S7 Low pressure ultraviolet inactivation of pathogenic enteric viruses and bacteriophages 1 Gwy-Am Shin, Karl G. Linden, and Mark D. Sobsey Abstract: To elucidate the roles of physical and chemical properties of viruses and their sensitivity to UV radiation, the kinetics and extent of inactivation of several waterborne pathogenic viruses and bacteriophages with different virion sizes and genomic composition by monochromatic, low-pressure (LP) UV was determined in phosphate buffered saline or a filtered drinking water. The inactivation rates of the small RNA viruses, poliovirus 1 and Coxsackievirus B4, by LP UV were very rapid and reached ∼4 log 10 and >5 log 10 , respectively, within a UV dose of 30 mJ/cm 2 . In contrast, the inactivation of the small RNA bacteriophage, MS2, was much slower and only 2 log 10 inactivation was achieved at a UV dose of 30 mJ/cm 2 . The inactivation of the large DNA virus, adenovirus 2, was relatively slow and only 2 log 10 inactivation was achieved with a UV dose of 60 mJ/cm 2 . In contrast, the inactivation rates of the three large DNA bacteriophages were very rapid and reached >5 log 10 with a UV dose of 10 mJ/cm 2 . Therefore, the results of this study indicate that inactivation of human enteric viruses and bacteriophages by UV irradiation is not simply predictable by the type and size of the virus or its nucleic acid genome and there is no strong correlation between virion size and genetic composition of enteric viruses and their response to LP UV irradiation. Key words: low pressure ultraviolet (LP UV), poliovirus 1, Coxsackievirus B4, bacteriophage MS2, bacteriophage PRD1, adenovirus 2, UV disinfection. Résumé : Afin d’élucider les rôles des propriétés physiques et chimiques des virus et leur sensibilité aux rayons UV, la cinétique et l’étendue de l’inactivation de plusieurs virus pathogènes et bactériophages d’origine hydrique ayant des dimensions de virions et une composition génomique différentes ont été déterminées au moyen d’un rayon UV monochromatique et à basse pression dans une eau physiologique tamponnée au phosphate ou une eau potable filtrée. Les taux d’inactivation des petits virus à ARN, du poliovirus 1 et du virus Coxsackie B4 par des UV à basse pression ont été très rapides et ont atteint respectivement ∼4 log 10 et >5 log 10 avec une dose UV de 30 mJ/cm 2 . Par contre, l’inactivation du petit bactériophage à ARN, MS2, était beaucoup plus lent et une inactivation de seulement 2 log 10 a été atteinte avec une dose UV de 30 mJ/cm 2 . L’inactivation du grand virus à ADN, adénovirus 2, a été relativement lente et une inactivation de seulement 2 log 10 a été atteinte avec une dose UV de 60 mJ/cm 2 . Cependant, les taux d’inactivation des trois grands bactériophages à ADN ont été très rapides et ont atteint >5 log 10 avec une dose UV de 10 mJ/cm 2 . Ainsi, les résultats de cette étude indiquent que l’inactivation des entérovirus et des bactériophages entériques aux humains par irradiation aux UV n’est pas facile à prédire en se basant sur le type et la dimension du virus ou de son génome d’acide nucléique et qu’il n’existe aucune forte corrélation entre la dimension du virus et la composition génétique des entérovirus et leur réaction à l’irradiation aux UV à basse pression. Mots clés : UV à basse pression, poliovirus 1, virus Coxsackie B4, bactériophage MS2, bactériophage PRD1, adénovirus 2, désinfection aux UV. [Traduit par la Rédaction] Introduction Ultraviolet (UV) irradiation has recently gained considerable attention as an alternative to conventional chemical disinfec- tants in water treatment processes. UV irradiation does not pro- duce appreciable quantities of harmful disinfection byproducts (Oppenheimer et al. 1997; Peldszus et al. 2000; Liu et al. 2002) and has been shown to be effective in inactivation of most water- borne pathogens (Sobsey 1989). Furthermore, recent research indicates UV irradiation to be capable of extensively inactivat- Received 17 November 2003. Revision accepted 26 May 2004. Published on the NRC Research Press Web site at http://jees.nrc.ca/ on 5 March 2005. G.-A. Shin 2 and M.D. Sobsey. Department of Environmental Sciences and Engineering, University of North Carolina at Chapel Hill, Chapel Hill, NC 27599-7431, USA. K.G. Linden. Department of Civil and Environmental Engineering, Duke University, Durham, NC 27708, USA. Written discussion of this article is welcomed and will be received by the Editor until 30 June 2005. 1 This article is one of a selection of papers published in this Supplement on the application of ultraviolet light to the treatment of air, water, wastewater, and other fluids. 2 Corresponding author (e-mail: gwyam@isis.unc.edu). J. Environ. Eng. Sci. 4: S7–S11 (2005) doi: 10.1139/S04-036 © 2005 NRC Canada