گند زدایی از آب به روش SODIS

ضد عفونی آب توسط خورشید (SODIS) یک فناوری ساده تصفیه آب است که می تواند در سطح خانگی استفاده شود. به عنوان یک روش تصفیه آب نقطه استفاده، SODIS کیفیت میکروبیولوژیکی آب آشامیدنی را با تابش خورشیدی با هزینه سرمایه گذاری و نگهداری تقریباً صفر بهبود می بخشد. امروزه SODIS یکی از فناوری‌های تصفیه آب خانگی توصیه شده توسط سازمان بهداشت جهانی (WHO) است.

بطری های PET (پلی اتیلن ترفتالات) یا کیسه های پلاستیکی با حجم ۱ تا ۲ لیتر با آب با کدورت کم پر می شوند و بسته به شرایط آب و هوایی منطقه برای مدت معینی در معرض نور خورشید قرار می گیرند. مرکز مرجع SODIS توصیه می کند که ۶ ساعت در آسمان ابری تا ۵۰ درصد کافی است، در حالی که برای ۱۰۰ درصد آسمان ابری به ۲ روز نوردهی نیاز است.اگر بطری های پلاستیکی بر روی سطوح منعکس کننده نور خورشید مانند ورق های آلومینیومی یا آهن راه راه قرار گیرند، می توان کارایی تصفیه را بهبود بخشید. در دوره های بارندگی مداوم، SODIS عملکرد مطلوبی ندارد و برداشت آب باران در این ایام توصیه می شود.

هنگامی که آب آلوده میکروبی در بطری های شفاف PET در معرض نور خورشید قرار می گیرد، باکتری ها، ویروس ها و برخی انگل ها توسط اشعه UV-A خورشیدی غیرفعال می شوند. ۱ تا ۲ لیتر آب در بطری های تمیز پر می شود و در صورت روشن بودن آسمان حداقل به مدت ۶ ساعت در معرض نور خورشید قرار می گیرد. اشعه UV-A به شدت توسط ابرها کاهش می یابد. علاوه بر این، کدورت یا عمق آب از پاتوژن ها در برابر اشعه UV-A محافظت می کند. از این رو این فرآیند به شدت به آب و هوای محلی بستگی دارد و تنها حجم های کم با کدورت نسبتاً کم را می توان در یک زمان درمان کرد. با این حال، آلودگی های شیمیایی (مانند آرسنیک، فلوراید، بقایای کشاورزی) را نمی توان با خورشید حذف کرد.

فرآیند SODIS
نور UV-B (280 تا ۳۲۰ نانومتر) می تواند مستقیماً توسط DNA جذب شود که منجر به آسیب می شود، اما تنها ۱٪ از نور طبیعی خورشیدی از این نوع است. از این رو، نور خورشید مورد استفاده در فرآیند SODIS عمدتاً از نور UV-A (320 تا ۴۰۰ نانومتر) تشکیل شده است که ۶٪ از کل نور خورشید را تشکیل می دهد. این نور می تواند توسط مولکول هایی که به طور طبیعی در آب وجود دارند جذب شود. هنگامی که این مولکول‌ها (به نام حساس‌کننده نور) انرژی را جذب کردند، می‌توانند آن را به اکسیژن آب اطراف منتقل کنند و منجر به تشکیل گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) شوند. ROS شامل رادیکال های آزاد مانند آنیون سوپراکسید و همچنین غیر رادیکال هایی مانند پراکسید هیدروژن است. ROS به پروتئین های غشاء آسیب می رساند، استرس اکسیداتیو سلول را افزایش می دهد و روند پیری آنها را تسریع می بخشد (BOSSHARD، ۲۰۰۹). اما ROS همچنین می‌تواند منجر به آسیب‌های DNA مانند شکستگی تک رشته‌ای و تغییرات پایه هسته‌ای شود که ممکن است کشنده و جهش‌زا باشد. به این نوع از غیرفعال شدن پاتوژن استرس نور اکسیداتیو می گویند. عکس- زیرا نور است که ROS تولید می کند و استرس اکسیداتیو، زیرا این گونه های اکسیژن فعال (ROS) منجر به استرس می شوند.

هنگامی که دمای آب به بیش از ۴۵ درجه سانتیگراد می رسد، یک اثر هم افزایی تابش UV-A (غیرفعال سازی نوری) و نور مادون قرمز (غیرفعال سازی حرارتی) مشاهده می شود. در افزایش دمای آب، زمان قرار گرفتن در معرض مورد نیاز برای ضد عفونی کردن آب کاهش می یابد. اما در شرایط آب و هوایی ابری، نور مادون قرمز خورشیدی کاهش می یابد و بطری ها باید به مدت ۲ روز در معرض قرار بگیرند تا تضمین شود که دوز تابش دریافتی برای ضد عفونی کردن آب کافی است.

