ضدعفونی با اشعه فرابنفش
محسن اصغری
دانشجوی دوره دکتری شیلات، مشاور گروه فنی کاسپین تجهیز (سهامی خاص)
پست الكترونيكي:M.Asghari87@gmail.com
امروزه كلرزني بيش از هر روش ديگري براي ضدعفوني آب مورد استفاده قرار ميگيرد. ولي متاسفانه كلرهالوفورم هايي نظيركلوروفورم ايجاد مي كند كه تاثير سـرطان زايــي آنها شناخته شده است. اين امر باعث گرديد كه محققان بطور جدي در صدد جايگزيني و يا محدود كردن بكارگيري اين ماده شيميايي برآيند. قابل ذكر است كه با توجه به استفاده روزافزون از آبهاي سطحي، كلر زني اين آبها كه نسبت به آبهاي زيرزميني داراي ناخالصي و آلودگي بيشتري مي باشد، موجب توليد بيشتر هالوفورم ها مي شود.
تنها روش شناخته شده امروزي كه هيچ تغييري در خواص شيميايـي و فيزيكـي آب ايجاد نـكرده و هيچگونه ماده يي به آب اضافـه نمي نمايد، ضدعفونـي با پرتو فرابنفش ميباشد. اين شيوه هيچ نوع ماده سمي در آب بجاي نمي گذارد. در حقيقت در اين شيوه، دقيقا فرايندي كه در طبيعت اتفاق مي افتد بكار گرفته مي شود. تاثيرات ضدعفوني نور خورشيد مهمترين عامل پاك نگاه دارنده محيط زيست ما مي باشد. ضـدعفــــوني مصنوعي با پرتــو UV مشابه اثر تابش نور آفتاب است با اين تفاوت كه شدت پرتوافكني يعني مقدار تابش در طول موج موثر تقويت شده و در نتيجه راندمان ضدعفوني بالا ميرود.
در سال 1877 دو محقق انگلیسی به نامهای دانز و بلونت دریافتند که تکثیر میکروارگانیسم ها زمانی که تحت تابش نورآفتاب قرار می‌گیرد متوقف می‌گردد. تحقیقات بعدی نشان داد که عامل این پدیده طیف غیر قابل رؤیت اشعه خورشید با طول موج 254 نانومتر است. در پی این کشف ، امکان طراحی و ساخت دستگاههای مولد اشعه باکتری کش میسر گردید. امروزه این نوع اشعه که باعث جلوگیری از فعالیت باکتریها می‌گردد به عنوان اشعه ماورای بنفش”UV” شناخته شده است. تحقیقات جدید در مورد تاثیر این پرتو بر روی میکروارگانیسمها منتج به ساخت سیستمهای جدید ضدعفونی برای مایعات ، هوا و همچنین سطح اجسام گردید. بدین ترتیب ، ضدعفونی بدون استفاده از مواد شیمیایی و یه به کارگیری حرارتهای بالات میسر شد و ضدعفونی در مواردی که قبلا مشکل و یا غیر ممکن بود نیز امکان پذیر گردید. امروزه ضدعفونی با اشعه ماورای بنفش ، نه فقط به عنوان یک روش با ارزش و موثر شناخته شده، بلکه در خیلی از موارد به عنوان مکمل سایر روشهای ضدعفونی بکار گرفته می‌شود.
مکانیسم ضدعفونی با اشعه ماورای بنفش
برخلاف اغلب ضدعفونی کننده‌ها، تشعشع اشعه ماورای بنفش ، میکروارگانیسمها را به وسیله اثر متقابل شیمیایی غیر فعال نمی‌کند بلکه آنها را به وسیله جذب نور توسط خودشان غیر فعال می نماید که باعث واکنش فتوشیمیایی می‌شود. اشعه مذکور ، مواد مولکولی ضروری برای عامل سلولی را تغییر می دهد. چون اشعه uv در دیواره سلول میکروارگانیسمها نفوذ می‌کند، اسیدهای نوکلئیک و دیگر مواد سلولی حیاتی به وسیله آن اثر، تحت تاثیر قرار می‌گیرند. در نتیجه ، سلولهایی که در معرض این اشعه قرار گرفته اند صدمه دیده و یا نابود می‌شوند. مدارک کافی وجود دارد که اگر انرژی uv به مقدار کافی به ارگانیسمها تابیده شود، اشعه uv می تواند آب را به اندازه‌ای که نیاز است ضدعفونی کند.
