水是生命之源，是城市生存發(fā)展的前提，因此城市供水的質(zhì)量，也直接影響著城市的健康發(fā)展。隨著人口的激增、城鎮(zhèn)化的興起、工業(yè)的迅速發(fā)展，水資源緊缺的危機(jī)是眾多的國家和地區(qū)面臨的緊迫問題。飲用水安全是國家公共衛(wèi)生安全體系的重要組成部分，與人民身體健康和社會穩(wěn)定氣息相關(guān)。

紫外線是一種具有高能量的、肉眼無法識別的光波，其波長小于400nm，存在于可見光譜紫外線端的外側(cè)，因此稱為紫外線。按波長范圍分為UV-A（320nm～400nm）、UV-B（275nm～ 320nm）、UV-C（200nm～275nm）、UV-D（100nm～200nm）四個波段，其中 A、 B、 C三個波段又稱為消毒紫外線。A、B、C三個波段均具有一定的消毒作用，尤以C波段消毒效果最佳。光量子理論認(rèn)為，光是物質(zhì)運(yùn)動的一種特殊形式，是一粒粒不連接的粒子流。每一粒波長253.7nm的紫外線光子具有4.9eV 的能量。UV線對水的消毒滅菌主要是核酸（DNA）的最大吸收波長（254nm），DNA能夠吸收高能量紫外輻射，引起相鄰的堿基錯位，形成嘧啶二聚體（pyrimidine dimer）；抑制或阻礙核酸復(fù)制和蛋白表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。目前研究僅限傳統(tǒng)紫外線滅活的機(jī)理研究，而UV-LED作為一種新型的消毒工藝可能與傳統(tǒng)消毒機(jī)理之間存在或多或少的差別，因此UV-LED消毒的機(jī)理研究有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

近年來，在UV-LED消毒方面，也逐漸開展了一些研究。通過UV-LED技術(shù)研究了光通量與幾種非致病微生物之間的關(guān)系。基于UV-LED的數(shù)量和樣品間隔距離，運(yùn)用COMSOL Multiphysics創(chuàng)建最佳的UV-LED準(zhǔn)直光束，降低了整體成本。運(yùn)用優(yōu)化的UV-LED準(zhǔn)直光束和低壓汞燈準(zhǔn)直光束的裝置分別檢測了三種微生物（大腸桿菌，乙型肝炎病毒株，T7）的滅活效果，比較了UV能量密度與滅活效果的關(guān)系，UV波長分別為：UV-LED（255nm和275nm）低壓汞燈254nm。低壓汞燈滅活大腸桿菌和MS-2的效果相較于UV-LED更佳；UV-LED在波長為275nm時，T7噬菌體和大腸桿菌優(yōu)于UV-LED（275nm）時的滅活效果。時間-劑量的差異可能是由于微生物自身的修復(fù)機(jī)制造成的。另外，研究了基于GaN的UV-LED技術(shù)在水消毒過程的適用性，結(jié)果表明UV-LED是分散和移動水處理系統(tǒng)的替代技術(shù)。評估了不同水處理條件下UV-LED技術(shù)的性能特點(diǎn)，設(shè)計了在269nm和282nm波長對枯草芽孢的生物分析實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示：在動態(tài)和靜態(tài)條件下UV-LED均能有效滅活實(shí)驗(yàn)對象；動態(tài)實(shí)驗(yàn)表明滅活效果與光通量呈線形關(guān)系。研究了在波長UV-A和UV-C條件下，UV-LED滅活污水中生物指示菌（糞大腸桿菌）的滅活效果。通過簡單細(xì)菌培養(yǎng)，檢測了細(xì)菌濃度、暴露時間、pH值和波長等四項指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)波長和暴露時間與滅活效果相關(guān)性更強(qiáng)。另外，檢測了混合兩種波長（280/365和280/405nm）光后的滅菌效果，發(fā)現(xiàn)暴露60s后，沒有細(xì)菌存活。