بر خلاف نور مادون قرمز (گرما)، تابش UV-A فقط اندکی توسط ابرها کاهش می یابد. اما کدورت آب میزان اشعه ماوراء بنفش را که در آب نفوذ می کند کاهش می دهد. بنابراین، ظروف مورد استفاده برای SODIS باید نسبتاً مسطح باشند (یعنی از عمق ۱۰ سانتی متر تجاوز نکنند). کدورت آب را به راحتی می توان تعیین کرد: بطری کامل را روی تیتر روزنامه قرار دهید (حروف باید حدود ۱٫۵ سانتی متر اندازه داشته باشند) و از بالا به پایین به داخل بطری نگاه کنید. اگر بتوانید حروف را در آب بخوانید، کدورت آب کمتر از ۳۰ NTU است. در غیر این صورت، ابتدا آب باید فیلتر شود تا SODIS کار کند.

ظروف مناسب
ظروف مناسب برای SODIS بطری های PET یا شیشه ای هستند. شیشه پنجره معمولی در برابر نور UV تقریباً مات است و نمی توان از آن برای ساخت ظروف SODIS استفاده کرد. استفاده از بطری های PVC توصیه نمی شود. معمولاً روی بطری مشخص می شود که PET یا PVC است، اما برچسب ها از کشوری به کشور دیگر متفاوت است. بطری های PET و PVC معمولاً بر این اساس علامت گذاری می شوند. با این حال، برچسب ها می توانند از کشوری به کشور دیگر متفاوت باشند. اگر بطری ها علامت گذاری نشده باشند، تنها با آتش زدن بطری ها می توانید تفاوت بین آنها را تشخیص دهید. PET وقتی در شعله نگه داشته می شود به سرعت و به راحتی می سوزد. وقتی از روی شعله خارج می‌شود، آتش به آرامی خاموش می‌شود یا ممکن است به شعله ادامه دهد. دود بوی شیرین می دهد. پی وی سی به راحتی نمی سوزد. وقتی مواد در شعله نباشد اصلا نمی سوزد. دود پی وی سی بوی تند می دهد. بطری های پت که به شدت خراشیده یا قدیمی هستند باید مرتباً تعویض شوند زیرا خراش باعث کدر شدن آنها می شود.

قابلیت کاربرد
SODIS جایگزینی برای دسترسی به آب آشامیدنی سالم نیست، زیرا برای رسیدن به اهداف توسعه هزاره مورد نیاز است، بلکه روشی ساده و بسیار کم هزینه برای بهبود کیفیت میکروبی آب آشامیدنی در سطوح خانوار است. با استفاده از این روش نمی توان حجم های زیادی را تهیه کرد.
SODIS را می توان هم در مناطق روستایی و هم در محله های فقیر نشین شهری استفاده کرد، اما بطری های PET عموماً در مناطق شهری بیشتر در دسترس هستند.
SODIS نمی تواند آبی که از نظر شیمیایی آلوده است (مانند آرسنیک، فلوراید یا آلاینده های آلی صنعتی و کشاورزی) را تصفیه کند. SODIS به عنوان یک تصفیه ثانویه آبی که از یک منبع بهبودیافته (مثلاً آب چاه)، که استانداردهای کیفیت میکروبی را برآورده نمی کند، به خوبی سازگار است.
از آنجایی که SODIS به آب و هوای دائمی آفتابی و تابش خورشیدی نیاز دارد، برای مناطقی در عرض های جغرافیایی ۱۵ درجه شمالی و ۳۵ درجه شمالی / جنوبی مناسب است. از آنجایی که SODIS بسیار کم هزینه است، برای جمعیتی با درآمد کمی مناسب است. با این حال نباید به عنوان روشی برای فقرا فروخته شود زیرا این می تواند جذابیت SODIS را کاهش دهد زیرا مردم دوست ندارند برچسب “فقیر” به آنها زده شود.
توزیع رایگان بطری های PET منجر به یک برنامه پایدار نخواهد شد. به نظر می رسد تبلیغات یکپارچه همراه با سایر روش های تصفیه آب آشامیدنی در سطح خانگی (مانند کلرزنی، فیلتراسیون) برای دادن گزینه انتخاب به مردم، امیدوار کننده ترین آنها باشد.