunt independente de lumină (reparare întunecată), iar altele necesită lumină vizibilă (fotoreparat sau fotoreactivare). Prin urmare, obținerea unei dezinfecții UV optime a apei necesită furnizarea unei doze UV suficiente pentru a induce niveluri mai mari de deteriorare a acidului nucleic și, prin urmare, pentru a depăși sau copleși mecanismele de reparare a ADN-ului.