محدوده طول موج اشعه uv برای ضدعفونی
انرژی موجی اشعه uv در محدوده طول موج اشعه الکترومغناطیسی 100-400nm) ) بین اشعه ایکس و طیف نور مرئی است. منطقه بهینه برای میکروب‌کشی توسط اشعه uv در محدوده245-285 nm) ) است. ضدعفونی توسط اشعه uv، هم به وسیله لامپهای با فشار کم که حداکثر انرژی خروجی آنها در طول موج 7. 253 است و هم با لامپهای فشار متوسط که انرژی آنها در طول موج180-370nm) ) است و یا لامپ هایی که انرژی آنها در دیگر طول موج ها با شدت های زیاد نوسانی منتشر می‌شود، انجام می‌گیرد.
موارد بکارگیری روش ضدعفونی با اشعه uv
سه مورد اصلی استفاده از روش ضدعفونی با اشعه uv وجود دارد:
- ضدعفونی مایعات
- ضدعفونی فضاها
- ضدعفونی سطوح اجسام
ضدعفونی مایعات
روش ضدعفونی با اشعه uv می‌تواند برای آب آشامیدنی ، آبهای فرایندی و فاضلاب یعنی تمامی مواردی که آب بدون آلودگی یا با آلودگی تقلیل یافته مورد نظر است، استفاده شود. امروزه کلرزنی بیش از هر روش دیگری برای ضد عفونی کردن آب ، مورد استفاده قرار می‌گیرد ولی متاسفانه کلر “هالوفرم” هایی نظیر کلروفرم ایجاد می‌کند که احتمال تاثیر سرطان زایی آنها شناخته شده است. این امر باعث گردید که محققان به طور جدی در صدد جایگزینی و یا محدودکردن به کارگیری این ماده شیمیایی برآیند. تنها روش شناخته شده امروزی که هیچ تغییری در خواص شیمیایی و فیزیکی آب ایجاد نکرده و ماده ای به آب اضافه نمی‌نماید، ضدعفونی با اشعه ماورای بنفش است.
موارد کاربرد اشعه uv برای ضدعفونی مایعات
- صنایع غذایی
- آبهای فرایندی و آب آشامیدنی
- پرورش ماهی ، میگو ، دام و طیور
- فاضلابهای شهری و صنعتی
- صنایع آرایشی و بهداشتی ، شیمیایی ، دارویی و الکترونیک (آب فوق العاده تمیز)
- استخرهای شنا ، آب‌نماها و جکوزیها
- سیستمهای آب خنک کننده مدار بسته و سیستمهای تهویه مطبوع
عوامل موثر بر بازده ضدعفونی توسط اشعه uv
برخلاف بسیاری از ضدعفونی کننده ها، اشعه uv یک فرایند فیزیکی است که به زمان تماس جهت غیر فعال سازی مواد بیماری زا ، بستگی دارد. برای رسیدن به غیرفعال‌سازی ، اشعه uv باید توسط میکروارگانیسم جذب شود بنابراین هر عاملی که از رسیدن اشعه uv به میکروارگانیسمهای جلوگیری کند باعث کاهش تاثیر ضدعفونی کردن می‌شود. گزارش داده‌اند که pH روی خاصیت ضدعفونی توسط اشعه uv موثر نیست، عواملی که روی بازده ضدعفونی توسط اشعه uv موثرند عبارتند از:
فیلم های شیمیایی و مواد آلی و غیر آلی حل شده
رسوب جامدات روی سطح لامپ uv می‌تواند شدت اشعه uv را کاهش داده، در نتیجه باعث کاهش بازده ضدعفونی گردد. به علاوه فیلمهای تشکیل شده، ناشی از تاثیر مواد آلی ، منیزیم،کلسیم و رسوبات آهن هستند که گزارش شده است. آب که غلظت آهن ، سختی ، سولفید هیدروژن و مواد آلی در آن زیاد باشد بسیار مستعد تشکیل رسوب است، که به تدریج شدت کارایی اشعه uv را کاهش می‌دهد. تنوع مواد شیمیایی می‌تواند عبوردهی اشعه uv را کاهش دهد، که آنها شامل اسیدهای هیومیک ، مواد فنولیک و سولفونات لیگنین ، کروم، کبالت ، مس و نیکل هستند. همچنین عوامل رنگی مانند چای و مواد استخراج شده برگ گیاهان باعث کاهش شدت uv می‌شود.
اجتماع میکروارگانیسمها و کدورت
سطح ذرات ، محل پرورش و نگهداری باکتریها و دیگر باکتریهای بیماریزا است. لذا وجود ذرات روی بازده ضدعفونی به دلیل اینکه باکتریها را از پرتو اشعه uv محافظت و نیز نور اشعه uv را متفرق می‌کند موثر است به هر حال کدورت زیاد باعث تاثیر ، روی ضدعفونی می‌شود. همانند ذرات که باعث کدورت می‌شوند، اجتماع میکروارگانیسمها نیز می تواند روی بازده ضدعفونی موثر باشد و آن به این دلیل است که باعث می‌شود با کتریهای بیماریزا در آنها جایگزین شده، عملا در پناه قرار گیرند.
مزاياي ضد عفوني كردن آب با UV
- غير فعال سازي ميكروارگانيسم ها طي چند ثانيه از جمله باكتري ها , ويروس ها و انگل ها (مانند Cryptosporidium و Giardia (
- جايگزيني يا كاهش استفاده از تركيبات شيميايي
- عدم نياز به تانك هاي واكنش يا پمپ هاي ثانويه
- تكنولوژي موفق با هزاران بار آزمايش و تست
- هزينه هاي حمل و نگهداري پايين
- هزينه هاي عملياتي پايين
- هزينه هاي سرمايه گذاري پايين
مزایای کاربرد اشعه uv
- رفع موثر آلودگی میکروبی بدون آلودگی شیمیایی
- ضدعفونی فوری بدون نیاز به مخزن تماس
- ضدعفونی موثر میکروارگانیسمهای مقاوم در برابر کلر و اوزون
- عدم ایجاد ترکیبات جانبی مضر و بیماری‌زای شیمیایی
- عدم ایجاد طعم و بوی شیمیایی
- عدم تغییر در کیفیتفیزیکی و شیمیایی
- عدم ایجاد عوارض فوری و حساسیت
- عدم تخریب محیط زیست
مزاياي كاربرد اشعه UV در استخرهای ماهی
- رفع موثر آلودگي ميكروبي آب بدون آلودگي شيميايي
- ضدعفوني فوري آب استخرها بدون نياز به مخزن تماس
- ضدعفوني موثر ميكروارگانيسمهاي مقاوم موجود در برابر كلر و اوزون
- عدم ايجاد تركيبات جانبي مضر و بيماري زاي شيميايي در حوضچه ها
- عدم ايجاد طعم و بوي شيميايي در آب
- عدم تغيير در كيفيت فيزيكي و شيميايي آب
- عدم ايجاد عوارض فوري و حساسيت
اثرات زیست محیطی استفاده از اشعه uv
به سبب آنکه اشعه ماورای بنفش یک عامل شیمیایی نیست ، هیچ باقی مانده سمی تولید نمی‌کند اما ممکن است ترکیبات شیمیایی مخصوصی به وسیله اشعه ماورای بنفش دچار تغییر گردند. عموما تصور می‌شود که این ترکیبات به شکل بی‌ضررتری تجزیه می‌شوند، اما هنوز به پژوهشهای بیشتری در این زمینه نیاز است. در حال حاضر باید باور داشت که ضدعفونی با اشعه ماورای بنفش هیچ گونه تاثیر زیست محیطی مطلوب یا نامطلوب ندارد.
